基于ST IMU LSM6DSV16X低功耗姿态检测方案

ST IMU(惯性测量单元)是一种集成了加速度计、陀螺仪和磁力计的传感器,广泛应用于姿态检测。凭借其高精度和实时性能,ST IMU在多个领域发挥着重要作用。

在消费电子领域,ST IMU被广泛应用于智能手机、平板电脑和可穿戴设备中,实现屏幕自动旋转、运动追踪和健康监测等功能。通过实时姿态检测,这些设备能够提供更为直观的用户体验。

在汽车行业,ST IMU用于车辆的动态稳定控制系统,提高行驶安全性。通过监测车辆的姿态变化,系统能够及时调整悬挂和刹车,以应对各种驾驶条件。

在机器人技术中,ST IMU帮助机器人实现自主导航和定位。通过精确的姿态检测,机器人能够在复杂环境中进行有效的路径规划与障碍物避让。

此外,在虚拟现实(VR)和增强现实(AR)应用中,ST IMU提供了关键的空间定位信息,使得用户与虚拟环境之间的互动更加自然流畅。

随着ST IMU 产品的迭代更新,ST 推出了LSM6DSV系列产品,ST Ism6dsv系列imu集成了(SFLP)一套低功耗3D空间姿态角度计算的功能。广泛应用于穿戴设备、耳机、AR、VR、姿态检测等设备。算法集成在芯片端、具体低功耗、高精度、等优势,极大节省用户开发周期。

ST IMU片上低功耗融合算法SFLP介绍

SFLP算法提供重力矢量、四元素(可以转换成欧拉角)、陀螺仪零偏。

SFLP 性能参数介绍

基于ST IMU LSM6DSV16X低功耗姿态检测方案
SFLP寄存器配置

▪ 坐标系
 ▪ Pitch 绕X轴旋转ΩP,Roll 绕Y轴旋转ΩR,Heading/Yaw绕Z轴旋转ΩY。
▪ 传感器融合低功耗(SFLP)算法能够提供
 ▪ 旋转矢量(加速度+陀螺仪) 旋转矢量用四元素表示[W,X,Y,Z]
 ▪ 重力矢量
 ▪ 陀螺仪零偏
基于ST IMU LSM6DSV16X低功耗姿态检测方案

SFLP初始化流程
基于ST IMU LSM6DSV16X低功耗姿态检测方案

SFLP注意事项

▪ Game rotation vector数据类型
❑ 从寄存器获取到旋转矢量x y z每个轴由两个字节组成的半精度浮点型,不能直接当作float类型。
▪ Gyroscope bias
❑ 陀螺仪零偏的灵敏度为固定的125dps。
▪ Gravity vector
❑ 重力矢量灵敏度为固定的2g。
▪ SFLP算法
❑ Sflp算法直接获取芯片加速度、陀螺仪数据,内部有动态自动校准机制,组装后加速度、陀螺仪零偏越小精准度越高。算法内部有自动校准机制,不需要做额外的校准。
▪ Gbias配置
❑ 产线上可以将陀螺仪的bias计算保存到非易失存储器,作为gbias配置参数,也可以动态在fifo中获取gbias。
▪ C code 链接
STMems_Standard_C_drivers/lsm6dsv16x_sensor_fusion.c at master · STMicroelectronics/STMems_Standard_C_drivers · GitHub

►场景应用图

►展示板照片

►方案方块图

►核心技术优势

算法集成在芯片端、具体低功耗、高精度、等优势,极大节省用户开发周期。

►方案规格

• 三核芯架构支持UI、EIS,以及OIS数据处理 • 功耗:在组合高性能模式下为0.65 mA • 加速度计和陀螺仪的低功耗带来“始终开启”体验 • 高达4.5 KB的智能FIFO • 与安卓兼容 • ±2/±4/±8/±16 g满量程 • ±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps 满量程 • 模拟供电电压:1.71 V到3.6 V • 独立IO供电(扩展的范围:1.08 V - 3.6 V) • 紧凑外形:2.5 mm x 3 mm x 0.83 mm • SPI / I²C和MIPI I3C® v1.1串行接口,支持主处理器数据同步功能 • 辅助SPI用于陀螺仪和加速度计的OIS数据输出 • 可以从辅助SPI、主接口(SPI / I²C & MIPI I3C®)配置OIS • 主接口上的EIS专用通道,具有专用滤波功能 • 高级计步器,步伐侦测和步数计算 • 大幅运动检测,倾斜度检测 • 标准中断:自由落体、唤醒、6D/4D方向检测、单击和双击 • 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) • 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 • 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) • 嵌入式模拟集线器,用于ADC和处理模拟输入数据 • 内嵌低功耗传感器融合算法 • 嵌入式温度传感器 • 符合ECOPACK和RoHS标准