CN212206098U - 一种数据处理电路和可穿戴显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种数据处理电路和可穿戴显示设备，该数据处理电路包括微处理器、定位模块和定姿模块；微处理器和定姿模块通过通信总线相互电连接；微处理器能够通过通信总线向定姿模块发送定姿控制信号；且定姿模块能够获取姿态信息，并根据定姿控制信号，通过通信总线反馈所述姿态信息至微处理器；微处理器还与定位模块电连接，该微处理器还向定位模块发送定位控制信号；该定位模块能够获取位置信息，并根据定位控制信号，反馈位置信息至微处理器。本实用新型实施例的数据处理电路具有简单的结构，且能够获得精准的定姿定位数据。

Description

一种数据处理电路和可穿戴显示设备

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种数据处理电路和可穿戴显示设备。

背景技术

虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术能够通过计算机模拟产生三维空间的虚拟世界。当将虚拟现实技术应用于可穿戴设备时，能够使穿戴该可穿戴设备得用户置身于虚拟世界中，从而能够增加用户的感官体验。

为进一步提高用户的感官体验，现有技术中，在VR/AR头戴式显示装置中设置相应的定位模块，以获取用户在虚拟世界中的位置信息，但是有的VR/AR头戴式显示装置中并没有定位模组，或者有定位模组却没有获得姿态的模组，只能看VR/AR视频，阻碍了其应用范围，因此需要合适的外设配件实现其定位和/或定姿功能。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种数据处理电路和可穿戴显示设备，通过数据处理电路的外设配件实现头戴式显示装置的定位和/或定姿功能。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种数据处理电路，包括：微处理器、定位模块和定姿模块；

所述微处理器和所述定姿模块通过通信总线相互电连接；所述微处理器通过所述通信总线向所述定姿模块发送定姿控制信号；所述定姿模块用于获取姿态信息，并根据所述定姿控制信号，通过所述通信总线反馈所述姿态信息至所述微处理器；

所述微处理器还与所述定位模块电连接；所述微处理器向所述定位模块发送定位控制信号，所述定位模块用于获取位置信息，并根据所述定位控制信号，反馈所述位置信息至所述微处理器。

可选的，所述通信总线为IIC总线、SPI总线或者UART总线中的一种。

可选的，所述定姿模块包括惯性测量单元；所述惯性测量单元包括陀螺仪和加速度计；通过所述陀螺仪和所述加速度计分别获取角速度数据和加速度信息，并通过所述通信总线发送给所述微处理器。

可选的，所述惯性测量单元还包括电源接口；所述电源接口与供电电源电连接。

可选的，所述定姿模块还包括滤波电路；

所述滤波电路与所述电源接口电连接；所述滤波电路用于对所述电源接口接入的供电电源进行滤波。

可选的，所述滤波电路包括滤波电容；

所述滤波电容的第一端与所述电源接口电连接，所述滤波电容的第二端接地。

可选的，所述微处理器包括单片机、数字信号处理器和可编程逻辑控制器中的至少一种。

可选的，所述定位模块为视觉定位模组；

和/或，所述定位模块与外置摄像头、外部激光发射器、外部超声发射器和外部电磁发射器中的至少一种连接；所述定位模块用于通过外置摄像头、外部激光发射器、外部超声发射器和外部电磁发射器中的任意一种获取位置信息。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种可穿戴显示设备，包括：头戴式显示装置和上述数据处理电路；

所述头戴式显示装置与所述数据处理电路的微处理器电连接；所述头戴式显示装置接收所述微处理器生成定姿定位数据，并显示图像信息。

可选的，所述头戴式显示装置为一体式VR/AR眼镜，所述数据处理电路的微处理器与所述一体式VR/AR眼镜的处理器电连接；

或者，所述头戴式显示装置为分体式VR/AR眼镜，所述数据处理电路的微处理器与所述分体式VR/AR眼镜的数据处理器电连接。

本实用新型实施例提供的一种数据处理电路和可穿戴显示设备，一方面，通过数据处理电路的定位模块和定姿模块分别获取位置信息和姿态信息，即采用简单的数据处理电路能够同时获取位置信息和姿态信息；另一方面，定位模块在接收到微处理器发送的定位控制信号时，会向微处理器反馈位置信息，而定姿模块会在接收到微处理器发送的定姿控制信号时，向微处理器反馈姿态信息，如此可以缩短位置信息和姿态信息的反馈时间差，以提高位置信息和姿态信息的匹配度，从而能够提高定姿定位数据的准确性；此外，数据处理电路电连接于头戴式显示装置，可以实现头戴式显示装置的定位和/或定姿功能。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种数据处理电路的结构示意图

图2是本实用新型实施例提供的又一种数据处理电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种定姿模块的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种定姿模块的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种可穿戴显示设备的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型实施例提供一种数据处理电路，该数据处理电路能够获取和处理位置信息和姿态信息，该数据处理电路可应用于定位设备中，以对穿戴该定位设备的用户的位置信息和姿态信息进行检测。图1是本实用新型实施例提供的一种数据处理电路的结构示意图。如图1所示，该数据处理电路100包括微处理器10、定位模块20和定姿模块30，且微处理器10与定姿模块30可通过通信总线40相互电连接，而微处理器10与定位模块20可通过另一条通信总线50相互电连接。其中，微处理器10通过通信总线40向定姿模块30发送定姿控制信号，以及通过通信总线50向定位模块20发送定位控制信号，该定姿控制信号和定位控制信号均为配置命令，包括但不限于命令定位模块20和定姿模块30发送数据的频率、数据格式、量程、精度等；相应的，定位模块20用于获取位置信息，并根据其所接收的定位控制信号，通过通信总线50反馈该位置信息至微处理器10；同时，定姿模块30用于获取姿态信息，并根据其所述接收的定姿控制信号，通过通信总线40反馈该姿态信息至微处理器10；相应的，微处理器10能够由其所接收的位置信息和姿态信息，生成相应的定姿定位数据。具体的，电连接微处理器10和定姿模块30通信总线40例如可以为IIC总线、SPI总线或者UART总线中的一种；而电连接微处理器10和定位模块20的通信总线50可以为任意一种通信总线，其包括IIC总线、SPI总线或者UART总线中的一种，但不限于此。此外，微处理器10还可以通过其它方式与定位模块20电连接，本发明实施例对此不做具体限定。

其中，当通信总线40为IIC总线时，可以将多个芯片模块连接在一起，即能够将微处理器10和定姿模块30连接在一起，且通过该IIC总线电连接在一起的微处理器10和定姿模块30中的任一个模块均可作为实施信号传输的控制源，这将无需另设总线控制器，从而能够使数据处理电路100的结构更简洁；当通信总线40为SPI总线时，可在微处理器10和定姿模块30中分别设置串行外设接口，以使微处理器10和定姿模块30通过该串行外设接口相互电连接；当通信总线40包括UART总线时，可在微处理器10和定姿模块30中设置通用异步收发传输器，以使微处理器10和定姿模块30能够通过各自的异步收发传输器接收和/或发送数据信号。

在本实用新型实施例中，微处理器10能够分别通过通信总线50和通信总线40同时向定位模块20和定姿模块30发送相应的控制信号，以使定位模块20和定姿模块30同时反馈信息，从而获得具有高匹配度的位置信息和姿态信息；或者，微处理器10先通过通信总线50向定位模块20发送定位控制信号，以使定位模块20做好反馈位置信息的准备，再通过通信总线40向定姿模块30发送定姿控制信号，以使定姿模块做好反馈姿态信息的准备，然后微处理器10可通过通信总线50和通信总线40分别采集位置信息的数据和姿态信息的数据；如此，虽然微处理器10并非同时向定位模块20和定姿模块30发送控制信号，但是微处理器可同时采集定位模块20获取的位置信息和定姿模块30获取的姿态信息，同样能够获得具有高匹配度的位置信息和姿态信息，使得微处理器10能够根据该具有高匹配度的位置信息和姿态信息产生具有较高准确度的定姿定位数据。此外，对于微处理器10先向定姿模块30发送定姿控制信号，再向定位模块20发送定位控制信号的情况，与上述技术原理类似，在此不再赘述。其中，微处理器10可以包括单片机、数字信号处理器和可编程逻辑控制器中的至少一种。

示例性的，当将该数据处理电路100应用于可穿戴显示设备，例如应用于VR眼镜或安装在VR眼镜上的定位器中时，可通过数据处理电路100的定位模块20实时获取佩戴该VR眼镜的用户当前的头部位置信息，该头部位置信息可以为用户的头部位置坐标；并由定姿模块30获取佩戴该VR眼镜的用户的头部姿态信息，该头部姿态信息可以为用户的头部的摇摆方向、旋转速度、位移速度等。当数据处理电路100的微处理器10分别向定位模块20和定姿模块10发送定位控制信号和定姿控制信号时，定位模块20和定姿模块10可同时反馈信息，以使微处理器10能够根据定位模块20反馈的位置信息和定姿模块30反馈的姿态信息，产生相应的定姿定位数据，可穿戴显示设备能够根据该定姿定位数据呈现出相应的虚拟场景，并使用户能够置身于该虚拟场景中，且定姿定位数据越准确，用户对虚拟场景的感官体验越真实。

可选的，继续参考图1所示，定位模块20可以为视觉定位模组，该视觉定位模组例如可以为能够实现即时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping，SLAM)功能的模组，以通过视觉进行定位；或者，定位模块20可以与外置摄像头连接，以通过该外置摄像头获取位置信息，即通过外置摄像头拍摄定位模块20所在载体的图像进行定位；或者，定位模块20可以与外部光电传感器模组连接，以通过外设的激光发射器发射的激光信号获取位置信息，进行定位；或者，定位模块20可以与外部超声传感器模组连接，通过接收外设的超声发射器发射的超声波获取位置信息，进行定位；或者，定位模块20可以与外部电磁传感器模组，通过接收外设的电磁发射器发射的电磁波获取位置信息，进行定位；相应的，定位模块20采用上述定位方式中的一种、两种或多种的组合来进行定位。

可选的，图2是本实用新型实施例提供的又一种数据处理电路的结构示意图。如图2所示，数据处理电路的定姿模块30包括惯性测量单元(Inertial measurement unit，IMU)，该惯性测量单元可以包括陀螺仪31和加速度计32，以通过陀螺仪31和加速度计32分别获取角速度数据和加速度信息，并通过通信总线40发送给微处理器10。其中，加速度计32用于根据其获取的惯性力信息得到加速度信息；陀螺仪31用于根据其获取的旋转信息得到角速度信息。定姿模块30将加速度信息和角速度信息通过通信总线40发送给微处理器10，微处理器10根据加速度信息和角速度信息可获得姿态数据。

可选的，图3是本实用新型实施例提供的一种定姿模块的结构示意图。结合图2和图3所示，惯性测量单元还包括IMU芯片33；该IMU芯片33包括信号接收接口M1、M2、M3、M4、M5和M6，这些信号接收接口为SPI总线、IIC总线或者串口总线中的一种，使得陀螺仪31和加速度计32能够通过该信号接收接口接收微处理器10发送的定姿控制信号。相应的，IMU芯片33还可以包括电源接口、接地接口等，并通过电源接口接收供电电源VCC1和VCC2的电源信号，以及通过接地接口接地。其中，供电电源VCC1和供电电源VCC2的电源信号可以相同或不同，本实用新型实施例对此不做具体限定。示例性的，供电电源VCC1和供电电源VCC2的电源电压均可以为3.3V。该IMU芯片33还可以包括中断线INT Acc1、INT Acc2、INT Gyro1和INTGyro2，该中断线能够使定姿模块30的数据及时上报。

可选的，图4是本实用新型实施例提供的又一种定姿模块的结构示意图。如图4所示，定姿模块30还包括滤波电路(341和342)；该滤波电路(341和342)与IMU芯片33的电源接口电连接；例如，滤波电路341与电连接供电电源VCC1的电源接口电连接，滤波电路342与电连接供电电源VCC2的电源接口电连接；滤波电路(341和342)能够对电源接口接入的供电电源(VCC1和VCC2)进行滤波。例如滤波电路341能够对电源接口接入的供电电源VCC2进行滤波，滤波电路342能够对电源接口接入的供电电源VCC2进行滤波，以使输入至IMU芯片33的电源接口的供电电源具有较高的稳定性，从而能够进一步提高定姿模块的运行稳定性。其中，滤波电路341和342可以设置于IMU芯片33中，以节省空间，有利于定姿模块30的小型化，进一步简化数据处理电路的结构。

可选的，滤波电路可以包括滤波电容，该滤波电容的第一端与IMU芯片的电源接口电连接，滤波电容的第二端接地。例如，滤波电路341可以包括滤波电容C1，该滤波电容C1的第一端与电连接供电电源VCC1的电源接口电连接，滤波电容C1的第二端接地；相应的，波电路342可以包括滤波电容C2，该滤波电容C2的第一端与电连接供电电源VCC2的电源接口电连接，滤波电容C2的第二端接地。

本实用新型实施例还提供一种可穿戴显示设备，该可穿戴显示设备包括头戴式显示装置和本实用新型实施例提供的数据处理电路；该头戴式显示装置可以为VR眼镜，VR眼镜可以为一体式，也可以为分体式。其中，头戴式显示装置与数据处理电路的微处理器电连接；该头戴式显示装置接收数据处理电路中微处理器生成定姿定位数据，并显示图像信息。对于一体式VR眼镜，数据处理电路的微处理器电连接于一体式VR眼镜的处理器；对于分体式VR眼镜，数据处理电路的微处理器电连接于分体式VR眼镜中数据处理器，该数据处理器例如为分体式VR眼镜的智能手机。

由于该可穿戴显示设备包括本实用新型实施例体用的数据处理电路，因此该可穿戴显示设备也具有本实用新型实施例提供的数据处理电路所具有的有益效果，相同之处可参照上文理解，下文中不再赘述。

示例性的，图5是本实用新型实施例提供的一种可穿戴显示设备的结构框图。如图5所示，可穿戴显示设备300包括数据处理电路100和头戴式显示装置200。数据处理电路可以以外接设备的方式连接在头戴式显示装置200上，本实用新型实施例对此不做具体限定。如此，当数据处理电路100的微处理器生成的定姿定位数据发送至头戴式显示装置200时，该头戴式显示装置200能够呈现出精准的显示画面，能够提高佩戴该可穿戴显示设备300的用户的感官体验。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种数据处理电路，其特征在于，包括：微处理器、定位模块和定姿模块；

所述微处理器和所述定姿模块通过通信总线相互电连接；所述微处理器通过所述通信总线向所述定姿模块发送定姿控制信号；所述定姿模块用于获取姿态信息，并根据所述定姿控制信号，通过所述通信总线反馈所述姿态信息至所述微处理器；

所述微处理器还与所述定位模块电连接；所述微处理器向所述定位模块发送定位控制信号，所述定位模块用于获取位置信息，并根据所述定位控制信号，反馈所述位置信息至所述微处理器。

2.根据权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，所述通信总线为IIC总线、SPI总线或者UART总线中的一种。

3.根据权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，所述定姿模块包括惯性测量单元；所述惯性测量单元包括陀螺仪和加速度计；通过所述陀螺仪和所述加速度计分别获取角速度数据和加速度信息，并通过所述通信总线发送给所述微处理器。

4.根据权利要求3所述的数据处理电路，其特征在于，所述惯性测量单元还包括电源接口；所述电源接口与供电电源电连接。

5.根据权利要求4所述的数据处理电路，其特征在于，所述定姿模块还包括滤波电路；

所述滤波电路与所述电源接口电连接；所述滤波电路用于对所述电源接口接入的供电电源进行滤波。

6.根据权利要求5所述的数据处理电路，其特征在于，所述滤波电路包括滤波电容；

所述滤波电容的第一端与所述电源接口电连接，所述滤波电容的第二端接地。

7.根据权利要求1～6任一项所述的数据处理电路，其特征在于，所述微处理器包括单片机、数字信号处理器和可编程逻辑控制器中的至少一种。

8.根据权利要求1～6任一项所述的数据处理电路，其特征在于，所述定位模块为视觉定位模组；

和/或，所述定位模块与外置摄像头、外部激光发射器、外部超声发射器和外部电磁发射器中的至少一种连接；所述定位模块用于通过外置摄像头、外部激光发射器、外部超声发射器和外部电磁发射器中的任意一种获取位置信息。

9.一种可穿戴显示设备，其特征在于，包括：头戴式显示装置和权利要求1～8任一项所述的数据处理电路；

所述头戴式显示装置与所述数据处理电路的微处理器电连接；所述头戴式显示装置接收所述微处理器生成定姿定位数据，并显示图像信息。

10.根据权利要求9所述的可穿戴显示设备，其特征在于，所述头戴式显示装置为一体式VR/AR眼镜，所述数据处理电路的微处理器与所述一体式VR/AR眼镜的处理器电连接；

或者，所述头戴式显示装置为分体式VR/AR眼镜，所述数据处理电路的微处理器与所述分体式VR/AR眼镜的数据处理器电连接。

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