基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法及装置与流程

1.本发明涉及计算机设备技术领域，特别是涉及一种基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法及装置。


背景技术：

2.加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。加速度传感器在微信中的摇一摇功能中的创新使用突破了电子产品的千篇一律。这个功能的实现来源传感器的方向、加速表、光线、磁场、临近性、温度等参数的特性。这个原理是手机里面集成的加速度传感器，它能够分别测量x、y、z三个方面的加速度值，x方向代表手机水平移动，y方向代表手机垂直移动，z方向代表手机的空间垂直方向，把相应的加速度值传输给操作系统，通过判断其大小变化，就能知道同时玩微信的朋友。
3.陀螺仪传感器是一个简单易用的基于空间移动和手势的定向装置，它原本是运用到直升机模型上，现已被广泛运用于手机等移动便携设备。
4.目前，嵌入式系统应用的场景越来越流行，加速度传感器以及陀螺仪的应用越来越广泛。加速度传感器与陀螺仪面临的一个重大挑战在于电能的消耗，加速度传感器与陀螺仪应用导致电能的消耗增加，需要进行解决。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述的问题，提供一种基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法及装置。
6.本发明实施例是这样实现的，一种基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法，所述基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法包括以下步骤：确定加速度传感器各方向的动态偏移度；根据加速度传感器各方向的动态偏移度确定双向串行动态节能模式；确定陀螺仪各轴的动态偏移度；根据陀螺仪各轴的动态偏移度确定异步传输动态节能模式。
7.在其中一个实施例中，本发明提供了一种基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能装置，所述基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能装置包括：加速度偏移确定模块，用于确定加速度传感器各方向的动态偏移度；第一调节模块，用于根据加速度传感器各方向的动态偏移度确定双向串行动态节能模式；陀螺仪偏移确定模块，用于确定陀螺仪各轴的动态偏移度；第二调节模块，用于根据陀螺仪各轴的动态偏移度确定异步传输动态节能模式。
8.本发明实施例提供的基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法根据加速度传感器的偏移情况调整双向串行总线的传输状态，根据陀螺仪的偏移情况调整异步传输状态，实现了传感器检测的动态节能，减少了传感器的电量消耗，由于这种调节是动态
的，根据所采集的数据的变化进行调节，故智能化程度高，自适应性强。
附图说明
9.图1为本发明实施例提供的基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法的框架流程图；图2为本发明实施例提供的基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能装置的结构框图；图3为一个实施例中计算机设备的内部结构框图。
具体实施方式
10.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
11.可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
12.在一个实施例中，如图1所示，本发明提出了一种基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法，所述基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法包括以下步骤：确定加速度传感器各方向的动态偏移度；根据加速度传感器各方向的动态偏移度确定双向串行动态节能模式；确定陀螺仪各轴的动态偏移度；根据陀螺仪各轴的动态偏移度确定异步传输动态节能模式。
13.在本发明实施例中，动态偏移是指两个采集时间点所采集到的数据的偏离程度，可以用于衡量传感器的所采集的数据的波动情况，这种方式实际是监测了传感器器输出数值的波动，当这个波动较小时，可以通过减小数据传输的频率或者速度达到减小实际传输的数据量的目标，且不影响检测的准确性，降低了系统数据传输的负担。可以理解，本发明实施例中的加速度传感器以及陀螺仪均属于传感器的一种具体类型，而双向串行以及异步传输是两种与之对应的传输方式。此外，本发明中的动态偏移是指该偏移度是由所采集到的数据计算实时更新的，处于一个动态变化的过程，故动态偏移同样可以反映瞬时值的波动情况。
14.在本发明实施例中，需要说明的是，双向串行动态节能或者异步传输动态节能在形式上，均是将传输方式从传输的数据量或者速度上进行等级的划分，不同的波动范围对应不同的传输等级，除了本发明实施例提供的具体划分方式外，通过类似方法进行的划分同样落入本发明的保护范围，从这种角度说，本发明提供了一种根据动态偏差调节传输速度或者频率的方法。
15.本发明实施例提供的基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法根据加速度传感器的偏移情况调整双向串行总线的传输状态，根据陀螺仪的偏移情况调整异步传
输状态，实现了传感器检测的动态节能，减少了传感器的电量消耗，由于这种调节是动态的，根据所采集的数据的变化进行调节，故智能化程度高，自适应性强。
16.在本发明一个实施例中，所述确定加速度传感器各方向的动态偏移度，具体包括以下步骤：确定加速度传感器x方向的动态偏移度；确定加速度传感器y方向的动态偏移度；确定加速度传感器z方向的动态偏移度。
17.在本发明实施例中，对于加速度传感器，包括两两相互垂直的x、y、z三个方向，具体地，以手机为例，当手机屏幕朝上平放时，正常使用角度下，水平方向为x方向，纵向为y方向，上下方向为z方向。
18.在本发明一个实施例中，x、y或者z方向的动态偏移度通过以下步骤确定：获取第一设定时间内目标方向的动态偏移值并求均值，得到第一均值；获取第二设定时间内目标方向的动态偏移值并求均值，得到第二均值，其中，第二设定时间为第一设定时间的两倍；由下式确定目标方向的动态偏移：其中：为加速度传感器动态偏移；为第一均值；为第二均值。
19.在本发明实施例中，具体地，第一设定时间可以为3秒，对应的，第二设定时间可以为6秒，即获取前3秒内采集到的数据点，并求数据点的均值；再获取前6秒内的数据点并求均值，所得的值通过上式进行计算可以得到动态偏移。作为另一种具体实现方式，第一均值可以由前3秒的数据计算得到，第二均值可以由3
‑
6秒的数据得到，两种方式均属于本发明提供的具体实现方式。
20.在本发明一个实施例中，所述根据加速度传感器各方向的动态偏移度确定双向串行动态节能模式，包括以下步骤：若加速度传感器x方向的动态偏移度小于10%，则启动双向串行低节能模式；若加速度传感器y方向的动态偏移度大于10%且小于50%，则启动双向串行中节能模式；若加速度传感器z方向的动态偏移度大于50%且小于100%，则启动双向串行高节能模式。
21.在本发明实施例中，不同的方向采用不同的数据范围作为触发范围，此是考虑了如手机等产品在实际使用时，各个方向上出现较大偏移的概率，这种设置可以减少系统在不同节能模式之间的切换频率。
22.在本发明一个实施例中，双向串行低节能模式具体为：获取加速度传感器三个方向的动态偏移度均值，iic总线的sda数据总线的高电平数值、低电平数值，以及iic总线的scl时钟总线的高电平数值、低电平数值；将获取的加速度传感器动态偏移度均值乘上1.2，所得结果分别与sda数据总线的高电平数值、低电平数值，以及scl时钟总线的高电平数值、低电平数值相乘；
若高电平的乘积小于2.4v，则将乘积小于2.4v的sda数据总线的高电平和/或scl时钟总线的高电平数值置为3v；若低电平的乘积小于0.7v，则将乘积小于0.7v的sda数据总线的低电平和/或scl时钟总线的低电平数值设定为0.7v；根据iic总线的标准传输速率以及加速度传感器动态偏移度均值除以8所得的值调整iic总线的传输速率；双向串行中节能模式具体为：获取加速度传感器三个方向的动态偏移度均值，iic总线的sda数据总线的高电平数值、低电平数值，以及iic总线的scl时钟总线的高电平数值、低电平数值；将获取的加速度传感器动态偏移度均值除以2，所得结果分别与sda数据总线的高电平数值、低电平数值，以及scl时钟总线的高电平数值、低电平数值相乘；若高电平的乘积小于2.4v，则将乘积小于2.4v的sda数据总线的高电平和/或scl时钟总线的高电平数值置为2.4v；若低电平的乘积小于0.7v，则将乘积小于0.7v的sda数据总线的低电平和/或scl时钟总线的低电平数值设定为0.7v；根据iic总线的标准传输速率以及加速度传感器动态偏移度均值除以8所得的值调整iic总线的传输速率；双向串行高节能模式具体为：获取加速度传感器三个方向的动态偏移度均值，iic总线的sda数据总线的高电平数值、低电平数值，以及iic总线的scl时钟总线的高电平数值、低电平数值；将获取的加速度传感器动态偏移度均值除以8，所得结果分别与sda数据总线的高电平数值、低电平数值，以及scl时钟总线的高电平数值、低电平数值相乘；若高电平的乘积小于2.4v，则将乘积小于2.4v的sda数据总线的高电平和/或scl时钟总线的高电平数值置为2.4v；若低电平的乘积小于0.7v，则将乘积小于0.7v的sda数据总线的低电平和/或scl时钟总线的低电平数值设定为0.7v；根据iic总线的标准传输速率以及加速度传感器动态偏移度均值除以8所得的值调整iic总线的传输速率。
23.在本发明实施例中，除以8或者2是整体降低运行的效率，而乘以1.2则是提高运行效率。其中，根据iic总线的标准传输速率以及加速度传感器动态偏移度均值除以8所得的值调整iic总线的传输速率，这里的标准传输速度在不同模式下的值不同，高节能模式下为100kbit/s，中节能模式下为400kbit/s，低节能模式下为3.4mbit/s。根据iic总线的标准传输速率以及加速度传感器动态偏移度均值除以8所得的值调整iic总线的传输速率，具体可以是：加速度传感器动态偏移度均值除以8所得的值乘上标准传输速率作为新的传输速率。
24.在本发明一个实施例中，所述确定陀螺仪各轴的动态偏移度，具体包括：确定陀螺仪x轴的动态偏移度；确定陀螺仪y轴的动态偏移度；确定陀螺仪z轴的动态偏移度。
25.在本发明实施例中，在本发明实施例中，对于陀螺仪，包括两两相互垂直的x、y、z三个方向，具体地，以手机为例，当手机屏幕朝上平放时，正常使用角度下，水平方向为x轴，纵向为y轴，上下方向为z轴。
26.在本发明一个实施例中，x轴、y轴或者z轴的动态偏移度通过以下步骤确定：
获取第一设定时间内目标轴的动态偏移值并求均值，得到第三均值；获取第二设定时间内目标轴的动态偏移值并求均值，得到第四均值，其中，第二设定时间为第一设定时间的两倍；由下式确定目标轴的动态偏移：其中：为陀螺仪动态偏移；为第三均值；为第四均值。
27.在本发明实施例中，具体地，第一设定时间可以为3秒，对应的，第二设定时间可以为6秒，即获取前3秒内采集到的数据点，并求数据点的均值；再获取前6秒内的数据点并求均值，所得的值通过上式进行计算可以得到动态偏移。作为另一种具体实现方式，第一均值可以由前3秒的数据计算得到，第二均值可以由3
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6秒的数据得到，两种方式均属于本发明提供的具体实现方式。
28.在本发明一个实施例中，所述根据陀螺仪各轴的动态偏移度确定异步传输动态节能模式，包括以下步骤：若陀螺仪x轴的动态偏移度小于30%，则启动异步传输低节能模式；若陀螺仪y轴的动态偏移度大于30%且小于50%，则启动异步传输中节能模式；若陀螺仪z轴的动态偏移度大于50%且小于100%，则启动异步传输高节能模式。
29.在本发明实施例中，不同的方向采用不同的数据范围作为触发范围，此是考虑了如手机等产品在实际使用时，各个方向上出现较大偏移的概率，这种设置可以减少系统在不同节能模式之间的切换频率。
30.在本发明一个实施例中，异步传输低节能模式具体为：获取陀螺仪三个轴的动态偏移度均值，rs232总线的txd发送数据总线的高电平数值、低电平数值，以及rs232总线的rxd接收数据总线的高电平数值、低电平数值；将获取的陀螺仪动态偏移度均值乘上1.1，所得结果分别与txd发送数据总线的高电平数值、低电平数值，以及rxd接收数据总线的高电平数值、低电平数值相乘；若高电平的乘积小于
‑
3v，则将乘积小于
‑
3v的txd发送数据总线的高电平数值和/或rxd接收数据总线的高电平数值置为
‑
3v；若低电平的乘积小于3v，则将乘积小于3v的txd发送数据总线的低电平数值和/或rxd接收数据总线的低电平数值置为3v；根据rs232总线的标准传输速率以及陀螺仪动态偏移度均值除以5所得的值调整rs232总线的传输速率；异步传输中节能模式具体为：获取陀螺仪三个轴的动态偏移度均值，rs232总线的txd发送数据总线的高电平数值、低电平数值，以及rs232总线的rxd接收数据总线的高电平数值、低电平数值；将获取的陀螺仪动态偏移度均值除以3，所得结果分别与txd发送数据总线的高电平数值、低电平数值，以及rxd接收数据总线的高电平数值、低电平数值相乘；若高电平的乘积小于
‑
3v，则将乘积小于
‑
3v的txd发送数据总线的高电平数值和/或rxd接收数据总线的高电平数值置为
‑
3v；若低电平的乘积小于3v，则将乘积小于3v的txd发送数据总线的低电平数值和/或rxd接收数据总线的低电平数值设定为3v；
根据rs232总线的标准传输速率以及陀螺仪动态偏移度均值除以5所得的值调整rs232总线的传输速率；异步传输高节能模式具体为：获取陀螺仪三个轴的动态偏移度均值，rs232总线的txd发送数据总线的高电平数值、低电平数值，以及rs232总线的rxd接收数据总线的高电平数值、低电平数值；将获取的陀螺仪动态偏移度均值除以5，所得结果分别与txd发送数据总线的高电平数值、低电平数值，以及rxd接收数据总线的高电平数值、低电平数值相乘；若高电平的乘积小于
‑
3v，则将乘积小于
‑
3v的txd发送数据总线的高电平数值和/或rxd接收数据总线的高电平数值置为
‑
3v；若低电平的乘积小于3v，则将乘积小于3v的txd发送数据总线的低电平数值和/或rxd接收数据总线的低电平数值设定为3v；根据rs232总线的标准传输速率以及陀螺仪动态偏移度均值除以5所得的值调整rs232总线的传输速率。
31.在本发明实施例中，除以5或者3是整体降低运行的效率，而乘以1.1则是提高运行效率。其中，根据rs232总线的标准传输速率以及陀螺仪动态偏移度均值除以5所得的值调整rs232总线的传输速率，这里的标准传输速度在不同模式下的值不同，高、中节能模式下为9600bps波特，低节能模式下为38400bps波特。根据rs232总线的标准传输速率以及陀螺仪动态偏移度均值除以5所得的值调整rs232总线的传输速率，具体可以是：陀螺仪动态偏移度均值除以5所得的值乘上标准传输速率作为新的传输速率。
32.在本发明实施例中，如图2所示，本发明实施例还提供了一种基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能装置，所述基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能装置包括：加速度偏移确定模块，用于确定加速度传感器各方向的动态偏移度；第一调节模块，用于根据加速度传感器各方向的动态偏移度确定双向串行动态节能模式；陀螺仪偏移确定模块，用于确定陀螺仪各轴的动态偏移度；第二调节模块，用于根据陀螺仪各轴的动态偏移度确定异步传输动态节能模式。
33.在本发明实施例中，对于上述装置的各个模块的说明请参考本发明关于方法部分的内容，本发明实施例对此不再赘述。
34.图3示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。如图3所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现本发明实施例提供的基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行本发明实施例提供的基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
35.本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结
构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图3中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
36.在一个实施例中，本发明实施例提供的基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图3所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能装置的各个程序模块。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本发明各个实施例的基于嵌入式系统加速度及姿态角度的动态节能方法中的步骤。
37.在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：确定加速度传感器各方向的动态偏移度；根据加速度传感器各方向的动态偏移度确定双向串行动态节能模式；确定陀螺仪各轴的动态偏移度；根据陀螺仪各轴的动态偏移度确定异步传输动态节能模式。
38.在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：确定加速度传感器各方向的动态偏移度；根据加速度传感器各方向的动态偏移度确定双向串行动态节能模式；确定陀螺仪各轴的动态偏移度；根据陀螺仪各轴的动态偏移度确定异步传输动态节能模式。
39.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
40.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
41.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。