拓展智能系統市場(chǎng) ST劍指聯(lián)網(wǎng)智能感知(一)

第一代消費電子MEMS傳感器驅動(dòng)的運動(dòng)感知應用最初只用于消費電子產(chǎn)品，如游戲控制臺和首批智能手機?，F在，智能感知應用被廣泛用于所有的電子應用領(lǐng)域：定位導航、工業(yè)控制、樓宇自動(dòng)化以及醫療保健。 智能傳感器是現實(shí)“模擬”世界與電子數字世界之間的交互界面。意法半導體提供用戶(hù)開(kāi)發(fā)智能感知整體解決方案所需的各種器件。智能感知方案由下列模塊組成：運動(dòng)識別、環(huán)境傳感器、低功耗微控制器、用戶(hù)界面和通信接口。

　　消費電子、工業(yè)控制、能源計量及醫療儀器，所有電子產(chǎn)品都在提高本身的智能化程度，這歸功于電子系統大規模引入嵌入式智能感知、數字管理和聯(lián)網(wǎng)功能。因此，今后幾年，傳感器特別是MEMS產(chǎn)品將是半導體市場(chǎng)上最有前景的技術(shù)，據IHS iSuppli預測，2016年銷(xiāo)售收入預計達到125億美元，復合年增長(cháng)率CAGR達到9.7%，而整個(gè)半導體市場(chǎng)的CAGR預計僅為4.5%。

　　智能感知平臺

　　本文所述智能感知平臺由五個(gè)主要模塊組成，如圖1所示：該智能感知平臺是一個(gè)先進(jìn)智能感知應用的完整解決方案。

　?。?）運動(dòng)MEMS：加速度計、磁強計、陀螺儀（或iNEMO慣性傳感器模塊和數字羅盤(pán)模塊）

　?。?）環(huán)境傳感器：溫度傳感器和濕度傳感器

　?。?）系統數據管理：低功耗8/32位微控制器

　?。?）數據接口：ZigBee、低功耗藍牙（ BLE）、低于1GHz的射頻、以太網(wǎng)

　?。?）用戶(hù)界面：觸摸屏、觸控鍵和近距離檢測傳感器

　　運動(dòng)MEMS模塊是一個(gè)9自由度的運動(dòng)感知級，由3軸數字陀螺儀（L3GD20）、系統級封裝數字羅盤(pán)（LSM303DLHC）模塊和3軸數字磁強傳感器組成。陀螺儀用于測量角速度，最大量程±2000°/s ；數字羅盤(pán)模塊集成3軸數字線(xiàn)性加速度傳感器，能夠測量線(xiàn)性加速度，最大量程±16g；3軸數字磁強傳感器的量程為8.1 Gauss。意法半導體的產(chǎn)品組合還包括單封裝3軸數字或模擬加速度計（LIS3DH），最大量程±24g。

　　圖1：典型的智能感知平臺框圖

　　在環(huán)境傳感器模塊內，MEMS壓力代表運動(dòng)識別的第10個(gè)自由度。事實(shí)上，因為260－1260mbar的絕對量程和0.020 mbar分辨率，壓力傳感器（LPS331AP）能夠識別海拔高度，例如，室內導航的樓層位置。壓力濕度二合一傳感器（開(kāi)發(fā)中）的絕對量程0-100%RH，分辨率 》 0.05% RH，以及模擬或數字溫度傳感器（STTS751， STLM20），是環(huán)境監測智能感知解決方案的重要組件。

　　數據接口模塊有四個(gè)不同的解決方案：功耗藍牙（BLE）（控制器開(kāi)發(fā)中），兼容Bluetooth 4.0標準，工作頻率2.45 GHz，傳輸速率大約200kbit/s。

　　ZigBee產(chǎn)品（STM32W）兼容IEEE 802.15.4無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)絡(luò )標準（WPAN），美國和澳大利亞的工作頻率為915 MHz，歐洲為868 MHz，世界其它地區為2.4 GHz。數據傳輸速率為20－900 Kbs/s。

　　另一個(gè)射頻產(chǎn)品是功耗極低的無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，工作頻率低于1 GHz，（SPIRIT1）能夠工作在不同的頻帶，支持不同的調制方法：2-FSK、GFSK、OOK、ASK和MSK。

　　線(xiàn)纜接口采用快速以太網(wǎng)，這是業(yè)界最廣泛使用的局域網(wǎng)標準。意法半導體產(chǎn)品（STE100P）是一個(gè)10/100 Mbps收發(fā)器，兼容IEEE802.3u