ARM与MEMS驱动的微惯性测量装置：精确捕捉鱼类尾鳍动态

本文主要探讨了基于ARM与MEMS器件的微惯性测量装置的设计，这是一种创新性的技术解决方案，旨在精确测量生物运动，特别是在仿生推进领域的应用，如鱼类尾鳍拍动参数。文章的核心是采用了ARM7架构的LPC2129微处理器作为核心处理单元，这是一款功耗低、体积小且功能强大的芯片，支持实时仿真和跟踪。 LPC2129集成了16KB片内SRAM和256KB嵌入式Flash存储器，使得数据处理和存储能力得到提升。其特性还包括16位/32位ARM7TDMI-SCPU，32位定时器、4路10位ADC以及丰富的外部中断和GPIO接口，确保了系统的高效运行和灵活扩展。此外，选择LPC2129的原因在于它能满足小型化、低功耗的需求，这对于微惯性测量装置来说是非常关键的。 微惯性测量装置的硬件结构分为两部分：微处理器单元和微惯性传感器单元。前者包含微处理器、A/D转换芯片和Flash，用于数据采集、存储和通信。后者则由MEMS陀螺和加速度计构成，负责实时采集加速度和角速度数据。采集到的数据经过A/D转换后，会被存储在Flash中，或者直接发送到上位机进一步处理。 系统设计充分考虑了活体鱼类的生物特征和实验环境的需求，如体积小巧、重量轻、低功耗、高频率和高精度的数据采集能力，以及良好的防水密封性能。通过与SPC-III机器鱼尾鳍拍动参数的精确测量实验相结合，该装置为国内首次利用MEMS器件进行活体鱼尾鳍拍动参数测量提供了技术基础，从而推动了机器鱼仿生推进设计理论的发展。 文章还提及了软件设计策略，LPC2129并未采用常见的嵌入式操作系统，而是采用了一种后台定时中断的结构，这可能是因为这种设计更符合微惯性测量装置实时数据处理的需求，提高了系统响应速度和稳定性。 本文详细阐述了基于ARM7处理器LPC2129和MEMS传感器的微惯性测量装置设计，其在生物运动测量领域的应用潜力和技术创新性，以及在鱼类仿生推进研究中的重要作用。通过优化硬件和软件设计，该装置不仅提升了测量精度，还降低了设备复杂性和成本，为未来相关领域的研究和应用开辟了新的路径。