# OpenFSR

**Repository Path**: yunlongdong/open-fsr

## Basic Information

- **Project Name**: OpenFSR
- **Description**: OpenFSR旨在提供一款低成本的阵列触摸传感器模组方案
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: GPL-3.0
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2024-05-17
- **Last Updated**: 2024-05-17

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

## OpenFSR：低成本阵列触摸传感器模组

OpenFSR旨在提供一款低成本的阵列触摸传感器模组方案，采用FSR 6x6阵列传感器采集压力变化。整体方案分为：

* 采集电路（通过模拟开关设计阵列扫描电路，通过分压设计进行数值采集）
* 主控芯片（采用Arduino Nano Mini进行阵列扫描以及模拟量读取，通过串口协议进行数据通信）
* 上位机（通过python读取串口数据，使用matplotlib进行实时可视化）

### 采集电路
![](assets/fsr.png)
FSR 6x6阵列传感器具有12个引脚，可通过FPC底座进行连接，由于需要实现x/y阵列扫描，采用了两个单刀八掷开关设计扫描电路，同时FSR测量压力的原理为其电阻会随着压力而变化，因此设计一个分压电路以供后续进行模拟量测量，采集电路的原理图如下：
![](assets/sch_capture.png)
为了方便走线，采集电路使用GH1.25 9Pin进行连接（6个负责模拟开关选择，2个为VCC、GND，1个为模拟量采集）
![](assets/pcb_capture.png)

关于FSR采集的原理可以参考：

[知乎：力感测电阻（FSR）与Arduino的接口](https://zhuanlan.zhihu.com/p/341246663)

### 主控芯片
主控芯片采用Arduino Nano Mini，资料在：
[Arduino Nano Mini](https://product.abrobot.club/ABrobot%E4%BA%A7%E5%93%81%E8%B5%84%E6%96%99%E4%B8%AD%E5%BF%83/Arduino%20nano%20mini%E8%B5%84%E6%96%99)

Arduino进行阵列扫描以及串口通信代码如下：

```C
int vals[36]={0};
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(1000000);
  pinMode(3,OUTPUT);
  pinMode(4,OUTPUT);
  pinMode(5,OUTPUT);
  pinMode(6,OUTPUT);
  pinMode(7,OUTPUT);
  pinMode(8,OUTPUT);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  
  
  for(int i=0;i<6;i++){
    for(int j=0;j<6;j++){
      int bit2 = (i >> 2) & 1;
      int bit1 = (i >> 1) & 1;
      int bit0 = i & 1;
      digitalWrite(3, bit0);
      digitalWrite(4, bit1);
      digitalWrite(5, bit2);

      bit2 = (j >> 2) & 1;
      bit1 = (j >> 1) & 1;
      bit0 = j & 1;
      digitalWrite(6, bit0);
      digitalWrite(7, bit1);
      digitalWrite(8, bit2);
      delay(1);
      int val = analogRead(14);
      vals[i*6+j] = val;
    }  
  }
  if (Serial.available() > 0) {  // 检测串口是否有数据可读
    char receivedChar = Serial.read(); 
    // Serial.print("receive:");
    // Serial.println(receivedChar);
    if(receivedChar=='A'){
      for(int k=0; k<36; k++){
        Serial.print(vals[k]);
        Serial.print(',');
      }
      Serial.print('\n');
    }
    
  }
}
```
为了方便连接，设计了一个底座将Arduino的接口集成到GH1.25 9Pin端子，原理图如下：
![](assets/sch_arduino.png)
![](assets/pcb_arduino.png)

### 上位机代码
```python
import serial
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
import time

# 设置串口参数
serial_port = 'COM21'  # 根据实际情况修改串口名称
baud_rate = 1000000  # 串口波特率，需与设备设置一致
timeout = 1  # 超时时间（秒）

plt.ion()
try:
    # 打开串口
    ser = serial.Serial(serial_port, baud_rate, timeout=timeout)
    print(f"串口 {serial_port} 已打开")

    while True:
        # 读取一行数据（以换行符为结束标志）
        try:
            ser.write('A'.encode('utf-8'))
            line = ser.readline().decode('utf-8').strip()
            print('receive:', line)
            # time.sleep(0.1)
            comma_count = line.count(',')

            if comma_count == 36:
                data = [int(c) for c in line[:-1].split(',')]
                data = np.array(data).reshape((6, 6))
                data = data * 100/1024.0
                data = data * 2
                data = np.clip(data, 0, 100)
                # data = data.astype('uint8')
                # print(data)
                plt.clf()
                plt.imshow(data[::-1, :], cmap='hot', vmin=0, vmax=100)
                plt.colorbar()
                plt.pause(0.1)
                plt.ioff()
        except:
            pass
        # # print(comma_count)

        # if line:
        #     print(f"收到数据：{line}")
        
except serial.SerialException as e:
    print(f"无法打开串口 {serial_port}: {e}")
finally:
    if ser.is_open:
        ser.close()
        print("串口已关闭")
```

### OpenFSR组装
![](assets/all.png)
![](assets/test1.png)
![](assets/test2.png)
![](assets/test.gif)

### 材料链接

* 6x6 FSR传感器 [淘宝](https://item.taobao.com/item.htm?abbucket=3&id=773338399288&ns=1&priceTId=2147811b17159340400701730e2e60&spm=a21n57.1.item.4.650b523cqv1kPh)：

![](assets/fsr_real.png)

* Arduino Nano Mini [淘宝](https://item.taobao.com/item.htm?abbucket=3&id=740699801077&ns=1&priceTId=2147811b17159341478466932e2e60&spm=a21n57.1.item.3.7720523cF03qyf&sku_properties=1627207:28341)

![](assets/nano_mini.png)

* GH1.25 9Pin 公对公连接线（反向）

![](assets/gh.png)