TDK SmartMotion Platform Ver. G硬件使用指南：开启高效传感器开发之旅

在当今的电子技术领域，传感器的应用越来越广泛，而如何高效地对传感器进行开发和评估成为了工程师们面临的重要问题。TDK SmartMotion Platform Ver. G作为一款全面的开发系统，为TDK InvenSense运动传感器设备的开发提供了强大的支持。今天，我们就来深入了解一下这款平台的相关特性和使用方法。

文件下载：TDK InvenSense DK-20670开发套件.pdf

一、平台概述

TDK SmartMotion Platform Ver. G是围绕Microchip SAMG55 MCU设计的综合开发系统，它就像是一个功能强大的工具箱，能让客户快速评估和开发基于InvenSense传感器的解决方案。这个平台有一个很贴心的设计，它集成了板载嵌入式调试器（EDBG），这样我们在对SAMG55 MCU进行编程或调试时，就不需要额外的外部工具了，大大节省了开发成本和时间。

每个InvenSense运动传感器都有其对应的独特开发套件，文档中详细列出了这些开发套件的编号。同时，平台还配备了必要的软件，其中InvenSense Motion Link是一个基于GUI的开发工具，它就像一个可视化的窗口，能让我们直观地捕获和查看运动传感器的数据；而嵌入式运动驱动程序（eMD）则包含了一系列API，通过这些API，我们可以对平台的各个方面进行配置，比如设置运动传感器的满量程范围（FSR）、输出数据速率（ODR）、低功耗或低噪声模式，以及选择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，以及安卓相关功能（如游戏旋转矢量、重力、线性加速度）等。

这个平台还支持Atmel Studio，并且兼容Microchip Xplained Pro扩展板。Xplained Pro扩展系列评估套件就像是给平台插上了翅膀，能为开发板增加额外的外设，让我们可以更轻松地开发客户设计。

二、平台特性与概述

特性概述

• 集成TDK InvenSense运动传感器：这让平台具备了强大的运动感知能力，为各种运动检测和分析应用提供了基础。
• 支持带插入式子板（DB）的磁传感器：扩展了平台的功能，使其可以应用在更多需要磁传感器的场景中。
• Microchip SAMG55微控制器：拥有512 KB Flash，为程序的运行和存储提供了充足的空间。
• 板载嵌入式调试器（EDBG）：方便我们进行编程和调试，就像给开发过程配备了一个贴心的助手。
• 内置FTDI USB转UART接口：实现了快速的运动传感器数据传输，让数据能够及时准确地被处理。
• 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，一举两得。

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，它就像一个多功能的舞台，支持多种不同的应用开发。文档中展示的DK - 20670板（U2插槽中有TDK传感器）就是这个平台的一个具体实例。

硬件使用指南

该平台与Microchip的SAM G55 Xplained Pro兼容，我们可以通过它来更新和刷新固件。要设置开发板，只需点击“Device Programming（Ctrl + Shift + P）”，然后选择EDBG作为工具即可。这里大家可以思考一下，这种兼容性的设计为我们的开发带来了哪些便利呢？

三、传感器与开发套件

TDK传感器与SAMG55 MCU的连接

平台支持多种类型的TDK IMU和压力传感器，文档中详细列出了TDK传感器开发套件（DK）的订购信息，包括不同传感器对应的DK编号、插槽位置等。下面我们来详细了解几个常见的开发套件：

• DK - 20100：这是TDK压力传感器ICP - 20100的开发套件。该传感器能提供高精度、低功耗的气压和温度传感解决方案，它集成了一个电容式压力传感器，可监测30至110 kPa范围内的压力变化。它通过I2C或SPI与SAMG55 MCU相连，软件会自动选择接口类型。传感器的$I^{2} C$从地址是0x63，$SPI / CS = NPCSO$，VDDIO电压电平可以通过J3设置为1.8V或3.3V。
• DK - 20670：用于TDK IMU IIM - 20670的开发。IIM - 20670是一款工业级6轴MotionTracking™设备，它将3轴陀螺仪和3轴加速度计集成在一个小巧的4.5x4.5x1.1 mm（24引脚DQFN）封装中，还内置了两个温度传感器，采用SPI数字接口。它通过SPI与SAMG55 MCU相连，数字接口电压电平为3.3V，J3必须设置为引脚1 - 2才能获得3.3V的VDDIO。
• DK - 40627：对应TDK IMU ICM - 40627。这是一款6轴MEMS MotionTracking设备，集成了3轴陀螺仪和3轴加速度计，主要针对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、滚动等动作手势。它支持I2C和SPI串行通信，具有2 KB FIFO和2个可编程中断，支持超低功耗唤醒运动功能以降低系统功耗。它与SAMG55 MCU通过I2C和SPI相连，软件会选择接口类型，传感器I2C从地址是0x68，$SPI / CS = NPCSO$，VDDIO电压电平可通过J3设置为1.8V或3.3V。

磁传感器连接

第三方磁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，前提是它要有不同的从地址。CN2/3是专门为磁传感器DB插入设计的，只支持I2C接口。大家可以设想一下，这种连接方式为我们拓展平台功能提供了哪些可能性呢？

四、SmartMotion系统设计

系统框图

板载的EDBG MCU AT32UC3A4256HHB - C1UR让我们无需外部工具就能对主MCU SAMG55进行调试、跟踪和编程。文档中的系统框图清晰地展示了各个部分的连接关系，包括SPI、I2C、UART等接口的使用情况，以及不同传感器和子板的连接方式。

主MCU SAMG55资源分配

文档详细列出了SAMG55的资源分配情况，比如UART 0默认连接到FTDI输入，在某些使用场景下可以通过跳线3断开与FTDI的连接；TW6（I2C）连接TDK传感器，板载传感器从地址为0x69，子板和评估板上的传感器从地址为0x68；SPI5连接TDK IMU传感器等。了解这些资源分配情况，能让我们在开发过程中更合理地使用MCU的资源。

连接器

平台配备了多种连接器，每个连接器都有其特定的功能。例如，CN1用于DK - UNIVERSAL G；CN2/CN3是磁传感器子板的连接器，仅支持I2C接口；CN6是用于FTDI USB转串行UART接口的USB连接器等。熟悉这些连接器的功能，能帮助我们正确地连接各种设备和模块。

跳线设置

跳线设置也非常关键，不同的跳线设置会影响平台的工作模式和参数。比如J1用于选择SAMG55主IC的输入源，有两种跳线方式可以选择；J2用于选择开发板的电源来源；J3用于选择系统VDDIO电平；J4提供了一些数字信号的测试点。正确设置跳线能让平台按照我们的需求正常工作。

五、原理图与电路板PCB

文档中展示了平台的原理图和电路板PCB的相关图片。原理图清晰地展示了各个电路模块之间的连接关系，而PCB图则让我们直观地看到电路板的布局和结构。这些信息对于我们进行电路分析和调试非常有帮助。

TDK SmartMotion Platform Ver. G为我们提供了一个全面、便捷的传感器开发平台。通过深入了解其特性、传感器连接方式、系统设计、连接器和跳线设置等方面的信息，我们可以更高效地进行基于InvenSense传感器的解决方案开发。希望大家在实际应用中能充分发挥这个平台的优势，开发出更优秀的产品。大家在使用这个平台的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。