主要内容

树莓派感应HAT LED矩阵上显示的自动旋转图像

开放的例子

这个例子向您展示了如何开发一个Simulink®模型来实现一种算法来读取加速度计机载传感器HAT，并控制LED矩阵上显示的图像的旋转。

简介

树莓派™Sense HAT是树莓派硬件的附加板。它有一个8X8 RGB LED矩阵，一个5位操纵杆，包括以下传感器:

  • 湿度传感器

  • 压力传感器

  • IMU传感器(加速度计、陀螺仪和磁强计)

在本例中，您将开发一个Simulink模型，根据Sense HAT的方向自动旋转LED矩阵上显示的图像。加速度计数据用于确定Sense HAT的方向。

先决条件

所需的硬件

要运行这个例子，你需要以下硬件:

  • 覆盆子π硬件

  • 树莓派感应帽

自动旋转算法

图像自动旋转是指在大多数现代智能手机和平板电脑中广泛使用的技术，根据手持设备的位置旋转设备的显示。这些设备使用机载加速度计来确定位置。通过读取加速度计数据，我们确定了重力作用的主轴。

在这个例子中，我们将读取Sense HAT上可用的Accelerometer。根据加速度的值，我们可以确定重力作用的主轴。这些信息将被用来设置在Sense HAT的LED矩阵上显示的图像的方向。

当树莓派被垂直握住时(这是指树莓派的HDMI端口向下的位置)，重力只作用在加速度计的X轴或Y轴上。

根据重力作用的轴，我们可以决定显示图像的方向。

  • 如果板向上旋转，重力沿负y轴作用。

  • 如果板向下旋转，重力沿正y轴作用。

  • 如果板子向左旋转，则重力沿正X轴作用。

  • 如果板向右旋转，则重力沿负X轴作用。

通过将沿X轴和Y轴的加速度值与0.75g的阈值进行比较，我们将启发式地检测Sense HAT板的方向。如果沿着其中一个轴的加速度超过0.75g，我们就会认为木板大致是沿着这个轴方向的。

与传统的自动旋转算法设计一样，我们不考虑沿Z轴的加速度来确定方向值。

确定主轴后，我们现在可以将方向的值映射到每个位置。

  • 如果板向上旋转，重力沿负y轴作用。在本例中，Orientation = 0。

  • 如果板向下旋转，重力沿正y轴作用。在本例中，Orientation = 180。

  • 如果板子向左旋转，则重力沿正X轴作用。在本例中，Orientation = 90。

  • 如果板向右旋转，则重力沿负X轴作用。在本例中，Orientation = 270。

在Simulink中实现自动旋转算法

在本节中，我们将使用状态流图在Simulink中实现自动旋转算法。

1，创建一个新的动态仿真模块模型。

2.从模型库浏览器，将状态流图添加到模型中。这可以在Stateflow库下找到。

3.在状态流图中，创建对应于Sense HAT的四个位置的四个状态。

4.在这四个状态之间绘制过渡线。每个跃迁对应着沿X轴和Y轴的加速度的不同值。

5.在每种状态下，为输出指定方向值。要分配的方向值在上面的“自动旋转算法”一节中描述。

6.添加'default transition'到图像方向为0的状态。

使用状态流图实现的完整算法看起来类似如下所示的实现:

任务2 -添加硬件特定块

在本节中，我们将在Task 1中开发的Simulink模型中添加树莓派Sense HAT特定块。

1.在Simulink库浏览器中，导航到树莓派的Simulink支持包图书馆。在此下面，双击Sense HAT组。这将打开Simulink Sense HAT库．

2.将Sense HAT库中的IMU传感器块添加到Simulink模型中。通过设置'Active sensor'参数为'Accelerometer'来配置此块读取加速度。将此块的输出连接到状态流图的输入。

3.将Sense HAT库中的LED矩阵块添加到模型中。为了将其配置为显示图像，将“模式”参数设置为“显示图像”，并将“朝向源”设置为“输入端口”。

4.LED矩阵块显示8x8x3的RGB图像。向模型中添加一个常量块，并将其值设置为'imread('senseHAT_demo.png')'。senseHAT_demo.png作为本示例的一部分提供的示例映像。

5.要显示的图像的方向由状态流图决定。将状态流程图的输出连接到LED矩阵块的“朝向”端口。

任务3 -信号监控和参数调优

执行“监视”和“调优”动作，将图像显示在LED矩阵上，该矩阵将根据Sense HAT所处的位置进行定向。

1.打开自动旋转LED矩阵上的图像模型。

2．标记IMU Sensor块的输出和用于日志记录的状态流程图。通过记录信号，您可以检查和比较来自多个模拟的数据，以验证模型设计。有关信号日志记录的信息，请参见标记一个记录信号．

3.选择应用程序>运行在硬件板>选项…．检查打开的页面上的参数，确保树莓派板的连接参数是正确的。另外，确保通信接口参数目标硬件资源>外部模式被设置为的XCP TCP / IP．

4.在硬件选项卡中的模式部分中,选择机上运行然后点击监视和优化在树莓派硬件上运行模型。

5.当你改变Sense HAT的位置时，观察图像的自动旋转。

6.当模型正在运行时，双击Stateflow图表，并在旋转Sense HAT时观察状态转换。当前状态用蓝色边界突出显示。当新的模拟数据在模拟数据检查器(SDI)中变为可用时，模拟数据检查器按钮将高亮显示。

7．修改阈值，观察输出的变化。

8．您可以通过单击模型工具栏上的仿真数据检查器按钮来检查和比较来自多个仿真的数据。有关SDI的更多信息，请参见分析仿真结果．

9.按下停止按钮，以停止模型执行。

任务4 -配置并运行自动旋转Simulink模型作为独立应用程序

1.打开LED矩阵上的自动旋转图像模型。

2.选择应用程序>运行在硬件板>选项…．检查打开的页面上的参数，确保树莓派板的连接参数是正确的。

3.在硬件选项卡中的模式部分中,选择机上运行然后点击构建、部署和启动在树莓派硬件上部署Simulink模型。

4.在MATLAB®命令行中执行以下命令，停止在树莓派硬件上运行的模型

stopModel (r,“raspberrypi_sensehat_autorotate”);
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