智能型ADXL362傳感器及其應(yīng)用

智能型ADXL362傳感器及其應(yīng)用簡介產(chǎn)品詳情ADL362是一款超低功耗、3軸MEMS加速度計(jì)，輸出數(shù)據(jù)速率為100Hz時(shí)功耗低于2μA，在運(yùn)動觸發(fā)喚醒模式下功耗為270nA。與使用功率占空比來實(shí)現(xiàn)低功耗的加速度計(jì)不同，ADXL362沒有通過欠采樣混疊輸入信號；它采用全數(shù)據(jù)速率對傳感器的整個(gè)帶寬進(jìn)行采樣。ADXL362通常提供12位輸出分辨率；在較低分辨率足夠時(shí)，還提供8位格式化數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)更高效的單字節(jié)傳送。測量范圍為±2g、±4g及±8g，±2g范圍內(nèi)的分辨率為1mg/LSB。噪聲電平要求低于ADXL362正常值550μg/√Hz的應(yīng)用可以選擇兩個(gè)低噪聲模式（典型值低至175μg/√Hz）之一，電源電流增加極小。除了超低功耗以外，ADXL362還具有許多特性來實(shí)現(xiàn)真正的系統(tǒng)級節(jié)能。該器件包含了一個(gè)深度多模式輸出FIFO、一個(gè)內(nèi)置微功耗溫度傳感器和幾個(gè)運(yùn)動檢測模式，其中包括可調(diào)闕值的睡眠和喚醒工作模式，在該模式下當(dāng)測量速率為6HZ（大約）時(shí)功耗低至270nA。如有需要，可在檢測到運(yùn)動時(shí)提供一個(gè)引腳輸出來直接控制外部開關(guān)。此外，ADXL362還支持對采樣時(shí)間和/或外部時(shí)鐘進(jìn)行外部控制。ADXL362可以在1.6V至3.5V的寬電源電壓范圍內(nèi)工作，并且必要時(shí)可以與采用獨(dú)立低電源電壓工作的主機(jī)接口。ADXL362采用3mm×3.25mm×1.06mm封裝。領(lǐng)域醫(yī)療保健健康、保健和健身監(jiān)護(hù)設(shè)備樓宇技術(shù)通用LED照明應(yīng)用方向助聽器家庭護(hù)理設(shè)備運(yùn)動使能節(jié)能開關(guān)無線傳感器運(yùn)動使能計(jì)量設(shè)備優(yōu)勢和特點(diǎn)超低功耗可采用紐扣電池供電--1.8μA（100HzODR、電源2.0V）--3.0μA（400HzODR、電源2.0V）--270nA運(yùn)動激活喚醒模式--10nA待機(jī)電流高分辨率：1mg/LSB內(nèi)置系統(tǒng)級節(jié)能特性運(yùn)動激活的可調(diào)閾值休眠/喚醒模式。噪聲低至175μg/√Hz寬電源和I/O電壓范圍：1.6V至3.6V采用1.8V至3.3V供電軌通過外部觸發(fā)器進(jìn)行加速度采樣同步片內(nèi)溫度傳感器SPI數(shù)字接口可通過SPI命令選擇測量范圍小尺寸、薄型(3mm×3.25mm×1.06mm)封裝ADXL362傳感器原理圖特性自由落體檢測許多數(shù)字輸出加速度計(jì)內(nèi)置自由落體檢測功能。在ADXL362中，這一功能可以利用靜止中斷實(shí)現(xiàn)。外部時(shí)鐘ADXL362內(nèi)置51.2kHz(典型值)時(shí)鐘，默認(rèn)用作內(nèi)部操作的時(shí)基。ODR和帶寬與時(shí)鐘成正比。ADXL362提供離散的ODR選項(xiàng)，如100Hz、50Hz、25Hz等，相鄰選項(xiàng)之比為2(完整列表參見“濾波器控制寄存器”部分)。若要實(shí)現(xiàn)其它數(shù)據(jù)速率，可以使用適當(dāng)時(shí)鐘頻率的外部時(shí)鐘。輸出數(shù)據(jù)速率與時(shí)鐘頻率成正比同步數(shù)據(jù)采樣對于要求精密定時(shí)加速度測量的應(yīng)用，ADXL362具有一個(gè)讓加速度采樣與外部觸發(fā)器同步的選項(xiàng)。自檢ADXL362具備自檢功能，可同時(shí)有效測試機(jī)械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)。調(diào)用自檢功能時(shí)，器件會將一個(gè)靜電力施加于機(jī)械傳感器。與加速度同樣的方式，靜電力驅(qū)使力敏傳感元件移動，且有助于器件體驗(yàn)加速度。增加的靜電力導(dǎo)致所有三軸的輸出變化用戶寄存器保護(hù)針對單粒子翻轉(zhuǎn)(SEU)，ADXL362提供用戶寄存器保護(hù)。SEU是指離子或靜電輻射撞擊微電子器件的敏感節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致狀態(tài)改變。邏輯元件(例如一個(gè)存儲器比特)重要節(jié)點(diǎn)之中或附近的離子化會產(chǎn)生自由電荷，從而引起狀態(tài)變化。一般認(rèn)為SEU本身不會永久性損壞晶體管或電路功能，但可能會產(chǎn)生錯(cuò)誤的寄存器值。不受SEU影響的ADXL362寄存器包括寄存器0x20至寄存器0x2E。SEU保護(hù)通過一個(gè)99位糾錯(cuò)(Hamming型)代碼實(shí)現(xiàn)，它能檢測單位和雙位錯(cuò)誤。任何時(shí)候?qū)θ魏问鼙Ｗo(hù)的寄存器執(zhí)行寫操作時(shí)，都會重新計(jì)算校驗(yàn)位。如果存儲的校驗(yàn)位與當(dāng)前的校驗(yàn)位計(jì)算不相符，ERR_USER_REGS狀態(tài)位就會置1。狀態(tài)寄存器中的SEU位在上電時(shí)置1，先于器件配置；在對器件進(jìn)行第一次寄存器寫操作時(shí)清0。溫度傳感器ADXL362集成一個(gè)溫度傳感器，用以監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部溫度，以便通過校準(zhǔn)改善器件的溫度穩(wěn)定性。例如，加速度輸出隨溫度的變化率為±0.5mg/°C(典型值)，但該關(guān)系是可以重復(fù)和校準(zhǔn)的。若要利用溫度傳感器監(jiān)控絕對溫度，建議測量并校準(zhǔn)其初始偏置(某一已知溫度時(shí)的輸出)。串行通信ADXL362通過一個(gè)4線SPI通信，用作從器件。寫入ADXL362期間，從ADXL362傳輸?shù)街髌骷臄?shù)據(jù)會被忽略。如圖36至圖40所示，MISO引腳處于高阻態(tài)，由總線保持器保持，除非ADXL362發(fā)送讀取數(shù)據(jù)(以節(jié)省總線功耗)。ADXL362SPI通信的連線如圖35中的連接圖所示。推薦SPI時(shí)鐘速度為1MHz至5MHz，最大負(fù)載為12pF。SPI定時(shí)方案遵循CPHA=CPOL=0。要使該器件正確操作，任何時(shí)候都必須滿足邏輯閾值和時(shí)序參數(shù)。圖41和圖42為時(shí)序參數(shù)的示意圖。SPI命令SPI端口使用多字節(jié)結(jié)構(gòu)，第一個(gè)字節(jié)是命令。ADXL362命令集如下：0x0A：寫入寄存器0x0B：讀取寄存器0x0D：讀取FIFO讀取FIFO命令讀取FIFO緩沖器是一個(gè)不帶地址的命令結(jié)構(gòu)。建議讀取偶數(shù)數(shù)量的字節(jié)(使用多字節(jié)處理)，因?yàn)槊總€(gè)樣本由兩個(gè)字節(jié)組成：2位的軸信息和14位的數(shù)據(jù)。如果讀取奇數(shù)數(shù)量的字節(jié)，器件將認(rèn)為已讀取所需的數(shù)據(jù)。因此，最后一個(gè)樣本的后半部分會被丟棄，使得FIFO讀取始終從適當(dāng)對齊的偶數(shù)字節(jié)邊界開始。數(shù)據(jù)以先LSB、后MSB的方式提供。多字節(jié)傳輸所有SPI命令都支持多字節(jié)傳輸(也稱為突發(fā)傳輸)：寄存器讀取、寄存器寫入和FIFO讀取命令。建議使用多字節(jié)傳輸讀取數(shù)據(jù)，確保同時(shí)讀取完整的x、y、z軸加速度數(shù)據(jù)集(需要時(shí)還有溫度)。在FIFO讀取期間，F(xiàn)IFO采用串行端口時(shí)鐘工作；只要SPI時(shí)鐘為1MHz或更快，F(xiàn)IFO就能維持SPI時(shí)鐘速率的突發(fā)讀取。寄存器讀/寫自動遞增寄存器讀取或?qū)懭朊顝拿钪付ǖ牡刂烽_始，每傳輸一個(gè)字節(jié)便自動遞增。為避免地址回繞和多次讀取寄存器的副作用，自動遞增在無效寄存器地址63(0x3F)時(shí)停止。無效地址和地址折疊ADXL362有一條6位地址總線，在256個(gè)可能的寄存器地址中，僅映射64個(gè)寄存器。對于高于64的地址，地址并未折疊以重復(fù)寄存器。試圖訪問高于64的寄存器地址時(shí)，會被映射到無效寄存器63(0x3F)，不起任何作用。地址0x00至地址0x2E用于客戶訪問，如寄存器映射部分所述。地址0x2F至地址0x3F保留用于工廠使用延遲限制讀取任何數(shù)據(jù)寄存器(0x08至0x0A或0x0E至0x15)都會清除數(shù)據(jù)就緒中斷。從讀取寄存器到清除數(shù)據(jù)就緒中斷有多達(dá)80μs的延遲。其它寄存器讀取、寄存器寫入和FIFO讀取沒有延遲限制。無效命令除0x0A、0x0B和0x0D以外的命令不起作用。MISO輸出仍然處于高阻態(tài)，總線保持器將MISO線保持在其最后的值。實(shí)際應(yīng)用的產(chǎn)品小米手環(huán)小米手環(huán)簡介小米手環(huán)的主要功能包括查看運(yùn)動量，監(jiān)測睡眠質(zhì)量，智能鬧鐘喚醒等。可以通過手機(jī)應(yīng)用實(shí)時(shí)查看運(yùn)動量，監(jiān)測走路和跑步的效果，還可以通過云端識別更多的運(yùn)動項(xiàng)目。小米手環(huán)能夠自動判斷是否進(jìn)入睡眠狀態(tài)，分別記錄深睡及淺睡并匯總睡眠時(shí)間，幫助用戶監(jiān)測自己的睡眠質(zhì)量。小米手環(huán)配備了低功耗藍(lán)牙芯片及加速傳感器，待機(jī)可達(dá)30天。另外，它支持IP67級別防水防塵，意味著日常生活，甚至是洗澡都無須摘下。工作原理內(nèi)置ADI重力加速度傳感器(gsensor)，下圖其中中間那個(gè)IC就是提及的重力加速度傳感器(gsensor)，使用的品牌是ADI的ADXL362，封裝形式為LGA-16，封裝尺寸為3*2.25*1.06.電路板，主要IC，DialogDA14580藍(lán)牙片上系統(tǒng)，內(nèi)置一個(gè)32-bitARMCortexM0內(nèi)核，擁有一個(gè)功率管理模塊;ADIADXL3623軸數(shù)字輸出MEMS加速度計(jì)，TITPS62736降壓轉(zhuǎn)換器。手環(huán)內(nèi)置加速度傳感器，這個(gè)傳感器可以檢測手環(huán)的運(yùn)動狀態(tài)，在走路的時(shí)候，戴著手環(huán)的手臂會上下運(yùn)動，傳感器記錄下來，通過藍(lán)牙傳入手機(jī)。跑步同理，手環(huán)通過手臂上下運(yùn)動的速度來鑒別。市場情況小米手環(huán)于2014年7月22日發(fā)布，價(jià)格為79元。同年11月28日，小米手環(huán)宣布銷量突破100萬，單日最高銷量為10.3萬枚，用戶累計(jì)行走800億步。而這僅僅是小米手環(huán)取得的第一個(gè)里程碑。截止2016年3月31日華米科技小米手環(huán)總銷量超過1850萬只，全球第二。延伸產(chǎn)