【软硬件赛道】基于FM33FT026A的2D触摸手势实现、噪声环境下的窄带信号提取

 基于FM33FT026A的

2D触摸手势实现

FM33FT0XXA系列是基于ARM Cortex-M0内核的32-bit通用型低功耗MCU，集成大容量的嵌入式闪存，带有丰富的模拟数字外设，包含14路触摸通道，并且具备优良的低功耗性能。

使用FM33FT0XXA实现2D触摸手势识别。识别手指滑动轨迹，并且进行不少于上\下\左\右\单点触摸五种事件识别，参赛项目软硬件设计可以参考论坛中FM33FT0XXA软硬件最小系统，TOUCH等相关开发资料可在论坛进行下载，开发中遇到的问题也可在论坛中留言提问。

复旦微会提供参赛所需的FM33FT026A芯片。

论坛地址：http://www.fmdevelopers.com.cn/forum.php

参考示意图

1. 必须基于复旦微电子MCU FM33FT0XXA进行开发

2. 完成预期的功能设定，达到方案预期效果。

3. 提交作品的原理图、PCB、BOM表、源代码

4. 提交完整的设计报告，包括作品介绍、硬件关键点和软件关键点

5. 提交作品功能的演示视频

6 答辩时需展示样机实物并进行功能演示

噪声环境下的窄带信号提取

某一环境感知系统由一个信号处理芯片Signal Processor（简称SP）和一个单片机MCU组成，如下图所示：

SP芯片外接4个传感器，得到4路输入信号。每一路输入信号中都包含噪声，以及淹没在噪声中的有用信号。SP芯片的功能是：接受MCU的指令，从输入信号中提取有用信号，并将有用信号的包络波形以数字信号的形式源源不断传送给MCU。

本赛题有两个要求：（1）给出SP芯片的框架设计和仿真模型；（2）用通用器件搭建一块电路板，该电路板能够完成SP芯片的功能，从而验证（1）的正确性。

已知传感器的参数为：

（1）输出特性

可理想化为一个输出阻抗为20KΩ的电压源；

（2）噪声信号特性

噪声由两类信号组成，一是高斯白噪声，噪声功率为-10dBuW，分布频率范围2KHz~ 500KHz；二是幅度为500mV、宽度约为5us的窄脉冲，脉冲近似周期性出现，频率可能是15KHz~25KHz之间的任意值。不同输入通道的脉冲频率可能是不同的。

（3）有用信号特性

有用信号是中心频率为f0的窄带噪声信号，带宽为1KHz，正态分布。不同输入通道的f0可能是不同的，取值范围5KHz~150KHz，由CPU指定。有用信号功率仅为-17dBuW，因而完全淹没在噪声中。

系统上电后，MCU配置SP，配置信息至少包括每一路通道的中心频率f0和信号放大倍数等，然后SP开始将有用信号的包络输出到MCU。

2.1   初赛阶段要求

初赛阶段需要给出SP芯片的整体框架设计方案，包括：

（1）引脚功能设计。SP芯片应具备哪些必要的引脚才能完成功能要求，特别是与传感器的模拟接口以及与MCU的数字接口。模拟接口应给出特性指标。数字接口应给出时序要求，以及通信协议（如果有必要的话）。

（2）合理分配模拟电路和数字电路的功能，给出模拟电路和数字电路的各功能模块，每个模块的主要功能、技术指标和大体的实现方法，以及模块之间的接口描述。

（3）设计仿真验证方法，设计满足要求的激励信号，给出仿真结果。可以整体仿真，也可以模拟部分和数字部分分别仿真。仿真验证的目的仅为验证方案的原理正确，各功能模块仅给出仿真模型即可，并不涉及各功能模块的具体实现。

大赛组委会将从各参赛队伍提交的设计文档中选择方案合理、仿真完整准确的作品，进入决赛。

需提交的设计文档包括：（1）PPT形式的答辩报告（团队介绍、项目心得体会、项目研发情况、技术创新点、后续工作），（2）Word形式的设计报告。

2.2   决赛阶段的要求

决赛阶段要求使用通用器件搭建一块电路板，验证SP芯片的功能。使用的器件不限，要求如下：

（1）支持4路信号同时输入；

（2）验证板能够与PC连接，在PC上可以设置4个通道的中心频率、增益等参数，并以合适的形式显示4路信号的处理结果，证明功能的正确；

（3）仔细设计激励信号，以及PC界面，以简明清晰的方式证明电路功能正确。

需要提交的设计文档包括：

（1）原理图、PCB、BOM表、源代码；

（2）完整的设计报告，包括作品介绍、关键技术点、存在的弱点和将来的改进方向；

（3）电路板功能的演示视频；

（4）答辩时需展示样机实物并进行功能演示。