從MEMS加速計傳感器本身出發，其操作模式就應該具有靈活性。如圖1所示，我們知道傳感器的分辨率以及輸出數據速率
，相對於另一方麵的電流消耗，兩者之間必須有所折中——分fen辨bian率lv或huo數shu據ju速su率lv越yue高gao，電dian流liu消xiao耗hao就jiu越yue大da


，反fan之zhi亦yi然ran。所suo幸xing市shi麵mian上shang的de一yi些xie傳chuan感gan器qi隻zhi需xu在zai很hen少shao的de微wei安an環huan境jing下xia就jiu能neng運yun行xing
，在zai關guan閉bi電dian源yuan或huo待dai機ji模mo式shi下xia也ye隻zhi會hui消xiao耗hao幾ji納na米mi安an的de電dian力li。

 

圖1：傳感器參數影響了電池壽命

 

針對一些高要求的應用程序，傳感器的運行模式可以迅速更換，隻在真正有需要時,才cai會hui提ti高gao分fen辨bian率lv和he數shu據ju傳chuan輸shu速su率lv。有you些xie傳chuan感gan器qi甚shen至zhi能neng夠gou自zi動dong轉zhuan換huan模mo式shi。客ke戶hu可ke自zi行xing配pei置zhi活huo動dong狀zhuang態tai下xia所suo需xu要yao的de分fen辨bian率lv和he數shu據ju傳chuan輸shu速su率lv，並bing自zi定ding義yi啟qi動dong它ta的de條tiao件jian。這zhe時shi傳chuan感gan器qi會hui進jin入ru靜jing止zhi狀zhuang態tai，但dan仍reng會hui繼ji續xu測ce量liang數shu據ju，並bing以yi極ji低di的de數shu據ju傳chuan輸shu速su率lv和he分fen辨bian率lv進jin行xing

，等deng出chu現xian設she定ding條tiao件jian(動作事件)才切換回到啟動狀態。

 

另一個不錯的設計原則是利用低供電水平，因為較低的供電水平也意味著更低的電流消耗。這就是為什麼對於低功率的應用
，1.8V電源是首選。

 

在(zai)某(mou)些(xie)設(she)計(ji)中(zhong)
，可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)功(gong)率(lv)循(xun)環(huan)。傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)電(dian)源(yuan)隻(zhi)有(you)在(zai)需(xu)要(yao)測(ce)量(liang)時(shi)才(cai)會(hui)被(bei)激(ji)活(huo)，否(fou)則(ze)傳(chuan)感(gan)器(qi)就(jiu)會(hui)處(chu)於(yu)關(guan)閉(bi)狀(zhuang)態(tai)。我(wo)們(men)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)從(cong)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)引(yin)腳(jiao)上(shang)提(ti)供(gong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)電(dian)源(yuan)來(lai)實(shi)現(xian)。如(ru)圖(tu)2suoshi。zaiyingyongzhezhongjishushi
，xuyaozhengquedejisuangonghaoyusuan
，yinweimeigechuanganqideqidongdouxuyaoduiqijinxingpeizhihedengdai，zhidaoshuchubeiqueding
，bingtigongzhengquedeshuju。

 

圖2：透過為控製微控製器針腳控製傳感器電源供應

 

大多數MEMS加(jia)速(su)計(ji)都(dou)是(shi)數(shu)字(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi)
，這(zhe)代(dai)表(biao)它(ta)們(men)可(ke)以(yi)將(jiang)測(ce)量(liang)的(de)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)數(shu)字(zi)數(shu)據(ju)。因(yin)為(wei)有(you)集(ji)成(cheng)的(de)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)轉(zhuan)換(huan)器(qi)，加(jia)上(shang)對(dui)信(xin)號(hao)失(shi)真(zhen)的(de)敏(min)感(gan)度(du)較(jiao)低(di)
，物(wu)料(liao)清(qing)單(dan)項(xiang)目(mu)得(de)以(yi)減(jian)少(shao)，但(dan)這(zhe)並(bing)不(bu)是(shi)唯(wei)一(yi)的(de)優(you)點(dian)。嵌(qian)入(ru)的(de)中(zhong)斷(duan)生(sheng)成(cheng)器(qi)MEMS加速計可以在滿足用戶設定的參數條件發生時，產生觸發信號
，這就是用動作感應喚醒功能的方式。微控製器(MCU)配置傳感器來產生一個喚醒觸發器，並進入功耗極低的睡眠模式。當一個動作被檢測到是
，傳感器會產生一個中斷信號
，MCU接到信號後會切換到一個合適的操作模式，然後處理剛剛發生的情況。

 

數字傳感器也可以接管有微控製器執行的運動處理有關的任務。MCU當然可以執行相同的工作，但是功率效率要低得多——MCU的耗電是一毫安計算
，傳感器則是微安。檢測自由落體、單點
、雙擊(用戶動作類似鼠標點擊)

、人像/景觀方向檢測等，是通過傳感器內部邏輯實現的。MCU不需要進行任何計算，隻需要等待一個中斷觸發，並且隻在它發生時對動作作出反應。

 

數字傳感器經常集成可配置的過濾器，這些過濾器是用來測量加速度數據的。可使用低通(low-pass)、高通(high-pass)甚至是犯混疊過濾器，用於MCU預處理數據
，並增加卸載分流。

 

嵌入傳感器的數據緩衝器大多屬於先進先出(FIFO)的類型，因為它可以讓MCU減少讀取數據的頻率，因此降低當前電流消耗。這樣微控製器就可以執行其他任務
、延長休眠時間，同時也節省了與傳感器串口通訊所需的時間。

 

chuanganqiyuweikongzhiqizhijiandechuanxingtongxinyehuizengjiazhengtigonghao。duichaodigonghaodeyingyonglaishuo，meichuliyigeweianbei，chuanxingtongxindouyoukenengchanshengzhongdayingxiang。daduoshuMEMS加速計都是通過串行外設接口(SPI)和I2C接口進行通信的。SPI接口在功耗方麵效率更高，原因有三：一是通信線路上沒有會造成額外電流消耗的引線;二是支持更高的數據率;三是串行協議的開銷減少。

 

無論使用哪種接口，我們還是可以大幅減少串行通信

，方法是讓應用程序利用數據準備中斷(data ready interrupt)
，而不進行傳感器輪詢(polling)

，也就是持續請求新數據的可用性狀態。當傳感器完成數據測量和轉換後，數據準備中斷自動生成，新的數據集將由MCU讀取。當這個中斷被激活時，MCU會馬上通過單一的讀取動作，讀取來自傳感器的輸出數據。

 

如ru前qian文wen所suo述shu，傳chuan感gan器qi輸shu出chu的de數shu據ju率lv較jiao低di，意yi味wei著zhe當dang前qian的de耗hao電dian量liang較jiao低di，因yin此ci，所suo謂wei的de單dan數shu據ju轉zhuan換huan機ji製zhi可ke以yi是shi傳chuan感gan器qi與yu應ying用yong程cheng序xu所suo需xu的de數shu據ju完wan美mei匹pi配pei
，如ru圖tu三san所suo示shi。使shi用yong這zhe種zhong機ji製zhi，要yao麼me是shi由you傳chuan感gan器qi引yin腳jiao上shang的de外wai部bu觸chu發fa信xin號hao
，要yao麼me是shi由you使shi用yong串chuan行xing指zhi令ling從congMCU發起的寄存器寫入。這樣獲得的數據就會存儲在傳感器中。傳感器還可以啟動一個數據準備中斷信號，通知MCU數據轉換已經完成，現在可以通過應用程序讀取數據。有了這個功能，無論是低於1Hz，還是任何預先定義範圍以外的數據速率都可以實現。

 

圖3：單一數據轉換機製

 

本文討論了對低功耗應用相當重要的MEMS加速儀傳感器功能，以及如何將之利用在係統設計上。意法半導體最新推出的LIS2DW12超低功耗3軸MEMS加速儀
，能利用加速儀傳感器為新型應用程序的設計帶來靈活性，因為它電流消耗最低可達1Ua
，加上多個運行模塊
、輸出數據速率範圍極廣
、豐富的嵌入式、高溫穩定度和各種強化功能，例如數位過濾器和先進先出緩衝器。我們相信許多低功耗應用都能享受LIS2DW12的優點。這款傳感器將為用戶提供優勢，尤其是在一下領域：動作感應功能與用戶界麵、手持式裝備智能節能功能
、電器相關動作監測，還有無線傳感器節點的撞擊識別登錄(impact recognition logging)。

 

 

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