数据驱动的Profibus现场总线深入探究与运动跟踪解决方案的融合可能

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。

高效运动跟踪的问题

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、尺寸及零件数量。软件工程师则需要特别注意同步各种各样的传感器输出，以创建高级运动跟踪应用中所需全一致数据流。此外，对于硬件或软件开发者而言，在设计中集成额外类型传感器应用面临的一系列挑战均显著增加了难度。

然而，使用TDKInvenSenseICM-20948，便能够以最小工作量快速实现运动跟踪设计或其他多传感器系统。

運動追蹤解決方案

TDKInvenSenseICM-20948是一種多芯片模組，其尺寸只有3mmx3mmx1mm，它們內部已經包含了一套完整運動追蹤解決方案所需傳感器、信號鏈路、數據處理與接口電路（圖1）。

此模組於全面運作模式下僅需3毫安(mA)左右便能實現其全部功能。而對於功率受限應用，由於能夠關閉模組某些部分，這樣即使完全休眠模式下也能將電流消耗降至8微安(μA)。產生的功耗取決於工作電壓(VDD)，根據設計需求，此電壓值可以介於1.71伏特到3.6伏特之間。

單獨信號鏈路集成了在模組中，为每个通道提供支持，每个信号链都包括缓冲放大器和一个专用的16位数转换电路(ADC)，以及特定于传感器类型如霍尔效应磁力儀电流源。为了提高每种信号链输出，模块包括适用于每种进一步变送元件类型特殊调节阶段，如磁力儀输出通过算术电路进行基本信号处理，而其他变送元件输出分别馈入自动按具体变送元组自行调整调节阶段执行采样平均等处理功能。此外，每个通道最后馈出至专用的存储寄存器内。这使得開発人員可以將ICM-20948設定為平均128個陀螺儀數據採樣，或32個加速度計數據采样，并允许最終輸出轉換為適合后续处理过程中的统一格式供主机MCU访问并进一步分析与决策做出反应。

DMP核心数字動態處理单元(DMP)用于执行许多不同的功能，从执行運動處理算法到校准与自测试。在正常运行期间,DMP會処理来自專用傳遞寄存储区中的数据，然后再將结果存储在該區域FIFO内供主机MCU通过共享I2C或SPI總線訪問。此类行为对于实际應用来说非常关键，因为許多情況下應用會以相對較慢速度更新其運動追蹤結果，即使這意味着它們允許主機處理機休眠期間更新之间，以減少整體功率消耗。但是，有時候運動追蹤算法需要比這還要快得多來確保當應用請求更新時仍然能夠以最低延遲提供準確數據。

DMP 能够独立完成这一任务而不涉及主机MCU，从而保证了精确性的同时不会对主機应用本身性能或功率强加額外要求。

簡化集成

ICM-20948結合了小封裝、高系統性能及無須依賴宿主操作等優點，因此特別適用於移動設備、新型穿戴技術與物聯網設計中使用。

由于这个高度集成了的小型封装，不仅减少了空间需求，而且还减少了成本，使得产品变得更加紧凑且经济实惠。

这项技术不仅极大地简化了制造过程，还极大地提升了生产效率，同时也缩短了产品上市时间。

因此，无论是在成本控制还是从事业发展角度看，这项技术都是非常宝贵的一份财富，是推动产业进步不可忽视的一个因素。

然而，这并不意味着该技术没有局限性，一些场景可能会因为缺乏足够灵活性的原因而无法完全满足用户需求。但是，与现有的技术相比，该技术已经取得显著改进，为未来带来了更多可能性。

综上所述，该技术无疑是一个具有前瞻性的创新，它不仅改变了工业生产方式，也让我们对未来的期待充满希望。