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LSM6DSV320X:面向高端应用的智能6轴惯性测量单元

科技观察员 2025-10-21 14:34 次阅读
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STMicroelectronics LSM6DSV320X 6轴惯性测量单元 (IMU) 是一款复杂的IMU,集成了3轴数字低G加速计、3轴数字高G加速计和3轴数字陀螺仪。STMicroelectronics IMU设计用于提供精确的运动检测和传感器融合功能,因此非常适合用于汽车碰撞检测、运动监控和物联网 (IoT) 设备。LSM6DSV320X采用四通道架构,可在四个独立通道上处理加速度和角速度数据,每个通道均具有专用配置、处理和滤波功能。此外,该器件还通过有限状态机(FSM)实现可配置运动追踪、通过机器学习内核(MLC)实现上下文感知,因而支持嵌入式人工智能和传感器融合功能。

数据手册:*附件:STMicroelectronics LSM6DSV320X 6轴惯性测量单元(IMU)数据手册.pdf

LSM6DSV320X搭载自适应自配置(ASC)功能,可根据MLC的特定运动模式或决策树输出实时自动重新配置器件。该IMU还包含专用的高g值加速度计传感器,可实现高g值冲击检测,因此适用于需要稳健冲击检测的应用。其他值得关注的功能包括智能FIFO,容量高达4.5KB,可实现高效数据管理;以及一系列标准中断功能,如自由落体、唤醒、6D/4D定向、单击/双击、高g值唤醒及高g值冲击检测等。LSM6DSV320X设计用于优化系统功耗,同时提供始终感知的智能体验。

特性

  • 四通道架构,用于UI、EIS、OIS和高g值数据处理
  • 实现系统功耗优化,提供始终感知的智能体验
  • 智能FIFO支持高达4.5KB的数据缓冲,可实现2至3倍的数据压缩
    • 100%效率,具有灵活的配置和分区
    • 可存储时间戳
  • 双加速度计通道
    • 低g值通道:±2g、±4g、±8g和±16g满量程
    • 高g值通道:±32g、±64g、±128g、±256g和±320g满量程
  • ±250dps、±500dps、±1000dps、±2000dps和±4000dps满量程
  • SPI/I^2^C和MIPI I3C^®^ v1.1串行接口,具备主处理器数据同步功能
  • 辅助SPI和MIPI I3C v1.1,用于陀螺仪和加速度计的OIS数据输出
  • 传感器集线器,支持多达六个传感器
    • 两个内部(加速度计和陀螺仪)
    • 四个外部传感器
  • OIS可通过辅助接口或主接口进行配置
  • 主接口上的EIS专用通道,配备专用滤波功能
  • 高级计步器、步数检测器和步数计数器
  • 大幅运动检测、倾斜检测
  • 自由落体、唤醒、6D/4D定向、单击/双击、高g值唤醒和高g值冲击事件检测中断(完全可配置)
  • 编程有限状态机,用于加速度计(高g值和低g值)、陀螺仪和外部传感器数据处理,速率高达960Hz
  • 机器学习内核,支持特征与滤波器导出,适用于人工智能应用
  • 嵌入式自适应自配置 (ASC)
  • 嵌入式传感器融合低功耗(SFLP)算法
  • 嵌入式温度传感器
  • 独立I/O电源
    • I^2^C电压范围:1.62V至3.6V
    • SPI/MIPI I3C扩展电压范围:1.08V至3.6V
  • 组合高性能模式下的供电电流
    • 六轴配置:0.67mA
    • 九轴配置:0.80mA
  • HBM ESD保护:2kV(最大值)
  • 工作温度范围:-40 °C至+85 °C
  • 紧凑型2.5mmx3mmx0.83mm LGA-14L封装
  • 符合ECOPACK和RoHS标准

引脚连接

1.png

连接模式

2.png

滤波器框图

3.png

低g值加速度计框图

4.png

陀螺仪滤波器框图

5.png

LSM6DSV320X:面向高端应用的智能6轴惯性测量单元

引言

随着物联网、智能手机、穿戴设备、汽车安全系统和增强/虚拟现实等应用的快速发展,对运动传感器的性能、功耗和集成度提出了更高要求。STMicroelectronics 推出的 LSM6DSV320X 是一款集成了低功耗、高精度、嵌入式AI与多通道架构的6轴惯性测量单元,为下一代智能设备提供了强大的运动感知能力。


核心特性概览

1. 四通道架构

LSM6DSV320X 采用独特的四通道数据处理架构,分别为:

  • 用户界面 :用于常规运动跟踪
  • 光学防抖 :专为摄像头OIS设计
  • 电子防抖 :提升视频拍摄稳定性
  • 高g值加速度检测 :适用于碰撞检测、冲击感知

每个通道具备独立的配置、滤波与数据处理能力,实现了真正的并行处理。

2. 双加速度传感器

  • 低g通道 :±2/±4/±8/±16 g
  • 高g通道 :±32/±64/±128/±256/±320 g
    专为汽车碰撞检测、运动冲击等高频高动态场景设计。

3. 陀螺仪性能

  • 量程范围:±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps
  • 支持高达 7.68 kHz 的输出数据率

4. 嵌入式智能与低功耗特性

  • 机器学习核心 :支持8个决策树,256个节点,可实现本地AI推理
  • 有限状态机 :最多8个独立FSM,用于手势识别、动作检测等
  • 自适应自配置 :根据运动模式或MLC输出自动调整设备配置
  • 传感器融合低功耗算法 :提供6轴姿态四元数、重力向量等

5. 智能FIFO与接口灵活性

  • 最大 4.5 KB FIFO ,支持数据压缩与动态分配
  • 支持 SPI / I²C / MIPI I3C® v1.1 等多种接口
  • 辅助SPI与I3C接口专为OIS和EIS设计

典型应用场景

应用领域使用场景
智能手机与手持设备屏幕旋转、手势识别、步数计数、相机防抖
汽车电子碰撞检测、冲击记录、姿态估计
穿戴设备活动跟踪、睡眠监测、跌倒检测
增强/虚拟现实头部追踪、手柄定位、动态响应
工业与物联网振动监测、资产追踪、倾斜检测

技术亮点解析

嵌入式AI与FSM

MLC和FSM允许将部分算法从主处理器迁移至传感器本身,显著降低系统功耗,同时提升响应速度。例如:

  • 跑步、步行、驾驶等活动的自动识别
  • 手势识别(如“抬腕查看”、“双击唤醒”)

高精度时间戳与数据同步

内置32位时间戳,分辨率达 21.7 µs ,支持多传感器数据同步,适用于EIS、OIS等对时序要求极高的应用。

灵活的电源与滤波配置

支持多种功耗模式(高性能、正常、低功耗、高精度ODR等),用户可根据应用需求在精度与功耗之间取得平衡。

完整的嵌入式功能

包括:

  • 步数检测与计数
  • 倾斜检测
  • 显著运动检测
  • 自由落体、唤醒、6D/4D方向识别
  • 单击/双击识别

封装与电气特性

  • 封装 :LGA-14L,尺寸仅 2.5 × 3.0 × 0.83 mm
  • 工作温度 :-40°C 至 +85°C
  • 供电电压
    • VDD:1.71 V – 3.6 V
    • VDDIO:1.08 V – 3.6 V
  • 典型功耗
    • 6轴高性能模式:0.67 mA
    • 9轴配置(含外部传感器):0.80 mA
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