智能的传感器更加节省空间和功耗

更智能的传感器节省空间和功耗

消费者很快就会水土不服到今天的智能手机和平板电脑的最先进的功能。现代生活是上下文和位置的瞬时传感越来越依赖，并反过来用户放置在不同的领域，例如工业过程和卫生保健中使用的智能设备的呼声越来越高。硬件和软件的巧妙设计，必须确保所需的速度和精度，同时满足对系统的体积和功耗严格约束。连接传感器先进的功能，例如运动跟踪和位置感知提供了关键的新特性和消费设备的应用，并有助于使新的市场机会，如新兴身打扮现场。先进的检测还提高放在设备的期望，如工业自动化，医疗患者监护和物联网（IOT）的应用，用户需求的智能特性和自主的，上下文敏感的行为。

微小的MEMS传感器，如加速计，陀螺仪和磁强计代表了关键技术的运动跟踪和位置意识便携式设备的消费价格点。获得更高的精度和更好的性能终端用户需求是由在组合使用这些传感器，因为每个单独的传感器类型是受限制的供应。加速计，例如，可以提供基本取向和倾斜检测，并可以跟踪节距和滚如果该装置是不动的。通过加入一个陀螺仪，更复杂的运动，例如音调并且当装置正在移动辊，或高速旋转，可以准确地测量。另一方面，磁力计可以用来通过监测相对于磁北的运动以校正加速度旋转误差，但具有有限的带宽，并且容易受到外部的电磁干扰。传感器融合将多个传感器的输出的系统中，以准确地监测复杂或快速运动为目的，如姿态控制或身体运动捕获用于游戏或研究目的。根据不同的应用，可以在主处理器或外部传感器集线器最好进行传感器融合，或在传感器本身。因素，例如功耗，尺寸的限制，电池寿命和处理资源对决定最重要的影响。

单片机作为传感器集线器传感器融合算法可以充当传感器集线器微控制器上运行。爱特梅尔已经与传感器的合作伙伴，如Kionix公司和MEMSIC公司合作开发的传感器融合解决方案，它的微控制器，如SAM D20ARM®Cortex®-M0 +微控制器，或SAM G53配备了ARM的Cortex-M4内核。这简化了集成传感器，如Kionix公司KXCJ9或美新半导体MXC62320 MEMS加速度计的。这些微控制器支持梦游爱特梅尔事件系统，作为一个传感器集线器行事时这使节能。梦游允许所有的功能和时钟停止，而外设保持唤醒系统的部分异步的能力。该事件系统可以让外设响应事件，如接收传感器信号，无需处理器干预，这有助于使微控制器的睡眠最好使用mode.Cut电源应对电力消耗是工程师开发动作感应系统日益重要。今天的普遍基于运动的应用，特别是在可穿戴式设备，如智能手表或眼镜，需要始终保持接通的感应，尽管额外要求这可以将电池放置。在移动操作系统的最新发展提供了一个例证。

谷歌已经显著在修订的Android 4.4版本的传感器处理功能，允许更多地使用实时定位和环境感知而对电池施加过度的消耗。像步检测和计数功能，计步器要求在后台运行，和API进行了修订，以提高传感器管理，防止误触发的唤醒主应用处理器。 Android版4.4展示了如何处理传感器的责任可以转移到传感器集线器，甚至是传感器本身。传感器融合计算加速计和陀螺仪的输出需要，而主应用处理器睡眠中断的发生。此外，配料模式使传感器毂缓冲融合结果和发送这些仅当应用处理器已被唤醒由显著传感器事件。意法半导体已经采取了这种配料概念的阶段，进一步的STM32F411微控制器，它是基于ARM的Cortex-M0内核。微控制器实现了自己的批次采集方式（BAM），作为传感器毂通过直接存储传感器数据到片上SRAM，而其自身的CPU核心睡使用时节省能源。核心简要醒来以返回到节电模式之前，处理该存储的数据。

额外的节能功能，如Flash STOP模式，零等待执行和电压调节使其对应用，如工业控制，医疗监测，楼宇自动化和可穿戴技术使用本设备的吸引力，除了智能手机和平板电脑。节省电路板空间传感器模块，如像飞思卡尔FXOS8700CQR1，它结合了3轴加速度计和3轴磁力计提供了方便节省空间的解决方案，集成了两个运动传感器功能的6轴模块。该FXOS8700CQR1具有内置的数字信号处理，支持嵌入式可编程事件的功能，如自由落体检测，脉冲/ TAP检测，方向检测和磁感应来帮助应用程序，如室内导航，用户界面控制，或者冲击和振动监测工业设备。图1示出了该装置的主块和DSP功能。补充MEMS传感器飞思卡尔的产品组合，传感器融合库的Kinetis微控制器提供了先进的功能，用于计算设备的方向，直线加速，并在连接到传感器模块单片机磁场干扰。

图1：嵌在FXOS8700CQR1的DSP磁性和加速度传感器数据进行基本的处理。 InvenSense的已经实施了数字运动处理器（DMP）的单元沿着3轴陀螺仪和三轴加速度计在其MPU-6500™运动跟踪装置，如图2的DMP能够以低运行运动处理算法延迟，并提供了许多功能，包括手势识别采用可编程中断，低功率屏幕旋转算法，可以计算屏幕取向，而不从主处理器的干预，并且能够保持步骤数量，同时主处理器休眠的计步器。

图2：MPU-6500集成了第一代InvenSense的DMP，其能够从一个传感器集线器卸载传感器融合处理的。未来发展方向DMP集成在InvenSense的MPU-6500预示着新一代的传感器能够与没有连接传感器集线器进行更广泛的传感器融合的到来。传感器模块在执行传感器融合处理可以帮助减少系统功耗，减少反应时间并简化应用设计。材料成本和电路板空间比尔也可以保存。无论InvenSense公司和意法半导体宣布，符合Android 4.4系统的要求，6轴惯性模块，配有内置的卸载应用处理器和传感器集成运动处理。结论随着在广泛的应用范围和市场上下文敏感的特性不断增长的需求，接近传感器连接在密切注视和新技术来了正在兴起的帮助，以节省电源和元件数量。最新的移动操作系统说明如何“永远在线”的检测可以在最小的额外功耗来实现。