基于ST IMU LSM6DSV16X低功耗姿態(tài)檢測方案

ST IMU（慣性測量單元）是一種集成了加速度計、陀螺儀和磁力計的傳感器，廣泛應用于姿態(tài)檢測。憑借其高精度和實(shí)時(shí)性能，ST IMU在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要作用。

在消費電子領(lǐng)域，ST IMU被廣泛應用于智能手機、平板電腦和可穿戴設備中，實(shí)現屏幕自動(dòng)旋轉、運動(dòng)追蹤和健康監測等功能。通過(guò)實(shí)時(shí)姿態(tài)檢測，這些設備能夠提供更為直觀(guān)的用戶(hù)體驗。

在汽車(chē)行業(yè)，ST IMU用于車(chē)輛的動(dòng)態(tài)穩定控制系統，提高行駛安全性。通過(guò)監測車(chē)輛的姿態(tài)變化，系統能夠及時(shí)調整懸掛和剎車(chē)，以應對各種駕駛條件。

在機器人技術(shù)中，ST IMU幫助機器人實(shí)現自主導航和定位。通過(guò)精確的姿態(tài)檢測，機器人能夠在復雜環(huán)境中進(jìn)行有效的路徑規劃與障礙物避讓。

此外，在虛擬現實(shí)（VR）和增強現實(shí)（AR）應用中，ST IMU提供了關(guān)鍵的空間定位信息，使得用戶(hù)與虛擬環(huán)境之間的互動(dòng)更加自然流暢。

隨著(zhù)ST IMU 產(chǎn)品的迭代更新，ST 推出了LSM6DSV系列產(chǎn)品，ST Ism6dsv系列imu集成了（SFLP）一套低功耗3D空間姿態(tài)角度計算的功能。廣泛應用于穿戴設備、耳機、AR、VR、姿態(tài)檢測等設備。算法集成在芯片端、具體低功耗、高精度、等優(yōu)勢，極大節省用戶(hù)開(kāi)發(fā)周期。

ST IMU片上低功耗融合算法SFLP介紹

SFLP算法提供重力矢量、四元素(可以轉換成歐拉角)、陀螺儀零偏。

SFLP 性能參數介紹

SFLP寄存器配置

? 坐標系
 ? Pitch 繞X軸旋轉ΩP，Roll 繞Y軸旋轉ΩR，Heading/Yaw繞Z軸旋轉ΩY。
? 傳感器融合低功耗(SFLP)算法能夠提供
 ? 旋轉矢量（加速度+陀螺儀） 旋轉矢量用四元素表示[W,X,Y,Z]
 ? 重力矢量
 ? 陀螺儀零偏


SFLP初始化流程


SFLP注意事項

? Game rotation vector數據類(lèi)型
? 從寄存器獲取到旋轉矢量x y z每個(gè)軸由兩個(gè)字節組成的半精度浮點(diǎn)型，不能直接當作float類(lèi)型。
? Gyroscope bias
? 陀螺儀零偏的靈敏度為固定的125dps。
? Gravity vector
? 重力矢量靈敏度為固定的2g。
? SFLP算法
? Sflp算法直接獲取芯片加速度、陀螺儀數據，內部有動(dòng)態(tài)自動(dòng)校準機制，組裝后加速度、陀螺儀零偏越小精準度越高。算法內部有自動(dòng)校準機制，不需要做額外的校準。
? Gbias配置
? 產(chǎn)線(xiàn)上可以將陀螺儀的bias計算保存到非易失存儲器，作為gbias配置參數，也可以動(dòng)態(tài)在fifo中獲取gbias。
? C code 鏈接
? STMems_Standard_C_drivers/lsm6dsv16x_sensor_fusion.c at master · STMicroelectronics/STMems_Standard_C_drivers · GitHub

?場(chǎng)景應用圖

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢

算法集成在芯片端、具體低功耗、高精度、等優(yōu)勢，極大節省用戶(hù)開(kāi)發(fā)周期。

?方案規格

? 三核芯架構支持UI、EIS，以及OIS數據處理 ? 功耗：在組合高性能模式下為0.65 mA ? 加速度計和陀螺儀的低功耗帶來(lái)“始終開(kāi)啟”體驗 ? 高達4.5 KB的智能FIFO ? 與安卓兼容 ? ±2/±4/±8/±16 g滿(mǎn)量程 ? ±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps 滿(mǎn)量程 ? 模擬供電電壓：1.71 V到3.6 V ? 獨立IO供電（擴展的范圍：1.08 V - 3.6 V） ? 緊湊外形：2.5 mm x 3 mm x 0.83 mm ? SPI / I2C和MIPI I3C? v1.1串行接口，支持主處理器數據同步功能 ? 輔助SPI用于陀螺儀和加速度計的OIS數據輸出 ? 可以從輔助SPI、主接口（SPI / I2C & MIPI I3C?）配置OIS ? 主接口上的EIS專(zhuān)用通道，具有專(zhuān)用濾波功能 ? 高級計步器，步伐偵測和步數計算 ? 大幅運動(dòng)檢測，傾斜度檢測 ? 標準中斷：自由落體、喚醒、6D/4D方向檢測、單擊和雙擊 ? 可編程有限狀態(tài)機用于加速度計、陀螺儀，以及外部傳感器數據處理（960 Hz高速率） ? 機器學(xué)習內核（具有可輸出功能和濾波器），用于人工智能應用 ? 嵌入式Qvar（靜電傳感器）支持用戶(hù)界面功能（單擊、雙擊、三擊、長(cháng)按、左/右 - 右/左滑動(dòng)） ? 嵌入式模擬集線(xiàn)器，用于A(yíng)DC和處理模擬輸入數據 ? 內嵌低功耗傳感器融合算法 ? 嵌入式溫度傳感器 ? 符合ECOPACK和RoHS標準