ST最新一代IMU LSM6DSV16X配嵌入传感器融合功能和Qvar静电传感器的方案介绍

意法半导体推出一系列具有更高性能功耗比的传感器,首先是LSM6DSV16X,这是我们惯性MEMS系列的最新成员,采用机器学习内核。LSM6DSOXLSM6DSRX之后,LSM6DSV16X比前者更准确,比后者消耗的能量更少。还嵌入了传感器融合块 SFLP,此外,这是此类设备首次提供Qvar传感来测量准静电势。

LSM6DSV16X采用了高性能的传感器和精确的测量算法,具有极高的精度和稳定性。该模块能够实时测量物体的加速度、角速度和倾斜角度,并提供传感器融合的数据输出。它还具备低功耗、高温度抗性和强大的抗干扰能力,适用于各种应用场景。此外,LSM6DSV16X还支持多种通信接口和各种配置选项,可以灵活地集成到不同的系统中。它广泛应用于物联网、智能手机、移动设备、智能穿戴设备、虚拟现实、增强现实和运动控制等领域,为用户提供精确的运动跟踪和姿态估计功能。

LSM6DSV16X传感器融合功能

专用传感器融合块 SFLP(传感器融合低功耗)旨在基于加速度计和陀螺仪数据处理来生成以下数据:

1、游戏旋转向量,提供表示设备姿态的四元数

2、重力向量,提供表示重力方向的三维向量

3、陀螺仪偏差,提供表示陀螺仪偏差的三维向量

通过将 EMB_FUNC_EN_A 嵌入功能寄存器的 SFLP_GAME_EN 位置为 1 来使能 SFLP 块。可以通过将 EMB_FUNC_INIT_A 嵌入功能寄存器的 SFLP_GAME_INIT 位置为 1 来重新初始化 SFLP 块。SFLP 块以可配置的输出数据率(必须等于或小于加速度计和陀螺仪的选定输出数据率)工作,该数据率可通过SFLP_ODR 嵌入功能寄存器的 SFLP_GAME_ODR_[2:0] 位域配置为以下值:

  • 000:15 Hz
  • 001:30 Hz
  • 010:60 Hz
  • 011:120 Hz(默认值)
  • 100:240 Hz
  • 101:480 Hz
  • SFLP 生成的数据从 FIFO 读取。
LSM6DSV16X传感器融合功能演示如下:



模拟集线器和 Qvar 功能

Qvar 是意法半导体推出的一款静电传感器,适用于人体存在检测和运动检测、触摸检测和用户界面 (UI) 应用。

LSM6DSV16X 嵌入了模拟集线器 (AH) 链,能够连接外部模拟输入并将其转换为数字信号进行处理。该模拟链可用于连接外部电极和电子信号调节电路,从而实现 Qvar(电荷变化检测)功能。外部电极必须连接到引脚 2 (SDx/AH1/Qvar1) 和/或引脚 3 (SCx/AH2/Qvar2),因此使用 Qvar 时,I²C 主接口(模式 2)和辅助 SPI(模式 3)不可用。


►场景应用图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

1、采用系统级封装,包含一个3D数字加速度计和一个3D数字陀螺仪(采用三核芯架构,通过专用的配置、处理和滤波功能在3个独立通道上处理加速度数据、角速度数据)。 2、在高性能模式下以0.65 mA的电流提供强劲性能,并且具有始终开启功能的同时提供低功耗特性,可为消费者提供优越的运动体验。 3、为OIS、EIS和运动处理而内嵌先进的专用功能(如有限状态机和MLC(具有面向物联网应用的可导出AI功能))和数据过滤特性。 4、内嵌的Qvar(电荷变化检测)支持用户界面功能:单击、双击、三击、长按、左/右 - 右/左滑动。 5、内嵌模拟集线器,能够连接外部模拟输入并将其转换为数字信号进行处理。

►方案规格

1.三核芯架构支持UI、EIS,以及OIS数据处理 2.功耗:在组合高性能模式下为0.65 mA 3.加速度计和陀螺仪的低功耗带来“始终开启”体验 4.高达4.5 KB的智能FIFO 5.与安卓兼容 6.±2/±4/±8/±16 g满量程 7.±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps 满量程 8.模拟供电电压:1.71 V到3.6 V 9.独立IO供电(扩展的范围:1.08 V - 3.6 V) 10.紧凑外形:2.5 mm x 3 mm x 0.83 mm 11.SPI / I²C和MIPI I3C® v1.1串行接口,支持主处理器数据同步功能 12.辅助SPI用于陀螺仪和加速度计的OIS数据输出 13.可以从辅助SPI、主接口(SPI / I²C & MIPI I3C®)配置OIS 14.主接口上的EIS专用通道,具有专用滤波功能 15.高级计步器,步伐侦测和步数计算 16.大幅运动检测,倾斜度检测 17.标准中断:自由落体、唤醒、6D/4D方向检测、单击和双击 18.可编程有限状态机用于加速度计、陀螺仪,以及外部传感器数据处理(960 Hz高速率) 19.机器学习内核(具有可输出功能和滤波器),用于人工智能应用 20.嵌入式Qvar(静电传感器)支持用户界面功能(单击、双击、三击、长按、左/右 - 右/左滑动) 21.嵌入式模拟集线器,用于ADC和处理模拟输入数据 22.内嵌低功耗传感器融合算法 23.嵌入式温度传感器 24.符合ECOPACK和RoHS标准