TDK SmartMotion Platform Ver. G 硬件开发指南

在当今的电子技术领域，运动传感器的应用越来越广泛，从消费电子到工业控制，都离不开高精度、高性能的运动传感器。TDK 的 SmartMotion Platform Ver. G 就是这样一款为运动传感器开发量身打造的综合开发系统。今天，我们就来深入了解一下这个平台。

文件下载：TDK InvenSense DK-42686-P开发套件.pdf

一、平台概述

TDK SmartMotion Platform Ver. G 是以 Microchip SAMG55 MCU 为核心构建的综合开发系统，专为 TDK InvenSense 运动传感器设备服务。它就像是一个强大的“魔法盒子”，能让客户快速评估和开发基于 InvenSense 传感器的解决方案。

这个平台的一大亮点是集成了板载嵌入式调试器（EDBG），这意味着我们在对 SAMG55 MCU 进行编程或调试时，无需再使用外部工具，大大简化了开发流程。同时，它还配备了必要的软件，包括基于 GUI 的开发工具 InvenSense MotionLink 和适用于 InvenSense 运动传感器的嵌入式运动驱动程序（eMD）。

1. 嵌入式运动驱动程序（eMD）

eMD 就像是平台的“智能大脑”，它由一组 API 组成，可以对平台的各个方面进行配置。比如，我们可以设置运动传感器的参数，像满量程范围（FSR）、输出数据速率（ODR）、低功耗或低噪声模式，以及传感器与主机的接口（I2C、SPI）等。此外，eMD 还能在 MCU 上运行一些增强的运动功能，如传感器融合、加速度计和陀螺仪校准，以及安卓功能（游戏旋转矢量、重力、线性加速度）等。

2. 开发工具 InvenSense MotionLink

MotionLink 是一个基于 GUI 的开发工具，它就像是一个“数据可视化大师”，可以捕获并直观展示来自运动传感器的数据流。通过它，我们可以更方便地观察和分析传感器的数据，从而更好地进行开发和调试。

3. 平台兼容性

该平台支持 Atmel Studio，并且与 Microchip Xplained Pro 扩展板兼容。Xplained Pro 扩展系列评估套件就像是平台的“超级外挂”，能为开发板提供额外的外设，扩展其功能，让我们的开发工作更加轻松。

二、平台特性与硬件指南

1. 特性概述

• 集成 TDK InvenSense 运动传感器：为我们提供了高精度的运动检测能力。
• 支持磁性传感器：通过插入子板（DB），可以方便地连接磁性传感器，拓展了平台的应用范围。
• Microchip SAMG55 微控制器：拥有 512 KB Flash，为数据存储和程序运行提供了充足的空间。
• 板载嵌入式调试器（EDBG）：方便我们进行编程和调试工作。
• 内置 FTDI USB 到 UART 接口：实现了快速的运动传感器数据传输。
• USB 连接器：用于主机与软件的调试和数据记录，同时还能为开发板供电。

2. 平台概述

TDK SmartMotion Platform Ver. G 是一个用于 TDK 传感器产品评估和算法软件开发的硬件单元，它就像是一个“万能工具箱”，支持多种不同的应用开发。

3. 硬件用户指南

该平台与 Microchip 的 SAM G55 Xplained Pro 兼容，我们可以参考 Atmel Xplained Pro 用户指南（http://www.atmel.com/Images/Atmel - 42389 - SAM - G55 - Xplained - Pro_User - Guide.pdf）来了解更多详细信息。

三、传感器与开发套件

TDK SmartMotion Platform Ver. G 支持多种类型的 TDK IMU 和压力传感器，每个传感器都有对应的开发套件（DK）。需要注意的是，这些 DK 板仅适用于在室温下进行基本的传感器产品评估和软件开发，如果需要在产品数据手册规定的温度范围内进行传感器评估或特性测试，我们需要从 TDK 的现场应用工程师（FAE）或销售代表处获取评估板（EVB）。

1. 部分开发套件介绍

• DK - 40627：用于 TDK IMU ICM - 40627 的开发套件。ICM - 40627 是一款 6 轴 MEMS 运动跟踪设备，结合了 3 轴陀螺仪和 3 轴加速度计，适用于基于手势的手持设备，如鼠标。它还捆绑了 TDK 的 Air Motion Library，能实现精确的鼠标指向、滑动、滚动等运动手势。
• DK - 42370 - P：对应 TDK IMU ICM - 42370 - P，是一款高性能的 3 轴 MEMS 运动跟踪设备，具有可配置的主机接口，支持 I3C、I2C 和 SPI 串行通信。
• DK - 20100：用于 TDK 压力传感器 ICP - 20100，能提供高精度、低功耗的气压和温度传感解决方案。

2. 传感器连接与参数设置

这些传感器大多可以通过 I2C 或 SPI 接口与 SAMG55 MCU 进行通信，软件会自动选择接口类型。传感器的 I2C 从地址和 SPI 片选信号等参数也都有明确的规定，同时，我们可以通过 J3 来设置 VDDIO 电压电平为 1.8V 或 3.3V。

3. 磁性传感器连接

第三方磁性传感器可以通过子板（DB）连接到与 TDK 传感器相同的 SAMG55 MCU I2C 总线上，但前提是它具有不同的从地址。CN2/3 是专门为磁性传感器 DB 插入设计的，仅支持 I2C 通信，我们可以参考 TDK 9X 开发套件用户指南（AN - 000455）来选择推荐的磁性 DB 选项。

四、系统设计

1. 系统框图

板载的 EDBG MCU AT32UC3A4256HHB - C1UR 让我们无需使用外部工具就能对主 MCU SAMG55 进行调试、跟踪和编程。系统框图清晰地展示了各个模块之间的连接关系和信号传输路径，帮助我们更好地理解整个系统的架构。

2. 主 MCU SAMG55 资源分配

SAMG55 资源	用途
UART 0 (PA9/10/25/26)	默认连接到 FTDI 输入，在 J200 上使用 Extension - 1 时，可通过跳线 J3 断开与 FTDI 的连接
TW6(I2C) (PB8/9)	TDK 传感器连接到这个主 I2C，板载传感器从地址为 0x69，DB 和 EVB 上的传感器从地址为 0x68
SPI5 (PA11/12/13/14)	SPI 主设备连接到 TDK IMU 传感器，板载 IMU 传感器片选信号为 PNCS0
GPIO (INTs) PA17/18/20/30 和 PB15	用于传感器中断输入等功能
TW4(I2C)	主 I2C 与 EDBG MCU 从 I2C 通信
UART6	用于 EDBG DGI - UART 接口
UART7	用于 EDBG CDC - UART 接口

3. 连接器

开发板上的连接器都有各自明确的功能，例如 CN2/CN3 是用于磁性传感器子板的连接器，仅支持 I2C 接口；CN6 是用于 FTDI USB 到串行 UART 接口的 USB 连接器等。我们在使用时需要根据实际需求正确连接这些连接器。

4. 跳线设置

跳线设置就像是给开发板“指路”，不同的跳线组合可以实现不同的功能。例如，J1 用于选择 SAMG55 主 IC 的输入源，J2 用于选择开发板的电源来源，J3 用于设置系统 VDDIO 电平，J4 提供了数字信号的测试点。

五、原理图与电路板 PCB

1. 原理图

原理图详细展示了开发板各个部分的电路连接关系，包括主 MCU、嵌入式调试器、传感器、子板和评估板连接器等。通过查看原理图，我们可以深入了解电路的工作原理，为电路设计和故障排查提供依据。

2. 电路板 PCB

电路板 PCB 的设计直接影响到开发板的性能和稳定性。从 PCB 的顶视图和底视图中，我们可以看到各个元件的布局和布线情况，这有助于我们在实际开发中进行合理的布局规划和信号处理。

六、总结

TDK SmartMotion Platform Ver. G 是一个功能强大、灵活性高的运动传感器开发平台。它不仅提供了丰富的硬件资源和软件工具，还具有良好的兼容性和扩展性，能满足不同用户在运动传感器开发方面的需求。无论是初学者还是有经验的工程师，都能借助这个平台快速开发出高质量的运动传感器应用。大家在使用过程中有没有遇到什么有趣的问题或者独特的应用场景呢？欢迎在评论区分享交流。