MEMS加速度傳感器五大功能簡化用戶設(shè)計

在3維空間中，根據(jù)3個軸上正負(fù)方向的不同可以將物體的位置分為6種狀態(tài)，分別是上下、左右、前后。如圖1所示。這種空間位置信息對于手持式設(shè)備是很有用的。它不僅能讓使用者了解當(dāng)前設(shè)備的空間狀態(tài)，還能在此基礎(chǔ)上開發(fā)出一些新的應(yīng)用，如“翻轉(zhuǎn)靜音”等等。
LIS331DLF/M/H系列加速度傳感器集成6D檢測功能模塊。如果設(shè)備的空間位置發(fā)生了變化，它能夠以中斷的形式通知系統(tǒng)。
這種功能是靠檢測靜止時重力加速度在各個軸上的分量是否超過一定門檻值來實現(xiàn)的。它允許用戶自己設(shè)定這個門檻值，給用戶很大的靈活性。XH/YH/ZH分別代表X/Y/Z軸的正方向。XL/YL/ZL分別代表X/Y/Z軸的負(fù)方向。當(dāng)檢測到的加速度在正方向大于門檻值的時候，XH/YH/ZH為1；當(dāng)檢測到的加速度在負(fù)方向小于門檻值的時候，XL/YL/ZL為1。通過讀取中斷狀態(tài)寄存器INTx_SRC，我們可以判定此時設(shè)備的狀態(tài)。
根據(jù)門檻值的不同，用戶可以更精確地定義某些狀態(tài)。以X軸/Y軸為例，為了較為精確地定義位置，可以將門檻值設(shè)置得高一些，這樣在X和Y軸之間會留下一些“死區(qū)”。在“死區(qū)”范圍內(nèi)，傳感器不會觸發(fā)6D中斷。只有物體的實際位置更接近用戶定義的區(qū)域時，才會觸發(fā)中斷。這一功能在一些應(yīng)用中可以避免用戶的誤操作。
下面以翻轉(zhuǎn)手機實現(xiàn)靜音為例，說明檢測原理和6D檢測功能的設(shè)置。由于重力加速度始終存在，平放在桌子上的手機在Z軸負(fù)方向的(指向地心)加速度為1g，X軸和Y軸上沒有加速度(為零或者很小)。
當(dāng)需要靜音時，將手機翻轉(zhuǎn)過來，背面朝上放置于桌上。此時X軸和Y軸上仍然沒有加速度，但是重力加速度加在了Z軸的正方向上。通過檢測Z軸正負(fù)方向上的重力加速度，就可以知道手機當(dāng)前的狀態(tài)。這種方案需要不斷地檢測加速度值，因此占用系統(tǒng)的大量資源。
如果使用6D檢測功能，只需要等待來自Z軸正方向上的中斷就可以識別手機是否翻轉(zhuǎn)，這極大地節(jié)約了系統(tǒng)資源。

單/雙擊識別

諾基亞8800CA手機除了有“翻轉(zhuǎn)靜音”的功能外，還有雙擊手機顯示時鐘的功能。其中敲擊的識別可以通過加速度傳感器來實現(xiàn)。LIS35DE集成了識別單擊或雙擊的功能模塊，通過寄存器設(shè)計就可以識別出單擊以及兩次單擊是否符合雙擊的條件。LIS35DE的單雙擊功能由地址為38h～3Fh的寄存器控制，如表2所示。
單擊識別的過程需要滿足兩個條件。一是敲擊產(chǎn)生的加速度值高于門檻值，二是加速度的值高于門檻值，小于CLICK_TimeLimit的數(shù)值要求。當(dāng)敲擊同時滿足這兩個條件時，就可以判定為一次單擊。而大于CLICK_TimeLimit的數(shù)值要求時，則不會有中斷產(chǎn)生。
在檢測出第一次單擊的基礎(chǔ)上，第二次單擊的識別必須滿足CLICK_Latency和CLICK_Windows設(shè)定的條件。只有第二次單擊落在CLICK_Windows時間段內(nèi)，才是一次有效的雙擊，否則只能判定為兩次單擊。CLICK_Latency是用來設(shè)定第一次單擊被識別后的功能關(guān)閉時間的，它用來消除噪聲加速度，防止誤觸發(fā)。
而配合CTRL_REG3(22h)寄存器來設(shè)定中斷信號，是通過中斷管腳1或2的輸出，通過中斷通知的方式實現(xiàn)單雙擊功能的。
休眠模式
便攜類電子設(shè)備對電子元器件的功耗有比較高的要求，因此，意法半導(dǎo)體的LIS35DE可以設(shè)置兩種模式：正常工作模式(0.5mA)和掉電模式(1μA)。盡管LIS35DE在正常工作模式下只有小于0.5mA的消耗電流，但是為了獲得更長的待機時間，可以使LIS35DE進入掉電模式來降低功耗。
這兩種工作模式對于大多數(shù)的應(yīng)用已經(jīng)足夠了，但是對于采用加速度傳感器實現(xiàn)喚醒的功能來說，這兩個工作模式就稍顯不足了。因為喚醒功能需要主處理器配置相應(yīng)的寄存器，把LIS35DE從掉電模式喚醒，并且還需要幾十毫秒的等待時間；與此同時，在待機時0.5mA的電流還是有些大。例如，在使用加速度傳感器喚醒GPS（全球定位系統(tǒng)）時，如果GPS處于靜止?fàn)顟B(tài)，沒有加速度變化，GPS的主處理器就進入待機模式；一旦有運動發(fā)生，加速度傳感器感知到加速度的變化，就可發(fā)出中斷信號來喚醒主處理器和LNA。在GPS待機時，加速度傳感器一直處于工作狀態(tài)，不能進入掉電模式，否則，加速度傳感器就需要其他器件將其喚醒。
在LIS331DLH/M/F加速度傳感器中，不但具有上述兩種模式，還具有低功耗模式。在該模式下，數(shù)據(jù)的輸出更新頻率可以設(shè)置為0.5Hz/1Hz/2Hz/5Hz，此時消耗電流僅為10μA～60μA，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于LIS35DE正常工作時0.5mA的電流。