電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）作為慣性定位技術(shù)的核心設(shè)備，隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的不斷成熟，IMU（慣性測量單元）的應(yīng)用場景進(jìn)一步拓展，市場需求持續(xù)增長。根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球IMU市場規(guī)模有望從2018年的13.79億美元、12.04億顆增長至2027年的27.92億美元、22.82億顆，其中汽車和消費(fèi)電子是主要的應(yīng)用領(lǐng)域。

在2024年上海世界移動(dòng)通信大會(huì)（MWC上海）期間，電子發(fā)燒友網(wǎng)記者在意法半導(dǎo)體（ST）展臺(tái)上，看到了該公司基于LSM6DSV32X這顆IMU新品打造的demo演示，現(xiàn)場感受了這顆IMU上的SFLP（SensorFusion Low Power，低功耗傳感器融合）等創(chuàng)新技術(shù)，并與意法半導(dǎo)體中國區(qū)MEMS Sensor產(chǎn)品部市場部經(jīng)理劉軼就LSM6DSV32X器件創(chuàng)新和應(yīng)用創(chuàng)新進(jìn)行了深入交流。

意法半導(dǎo)體中國區(qū)MEMS Sensor產(chǎn)品部市場部經(jīng)理劉軼（左一）
電子發(fā)燒友網(wǎng)記者現(xiàn)場拍攝

高性能、低功耗6軸小型IMU

IMU的基本工作原理是利用陀螺儀和加速度計(jì)測量載體在慣性參考系下的角速度和加速度，并對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分以計(jì)算載體的速度和位移，從而了解物體的位置變化和移動(dòng)方向。因此，加速度計(jì)和陀螺儀是IMU的核心。

意法半導(dǎo)體LSM6DSV32X是該公司打造的第三代消費(fèi)類傳感器，集成一個(gè)滿量程32g的加速度計(jì)和一個(gè)滿量程4000 dps的陀螺儀，可測量高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)和撞擊，包括自由落體高度估算。劉軼在demo展示時(shí)指出，LSM6DSV32X內(nèi)部自帶校準(zhǔn)功能，能夠消除陀螺儀零偏的影響，保障器件輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

LSM6DSV32X demo演示，電子發(fā)燒友網(wǎng)記者現(xiàn)場拍攝

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，意法半導(dǎo)體對(duì)LSM6DSV32X進(jìn)行了大量的創(chuàng)新，包括內(nèi)置SFLP技術(shù)，內(nèi)置機(jī)器學(xué)習(xí)核心（MLC），以及采用三通道架構(gòu)等。

SFLP技術(shù)能夠以節(jié)能的方式結(jié)合加速度計(jì)和陀螺儀的數(shù)據(jù)，值得注意的是，這個(gè)過程無需MCU介入，傳感器融合算法固化在Sensor里。劉軼表示，SFLP技術(shù)讓LSM6DSV32X能夠提供“不間斷”的低功耗體驗(yàn)，執(zhí)行3D方位跟蹤算法時(shí)功耗僅為30μA，高性能模式下其功耗也只有550μA，可以給高端消費(fèi)電子應(yīng)用帶來極致的高性能和低功耗體驗(yàn)。

意法半導(dǎo)體擁有一系列內(nèi)置MLC和基于決策樹的AI算法的智能傳感器，LSM6DSV32X就屬于這個(gè)產(chǎn)品系列。并且，LSM6DSV32X內(nèi)置可編程有限狀態(tài)機(jī)（FSM），用于加速度計(jì)、陀螺儀和外部傳感器數(shù)據(jù)處理，速率高達(dá)960Hz。因此，這款I(lǐng)MU支持自適應(yīng)自配置（ASC）特性，支持FSM根據(jù)檢測到特定運(yùn)動(dòng)模式或MLC中配置的特定決策樹的輸出，實(shí)時(shí)自動(dòng)重新配置器件，以持續(xù)優(yōu)化傳感器的性能和功耗，這個(gè)過程無需主機(jī)處理器的任何干預(yù)。劉軼指出，“將MLC嵌入到IMU是意法半導(dǎo)體的首創(chuàng)，這個(gè)MLC核能夠同時(shí)生成4個(gè)決策樹，可以不停地收集數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，最終將結(jié)果發(fā)送給外部的MCU或處理器，這樣就可以完成傳感器的實(shí)時(shí)配置。”

LSM6DSV32X針對(duì)用戶界面、OIS和EIS采用三通道架構(gòu)，并且是三個(gè)具有專用的配置、處理和濾波功能的獨(dú)立通道，能夠分別處理加速度數(shù)據(jù)和角速度數(shù)據(jù)。劉軼稱，“在過往的IMU中，用戶界面使用一個(gè)通道，OIS和EIS復(fù)用一個(gè)通道。目前OIS的需求越來越多，因此我們?cè)贚SM6DSV32X中為OIS單獨(dú)開設(shè)了一個(gè)通道。并且，用戶界面、OIS和EIS對(duì)陀螺儀和加速度計(jì)的量程要求也不一樣，而LSM6DSV32X可以在三個(gè)獨(dú)立通道中輸出數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)不同量程的同時(shí)使用?！绷硗?，該器件嵌入Qvar（電荷變化檢測），用于用戶界面功能，如輕擊、雙擊、三擊、長按壓或L/R-R/L滑動(dòng)。

除了高性能和低功耗之外，意法半導(dǎo)體LSM6DSV32X也是一款小型化器件，采用2.5mm x 3mm x 0.83mm 14引腳LGA封裝，非常小巧。

幫助高端消費(fèi)電子實(shí)現(xiàn)差異化功能

上述內(nèi)容提到，意法半導(dǎo)體LSM6DSV32X可測量高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)和撞擊，包括自由落體高度估算。在實(shí)際應(yīng)用中，這顆IMU讓開發(fā)者能夠在可穿戴設(shè)備、資產(chǎn)跟蹤器以及工人碰撞和跌倒警報(bào)器等應(yīng)用上開發(fā)更多新功能，延長電池續(xù)航時(shí)間。

劉軼對(duì)此舉了幾個(gè)典型的創(chuàng)新案例。首先是在可穿戴設(shè)備市場，LSM6DSV32X可用于運(yùn)動(dòng)跟蹤、手勢檢測等。劉軼表示，“目前，LSM6DSV32X在可穿戴領(lǐng)域已經(jīng)形成客戶訂單的小批量交付，包括智能手表、xR等應(yīng)用方向。對(duì)于可穿戴設(shè)備而言，其處理器性能相對(duì)來說并不那么強(qiáng)大，LSM6DSV32X為這些設(shè)備帶來邊緣計(jì)算的AI能力，可以實(shí)現(xiàn)更好的差異化功能創(chuàng)新?！?br />
第二個(gè)是在智能手機(jī)市場，LSM6DSV32X可以用于跌落檢測、折疊屏檢測、車禍報(bào)警等。劉軼指出，“當(dāng)前熱門的折疊屏手機(jī)，上下折疊和左右折疊，手機(jī)提供內(nèi)容的方式是不同的，高精度的LSM6DSV32X可以準(zhǔn)確地獲取這些狀態(tài)量，以提供更好的用戶體驗(yàn)。”

第三個(gè)是在PC市場，LSM6DSV32X可以用于跌落檢測、使用狀態(tài)檢測和屏幕開關(guān)檢測等。劉軼介紹說，“LSM6DSV32X可以準(zhǔn)確檢測到消費(fèi)者目前使用PC的狀態(tài)。如果是放在腿上，用戶可能是臨時(shí)使用或者在出差，這顆IMU就會(huì)提醒PC處理器以低功耗狀態(tài)提供功能，以延長待機(jī)時(shí)間；如果是放在桌子上，大概率就是正常的辦公，這顆IMU會(huì)提醒PC處理器以高性能狀態(tài)運(yùn)行?！?br />

結(jié)語

作為意法半導(dǎo)體第三代消費(fèi)類傳感器的代表產(chǎn)品，LSM6DSV32X這顆IMU在高精度檢測之外，提供MLC、FSM、SFLP和嵌入Qvar等創(chuàng)新技術(shù)，并不需要主機(jī)處理器的干預(yù)就可以實(shí)現(xiàn)很多智能化、差異化的功能創(chuàng)新，為高端消費(fèi)電子帶來了出色的邊緣計(jì)算能力。