数据驱动浅析常用现场总线技术在物联网设计中的应用

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。为了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的开发。

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的问题。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）构建的情境中最大限度减少其复杂性、尺寸和零件数量。软件工程师则需要特别注意同步各种各样的输出，以创建所需统一数据流供上级程序使用。此外，对于硬件与软件开发者而言，在集成额外类型或更多个传感器的情况下面临的问题均显著增加。

然而，使用TDKInvenSenseICM-20948，可以以最少工作量快速实现运动跟踪设计或其他多传感器系统。

运动跟踪解决方案

TDKInvenSenseICM-20948是一种多芯片模块，其尺寸仅为3mmx3mmx1mm，它们集合了执行完整運動追蹤解决方案所需的一套傳感器、信号链路、私人調節過濾程式接口電路（圖1）。該模組在全面運作模式下僅需3毫安(mA)左右便能完成所有功能。而对于功率受限應用的情況下，可關閉部分模組來降低每個階段於完全休眠模式下的電流消耗至8微安(μA)。產生的功耗取決於工作電壓(VDD)，根據設計需求，该电压值可以介于1.71伏特到3.6伏特之间。

單獨信號鏈集成了模組中，为三軸加速度計、三軸陀螺儀、三軸磁力計以及內置溫度傳感器每個通道提供支持。每個信號鏈都包括缓冲放大机制及专门16位数转换机制(ADC)，以及适用于不同傳感器類型之电路，如霍尔效果磁力计驱动源电路。当I2C總線与主機MCU连接时，该模块還能独立操作并管理来自内部DMP處理引擎产生结果后的FIFO存储空间，以實現較慢更新頻率時仍然保持精确性的運動追蹤結果。此外，由於DMP能够独立操作，无论是主機是否参与，都能维持较高速更新频率，从而保证了准确性，而不会对主機應用的性能或功耗強加額外要求。

簡單積分

ICM-20948结合了小封装、高级别系統整合功能及與MCU獨立運行等优点，因而特别適合移動設備、可穿戴設備與物聯網設計中使用。这種高度積分意味著開發人員只需要三个陶瓷X7R容量组成为典型運動追蹤設計進行稳压滤波，并通过VDDIO端口进行旁通滤波（图2）。

虽然ICM-20948為運動追蹤解決方案提供了一種替代選項，但許多應用仍對其他類型傳感器提出要求。在幫助開發人員簡化這些複雜多傳感元件應用的同時，這款產品為兼容I2C通信協議之智能傳 感元件提供獨立I2C接口並內置支持。在此情況下，開發人員將通過專門寄存區域來管理這些附屬裝置，並允許連接到輔助I2C端口（图3），從而將它們直接連接至MCU-I/O總線上，這樣就無需再次訪問任何額外資源來讀取或寫入相關數據庫或者儲存區塊記憶體等儲存媒介，使得整體系統性能得到顯著提升。

當正常運營時，即使沒有主機參與輸出，也能夠控制進一步設定哪些具備某些特定指令可能會被執行。如果您想知道更多信息，我們可以繼續討論這裡提到的技術細節，以及它們如何影響您的項目。我期待回答您任何疑問！