数据驱动现场总线技术在运动跟踪解决方案中的应用心得体会

随着可穿戴设备和物联网设计对运动跟踪能力的日益强调，工程师们面临着集成传感器以实现更低功耗、更快速度、高效率的挑战。为了应对这些挑战，设计人员需要集成高级加速计、陀螺仪和磁力仪五金件，并且开发更加高效且智能的数据融合算法。本文将介绍TDKInvenSense提供的一种同时为硬件和软件提供帮助的解决方案，并展示如何简化需要复杂运动感应功能的低功耗多传感器应用开发过程。

高效运动跟踪的挑战

利用传统方法，开发人员必须处理重要集成问题。在硬件方面，他们努力减少单独传感器数量，而软件工程师则需同步各种输出，以创建所需高级运动跟踪应用中所用传感器融合算法的一致数据流。对于采用额外传感器类型进行设计而言，这些挑战显著增加。

然而，使用TDKInvenSenseICM-20948模块，开发人员可以快速实现运动跟踪设计或其他多传感器系统。该模块是一个小型（3mmx3mmx1mm）的多芯片模块，它包含了用于完成运动跟踪解决方案所需所有必要组件，如信号链、可编程滤波器、接口电路以及数字运动处理单元（DMP）。

ICM-20948通过其专用的信号链、缓冲放大器与16位模数转换机，以及特定于每个通道（如霍尔效应磁力仪）电路来支持各自三轴加速计、三轴陀螺仪、三轴磁力仪及一颗温度探测员。这使得每个通道都能够进行基本信号处理并馈入自动性运作的进一步操作，如采样平均等。此外，每个通道都有一个专用的寄存器存储其输出，并由核心数字運動處理單元（DMP）执行各种功能，如执行運動處理算法校准和自测试。

简化集成

ICM-20948结合了小封装、高级别系统功能及主机独立操作等优点，对移动设备、可穿戴设备及物联网设计特别适用。由于其高度集成，该模块只需要三个电容即可完成典型的運動追蹤設計。而对于不仅仅是運動追蹤，还可能涉及其他外部傳感器的情况，该模块还为连接至I2C总线上的其他智能傳感者提供单独I2C接口及其内置支持。

通过使用辅助I2C端口，可以连接到ICM-20948上任何兼容I2C智能傳感者的辅助设备。在正常运行时，即在SPI/I2C与主机MCU连接的情况下，该ICM-20948将充当I2C总线，与外部設備通信。此模式下，可编程一组专门寄存器，以定义外部設備地址及其輸出數據地址以及傳輸參數；然后，将讀取到的資料读入FIFO中，同时也會將資料寫進於專門為此目的設置好的FIFO與非FIFO区域內之額外設備數據寄存區中，从而允许从總線上進行單字节或多字节讀取，不必干预主機MCU。

此外，该模型还包括一种直接驱动FSYNC事件时间与ICM-20948数据事件之间时间的一个选项，使得图像稳定应用中的图像数据与物理活动数据之间保持同步。当进入直通模式时，该模型将AUX_CL 和 AUX_DA 引脚直接连结至主机 I² C 总线，从而允许主機MCU 直接访问并配置这些额外设备。

快速开发

尽管 ICMT 20 948 提供了一种相对简单 的 接口要求，但希望评估 运动 跟踪 解决方案 的 开发 人员 可以避免这一水平 的 硬 件 原型 开发工作。 TD K InvenSense 提供了DK - 20 948 设计板作为一个完整平台，其中包括 主机 MCU, 嵌入式 调试 器, USB 接口 以及 多 个 用于 增加 其他 传 感 器 的 连 线 夹 等 功能 ( 图4)。