隔空翻页PPT

视频链接：

B站视频--功能演示及介绍(演示视频暂未制作)

项目简介

本项目为基于立创天空星开发板制作的一款隔空翻页PPT电子应用，主要使用的电路模块为立创天空星开发板、外部手势识别传感器电路、OLED屏幕，其中OLED屏幕用于显示手势识别的手势类型/翻页动作类型。

项目功能

本设计采用立创天空星开发板作为主控板，主控板MCU采集手势识别传感器数据后，根据解析的手势类型向PC机发送相应HID指令完成PPT翻页切换。
1.使用嘉立创EDA完成扩展电路板设计，根据手势传感器IC的参考应用电路重新设计一版手势识别模块电路，模块通信接口为IIC，该IC同时引出了SPI通信接口，因此扩展板也相应引出SPI通信引脚，为之后驱动PAJ7620也可使用SPI通信。PCB版本1为扩展板设计，PCB版本2为手势识别模块独立设计
2.完成PC端PPT翻页需要使用STM32 F407内置USB外设通过USB数据线与PC端通信，在通信过程中可以使用相应的USB协议分析工具进行通信数据解析，测试数据解析正确说明USB通信正常

项目参数

• 本设计采用PAJ7620手势识别传感器，具有精确的手势识别能力；
• 本设计采用STM3F407系列主控MCU，具有USB通信接口，同时具备高速总线通信、高速数据处理能力；
• 本设计采用0.96inch OLED模块，屏幕驱动IC为ssd1306，常见的一款单片机屏幕模块，具有驱动简单、图像阵列数据量小等优点

原理解析（硬件说明）

PAJ7620 IC内部结构图

传感器简介：
PAJ7620U2 芯片是原相科技（PixArt）公司推出的一款光学数组式传感器，芯片内置集成光源和环境光抑制滤波的 LED、镜头和手势识别传感器，能在黑暗或低光环境下工作，同时内置了支持九种手势的手势识别和物体接近检测功能。手势识别模块使用II2C接口，使用相应的库函数即可编程控制，手势识别模块返回的信号可用作为机器人接收的控制信号，从而实现对机器人的控制。内置的识别算法相当智能，能够把双手从生硬的按键中解放出来。手势识别传感器可用于非接触式控制场景如非接触式鼠标，智能家居，汽车点击设备控制，机器人交互等。
可识别的手势类型如下图所示：

示例图1--PAJ7620参考设计电路：

软件程序采取硬件IIC、软件IIC驱动方式，软件IIC可以灵活切换驱动引脚，但屏幕刷新速率不如硬件IIC快。以上两种驱动方式可在main.h头文件中通过一宏定义标志一键切换
硬件IIC连接引脚为：
VCC<->V33
GND<->GND
SCL<->PB8
SDA<->PB7
软件IIC连接引脚为：
VCC<->V33
GND<->GND
SCL<->PD10
SDA<->PD12
所用器件、编程工具：
1.
STM32CubeMX 版本6.12.0
MDK Keil 版本 5.38.0
2.
立创天空星开发板 主控型号 STM32F407VGT6
手势识别模块 IC型号 PAJ7620
OLED屏幕 IC型号 SSD1306
DapLink调试器 版本 daplink_V1.0

软件代码

示例代码

enum keycode{			//键盘功能码枚举
	pageUp=0x4B,		//向上翻页
	pageDown=0x4E,	//向下翻页
	pageHome=0x4A,	//跳转首页
	pageEnd=0x4D		//跳转尾页
};
void keyboard_code(uint8_t kc){			//键盘HID报告描述符		
	    uint8_t HID_Buffer[8] = {0};	//键盘发送数据缓存大小为8，鼠标为4
			uint8_t HID_Buffer_clean[8] = {0};
	    HID_Buffer[0] = 0x00;
      HID_Buffer[1] = 0x00;
      HID_Buffer[2] = kc;

      USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, HID_Buffer, sizeof(HID_Buffer));
      HAL_Delay(200);
      USBD_HID_SendReport(&hUsbDeviceFS, HID_Buffer_clean, sizeof(HID_Buffer_clean));
			HAL_Delay(200);
			paj_update_flag=0;
}
	if(Gesture_Data !=0)
	{	
			paj_update_flag=1;
	switch (Gesture_Data)
			{
				case PAJ_UP:
					printf("Up\r\n");				//注意USB连接PC
					//k_code=pageUp;
					keyboard_code(0x4B);
					ssd1306_SetCursor(2, 8);
					screenClear();
					drawPicture(image_c,0);
					ssd1306_WriteString("Page Up", Font_7x10, White);
				break;
				case PAJ_DOWN:		
					printf("Down\r\n");
					//k_code=pageDown;
					keyboard_code(0x4E);				
					ssd1306_SetCursor(2, 8);
					screenClear();
					drawPicture(image_d,0);
					ssd1306_WriteString("Page Down", Font_7x10, White);				
				break;
				case PAJ_LEFT:						
					printf("Left\r\n");			
					k_code=pageHome;
					keyboard_code(0x4A);
					ssd1306_SetCursor(2, 8);
					screenClear();
					drawPicture(image_aaa,0);
					ssd1306_WriteString("Page Home", Font_7x10, White);
                                        }

本工程已经开源并上传到gitee，链接如下(https://gitee.com/quansirx/gesture-for-page-flip)

USB HID协议简介
HID（Human Interface Device，人机接口设备）是USB设备中常用的设备类型，是直接与人交互的USB设备，例如键盘、鼠标与游戏杆等。在USB设备中，HID设备的成本较低。另外，HID设备并不一定要有人机交互功能，只要符合HID类别规范的设备都是HID设备。
Wndows操作系统最先支持的HID设备。在windows 98以及后来的版本中内置有 HID设备的驱动程序，应用程序可以直接使用这些驱动程序来与设备通信。

在设计一个USB接口的计算机外部设备时，如果HID类型的设备可以满足需要，可以将其设计为HID类型设备，这样可以省去比较复杂的USB驱动程序的编写，直接利用Windows操作系统对标准的HID类型USB设备的支持。

HID设备的特点
交换的数据储存在称为报表（Report）的结构内，设备的固件必须支持HlD报表的格式。主机通过控制和中断传输中的传送和请求报表来传送和接收数据。报表的格式非常灵活。
每一笔事务可以携带小量或中量的数据。
低速设备每一笔事务最大是8B,一个报表可以使用多笔事务。
全速设备每一笔事务最大是64B
高速设备每一笔事务最大是1024B。
HID设备除了传送数据给主机外，它也会从主机接收数据。只要能够符合HlD类别规范的设备都可以是HID设备。设备除了HlD接口之外，它可能同时还包含有其他的USB接口。例如影像显示设备可能使用HID接口来做亮度、对比度的软件控制，而使用传统的影像接口来传送要显示的数据。USB扩音器可以使用实时传输来播放语音，同时使用HID接口来控制音量、低音等。

注意事项

以下为设计制作时需重点关注的点或是易错的地方，

• 驱动USB HID与电脑建立通信时，注意HID报告描述符的设置;
• 电路板设计过程中注意上拉IIC总线，因为IIC设备输出为开漏;
• 驱动OLED屏幕注意先清屏，再绘制文本、图片内容

组装流程

实物框架图

图1：实物组装图

图2：运行效果图(软件IIC)

图3：运行效果图(硬件IIC)

图4：运行效果图

图5：运行效果图

最后做个简单总结，一开始考虑到PAJ7620引出了一路SPI接口，于是使用嘉立创EDA重新设计一版PAJ7620电路并引出SPI通信接口是可行的。由于PAJ7620物料处于缺货状态，因此只打样了扩展电路板，扩展板的VCC和GND与开发板的排针没有对应上，于是采取“飞线大法”在扩展板挖出一小块覆铜区域焊接一排母GND，最后排母接入开发板的GND，解决了扩展板与开发板插槽不对称的问题。缺点是GND覆铜面积过大造成刮铜区域很难上锡，最后是烙铁持续往刮铜区域加热一会锡终于黏上去了
电路设计在嘉立创开源硬件平台已开源，源码程序也上传到Gitee码云仓库，感兴趣的电子朋友们可以来了解下。