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利用MEMS加速计的低功耗应用设计

利用MEMS加速计的低功耗应用设计

低功耗可利用MEMS加速计(Accelerometer)传感器来增加电池寿命。传感器变得越来越省电,所嵌入的各种功能也有助于减少整体系统能耗。举例来说,当用户不使用该装置时,动作感应唤醒功能让整个系统保持休眠状态。不过还有很多其他的可能性,利用MEMS加速计来减少整体功耗。

针对一些高要求的应用程序,传感器的运行模式可以迅速更换,只在真正有需要时,才会提高分辨率和数据传输速率。有些传感器甚至能够自动转换模式。客户可自行配置活动状态下所需要的分辨率和数据传输速率,并自定义启动它的条件。这时传感器会进入静止状态,但仍会继续测量数据,并以极低的数据传输速率和分辨率进行,等出现设定条件(动作事件)才切换回到启动状态。



另一个不错的设计原则是利用低供电水平,因为较低的供电水平也意味着更低的电流消耗。这就是为什么对于低功率的应用,1.8V电源是首选。



在某些设计中,可以使用传感器的功率循环。传感器的电源只有在需要测量时才会被激活,否则传感器就会处于关闭状态。我们可以通过从微控制器的引脚上提供传感器的电源来实现。如图2所示


大多数MEMS加速计都是数字传感器,这代表它们可以将测量的模拟信号转换成数字数据。因为有集成的模拟信号转换器,加上对信号失真的敏感度较低,物料清单项目得以减少,但这并不是唯一的优点。嵌入的中断生成器MEMS加速计可以在满足用户设定的参数条件发生时,产生触发信号,这就是用动作感应唤醒功能的方式。微控制器(MCU)配置传感器来产生一个唤醒触发器,并进入功耗极低的睡眠模式。当一个动作被检测到是,传感器会产生一个中断信号,MCU接到信号后会切换到一个合适的操作模式,然后处理刚刚发生的情况。




数字传感器也可以接管有微控制器执行的运动处理有关的任务。MCU当然可以执行相同的工作,但是功率效率要低得多——MCU的耗电是一毫安计算,传感器则是微安。检测自由落体、单点、双击(用户动作类似鼠标点击)、人像/景观方向检测等,是通过传感器内部逻辑实现的。MCU不需要进行任何计算,只需要等待一个中断触发,并且只在它发生时对动作作出反应。




数字传感器经常集成可配置的过滤器,这些过滤器是用来测量加速度数据的。可使用低通(low-pass)、高通(high-pass)甚至是犯混叠过滤器,用于MCU预处理数据,并增加卸载分流。。


。在应用这种技术时,需要正确的计算功耗预算,因为每个传感器的启动都需要对其进行配置和等待,直到输出被确定,并提供正确的数据

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