ST最新一代IMU LSM6DSV16X配嵌入傳感器融合功能和Qvar靜電傳感器的方案介紹

意法半導體推出一系列具有更高性能功耗比的傳感器,首先是LSM6DSV16X,這是我們慣性MEMS系列的最新成員,採用機器學習內核。LSM6DSOXLSM6DSRX之後,LSM6DSV16X比前者更準確,比後者消耗的能量更少。還嵌入了傳感器融合塊 SFLP,此外,這是此類設備首次提供Qvar傳感來測量准靜電勢。

LSM6DSV16X採用了高性能的傳感器和精確的測量算法,具有極高的精度和穩定性。該模塊能夠實時測量物體的加速度、角速度和傾斜角度,並提供傳感器融合的數據輸出。它還具備低功耗、高溫度抗性和強大的抗干擾能力,適用於各種應用場景。此外,LSM6DSV16X還支持多種通信接口和各種配置選項,可以靈活地集成到不同的系統中。它廣泛應用於物聯網、智慧型手機、移動設備、智能穿戴設備、虛擬現實、增強現實和運動控制等領域,為用戶提供精確的運動跟蹤和姿態估計功能。

LSM6DSV16X傳感器融合功能

專用傳感器融合塊 SFLP(傳感器融合低功耗)旨在基於加速度計和陀螺儀數據處理來生成以下數據:

1、遊戲旋轉向量,提供表示設備姿態的四元數

2、重力向量,提供表示重力方向的三維向量

3、陀螺儀偏差,提供表示陀螺儀偏差的三維向量

通過將 EMB_FUNC_EN_A 嵌入功能寄存器的 SFLP_GAME_EN 位置為 1 來使能 SFLP 塊。可以通過將 EMB_FUNC_INIT_A 嵌入功能寄存器的 SFLP_GAME_INIT 位置為 1 來重新初始化 SFLP 塊。SFLP 塊以可配置的輸出數據率(必須等於或小於加速度計和陀螺儀的選定輸出數據率)工作,該數據率可通過SFLP_ODR 嵌入功能寄存器的 SFLP_GAME_ODR_[2:0] 位域配置為以下值:

  • 000:15 Hz
  • 001:30 Hz
  • 010:60 Hz
  • 011:120 Hz(默認值)
  • 100:240 Hz
  • 101:480 Hz
  • SFLP 生成的數據從 FIFO 讀取。
LSM6DSV16X傳感器融合功能演示如下:




模擬集線器和 Qvar 功能

Qvar 是意法半導體推出的一款靜電傳感器,適用於人體存在檢測和運動檢測、觸摸檢測和用戶界面 (UI) 應用。

LSM6DSV16X 嵌入了模擬集線器 (AH) 鏈,能夠連接外部模擬輸入並將其轉換為數字信號進行處理。該模擬鏈可用於連接外部電極和電子信號調節電路,從而實現 Qvar(電荷變化檢測)功能。外部電極必須連接到引腳 2 (SDx/AH1/Qvar1) 和/或引腳 3 (SCx/AH2/Qvar2),因此使用 Qvar 時,I²C 主接口(模式 2)和輔助 SPI(模式 3)不可用。


►場景應用圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►核心技術優勢

1、採用系統級封裝,包含一個3D數字加速度計和一個3D數字陀螺儀(採用三核芯架構,通過專用的配置、處理和濾波功能在3個獨立通道上處理加速度數據、角速度數據)。 2、在高性能模式下以0.65 mA的電流提供強勁性能,並且具有始終開啟功能的同時提供低功耗特性,可為消費者提供優越的運動體驗。 3、為OIS、EIS和運動處理而內嵌先進的專用功能(如有限狀態機和MLC(具有面向物聯網應用的可導出AI功能))和數據過濾特性。 4、內嵌的Qvar(電荷變化檢測)支持用戶界面功能:單擊、雙擊、三擊、長按、左/右 - 右/左滑動。 5、內嵌模擬集線器,能夠連接外部模擬輸入並將其轉換為數字信號進行處理。

►方案規格

1.三核芯架構支持UI、EIS,以及OIS數據處理 2.功耗:在組合高性能模式下為0.65 mA 3.加速度計和陀螺儀的低功耗帶來「始終開啟」體驗 4.高達4.5 KB的智能FIFO 5.與安卓兼容 6.±2/±4/±8/±16 g滿量程 7.±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps 滿量程 8.模擬供電電壓:1.71 V到3.6 V 9.獨立IO供電(擴展的範圍:1.08 V - 3.6 V) 10.緊湊外形:2.5 mm x 3 mm x 0.83 mm 11.SPI / I²C和MIPI I3C® v1.1串行接口,支持主處理器數據同步功能 12.輔助SPI用於陀螺儀和加速度計的OIS數據輸出 13.可以從輔助SPI、主接口(SPI / I²C & MIPI I3C®)配置OIS 14.主接口上的EIS專用通道,具有專用濾波功能 15.高級計步器,步伐偵測和步數計算 16.大幅運動檢測,傾斜度檢測 17.標準中斷:自由落體、喚醒、6D/4D方向檢測、單擊和雙擊 18.可編程有限狀態機用於加速度計、陀螺儀,以及外部傳感器數據處理(960 Hz高速率) 19.機器學習內核(具有可輸出功能和濾波器),用於人工智慧應用 20.嵌入式Qvar(靜電傳感器)支持用戶界面功能(單擊、雙擊、三擊、長按、左/右 - 右/左滑動) 21.嵌入式模擬集線器,用於ADC和處理模擬輸入數據 22.內嵌低功耗傳感器融合算法 23.嵌入式溫度傳感器 24.符合ECOPACK和RoHS標準