数据驱动探究Can协议在可穿戴设备与物联网运动跟踪解决方案中的应用

数据驱动：深入探索Can协议在可穿戴设备与物联网运动跟踪解决方案中的应用

越来越多的可穿戴设备和物联网设计将检测方向和跟踪运动的能力视为重要要求。尽管已经有各种各样的可用运动传感器，但工程师还是不断受到挑战，探索以更低的功耗更快、更高效地集成这些设备，这在额外增加传感器时尤其具有挑战性。为应对这些运动跟踪挑战，设计人员需要集成度更高的加速计、陀螺仪和磁力仪五金件以及更加高效且智能的数据融合算法。

本文将介绍TDKInvenSense提供的同时为硬件和软件提供帮助的解决方案。然后，本文还将介绍设计人员如何着手将该解决方案应用于简化需要复杂的运动感应功能的复杂低功耗多传感器应用开发。

高效运动跟踪的挑战

利用传统方法，开发人员可以同时为硬件和软件处理重要集成问题。在硬件方面，开发人员通常会努力在采用单独传感器（包括加速计、陀螺仪和磁力仪）构建设计中最大限度减少其复杂性、尺寸和零件数量。而软件工程师则需要特别注意同步各种各样传感器输出，以创建高级运动跟踪应用中所用传感器融合算法所需的一致数据流。此外，对于硬件与软件开发者而言，将额外类型数个芯片模块整合到同一系统中面临的问题均显著增加。

然而，用TDKInvenSenseICM-20948便能够以最少工作量快速实现运动跟踪设计或其他多芯片系统。ICM-20948是一种小型化、高集成度模块，其体积仅有3mmx3mmx1mm，并包含了所有必要进行完整运动追踪任务所需之全部传感器、信号链路、数据处理及接口电路（图1）。

图1：ICM-20948通过专用的信号链路、高灵敏率滤波机制及数字处理技术执行精确测量

该模块仅在全面工作模式下消耗极少能量，即只有3毫安(mA)，对于功率受限场景，可关闭部分功能进一步降低至8微安(μA)甚至0.5μA，在完全休眠状态下每小时只消耗2毫瓦(mW)。产生能量消耗依赖于工作电压(VDD)，根据实际需求，该值可以设定在1.71伏特至3.6伏特之间。

单独信号链线内置于模块中，为每个通道包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计以及温度监测都提供支持。这使得整体系统变得更加紧凑且易于管理。此外，每个通道都配备了一个16位采样转换装置，以确保信息准确无误地被捕捉并分析出最佳结果。

为了提高输出质量，每种通道都具备特殊调节阶段，如适用于霍尔效应磁力计等不同类型对应不同的电路配置。此外，还允许用户调整采样频率以达到最佳效果，使得整个系统更加灵活且响应迅速。

核心是数字控制单元(DMP)，它负责执行预先编程好的计算过程，同时也可供用户自定义逻辑程序以满足具体需求。在正常运行期间，DMP会直接操作来自专门寄存器中的原始数据，而不是主机MCU，从而极大提升了实时性能并减轻了主机负担。当更新频率较慢时，这一点尤其关键，因为这意味着主机可以进入休眠状态以降低总能耗，而不影响实时性能要求，因此非常适用于移动设备等资源有限环境下的应用场景。

简单集成

ICM-20948结合小型封装、高水平集成功能及独立操作能力，是移动设备、可穿戴产品与物联网领域不可或缺的一部分。由于高度集成了三根电容罩，可以完成典型人工智能项目，无需额外电子元组件即可实现快速部署。此举不仅简化了制造流程，而且缩短了解决问题时间从而节省成本。这对于那些希望尽快推出新产品或服务市场的人来说是一个巨大的优势。

为了进一步扩展这个概念，同时保持兼容性，它们还引入了一种名为“直通”模式，让MCU直接访问I2C总线上的任何附加I2C设备，从而避免使用一个独立的小型评估板进行测试或者评估板上的限制性的接口可能带来的延迟。如果没有这种方式，那么评估新的嵌入式项目就可能成为一次漫长乏味又费力的旅程。但现在，由于存在这样的工具，我们可以立即开始测试我们的想法并尽早发现潜在的问题，从而优化我们的产品，最终让我们得到想要看到的一个结果——一种完美无瑕的人工智能解决方案。