在消費電子設備中集成MEMS運動(dòng)處理方案
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多運動(dòng)處理功能帶來(lái)了抗混疊挑戰，適合游戲應用的100赫茲低通濾波器對導航應用而言可能會(huì )產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，而5赫茲低通濾波器對游戲來(lái)說(shuō)因為截止頻率太低而可能會(huì )引發(fā)延遲。對于這些需要不同濾波器帶寬的應用，解決方法是使用滿(mǎn)足最寬帶寬要求的抗混疊濾波器，而使用可編程數字濾波器來(lái)適應對噪音有更嚴格要求的應用。
非集成運動(dòng)處理方案(見(jiàn)圖3)可能需使用專(zhuān)用的微控制器，它連續地以100赫茲頻率采樣， 以截止頻率為5赫茲的數字低通濾波器進(jìn)行濾波，并以10赫茲頻率輸出。該方案的缺點(diǎn)是微控制器帶來(lái)的額外成本，不適于成本敏感的消費電子應用。
圖3：使用多種運動(dòng)傳感器實(shí)現的非集成方案，需要分立的固定頻率的低通濾波器。
圖4：帶有可編程信號調理的集成運動(dòng)處理方案，不再需要固定頻率的外部低通濾波器
陀螺儀角度是由采樣頻率與角速度測量結果決定的，同步精度直接影響陀螺儀角度的測量精度。下面的公式給出了角度測量結果與采樣速率和角速度之間的關(guān)系：
在當代手機中，加速度計與羅盤(pán)傳感器相結合只提供最基本的運動(dòng)傳感功能(如傾斜傳感和絕對位置)，所以，并不進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳感器數據整合，也不關(guān)注同步不準的問(wèn)題。然而，隨著(zhù)越來(lái)越多的手機配備多個(gè)傳感器(包括多軸運動(dòng)處理系統所需要的陀螺儀)，需要能在加速度計和陀螺儀之間提供預校準的同步計時(shí)功能從而省略微控制器的集成方案。例如，InvenSense六軸運動(dòng)處理方案集成了三個(gè)直接與雙軸和單軸陀螺儀模擬輸出接口的高分辨率輔助ADC，以及針對多運動(dòng)應用而提供抗混疊功能的內部可編程低通濾波器。
3：運動(dòng)處理數據的同步
由于在手持消費電子系統中包含多運動(dòng)傳感器，需保證傳感器數據采集同步進(jìn)行，對于集成型運動(dòng)處理方案來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)具有挑戰性的難題。同時(shí)采集加速度計和陀螺儀的數據可達到更高的精度，但是，如果各個(gè)傳感器有各自不同的計時(shí)要求，可能就需要進(jìn)行插值運算，這將增加運動(dòng)算法的復雜性。
多運動(dòng)傳感器所使用的提取數據方法可能不同，比如，你可能通過(guò)I(SUP/)2(/SUP)C接口以特定的采樣頻率從數字加速度計收集數據，但這個(gè)數據通過(guò)系統微控制器內部的較低分辨率的ADC對模擬陀螺儀的輸出進(jìn)行模數轉換，這兩個(gè)數據可能不匹配。緊密集成的六軸運動(dòng)處理方案的優(yōu)點(diǎn)是可確保所有的加速度計和陀螺儀的數據正確同步并以較低的設計復雜度來(lái)獲得更高的精度。
4：頻率要求
最后一個(gè)需要考慮的設計要點(diǎn)是，工程師必須確保陀螺儀的驅動(dòng)器、傳感器和諧波頻率或任何其它成分的工作頻率不互相干擾，以便盡量減少傳感器融合輸出的失真。工作在5千赫以下并對聲音敏感的陀螺儀不能用在電視、視頻游戲、收音機、人類(lèi)語(yǔ)言、警報器、汽車(chē)或聲響報警等音頻信號源附近。消費電子系統中使用的揚聲器通常工作在20赫茲到20千赫的范圍，OIS執行器工作在500赫茲到4千赫范圍，這些設備不會(huì )干擾InvenSense集成MEMS運動(dòng)處理器的驅動(dòng)頻率(X軸24千赫，Y軸27千赫和Z軸30千赫)。這些驅動(dòng)和傳感頻率的選擇綜合考慮了各種干擾因素，確保它們之間不會(huì )互相干擾，同時(shí)避開(kāi)了音頻頻率范圍和相機OIS執行系統的頻率范圍。
運動(dòng)處理方案必須實(shí)現更高水平的集成，這里提出的設計要點(diǎn)可對全集成運動(dòng)處理系統的選擇提供依據并消除把它整合到消費電子產(chǎn)品中的障礙。
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