拓展智能系統市場 ST劍指聯網智能感知(一)
第一代消費電子MEMS傳感器驅動的運動感知應用最初只用于消費電子產品,如游戲控制臺和首批智能手機。現在,智能感知應用被廣泛用于所有的電子應用領域:定位導航、工業控制、樓宇自動化以及醫療保健。 智能傳感器是現實“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開發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:運動識別、環境傳感器、低功耗微控制器、用戶界面和通信接口。
消費電子、工業控制、能源計量及醫療儀器,所有電子產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、數字管理和聯網功能。因此,今后幾年,傳感器特別是MEMS產品將是半導體市場上最有前景的技術,據IHS iSuppli預測,2016年銷售收入預計達到125億美元,復合年增長率CAGR達到9.7%,而整個半導體市場的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主要模塊組成,如圖1所示:該智能感知平臺是一個先進智能感知應用的完整解決方案。
(1)運動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模塊)
(2)環境傳感器:溫度傳感器和濕度傳感器
(3)系統數據管理:低功耗8/32位微控制器
(4)數據接口:ZigBee、低功耗藍牙( BLE)、低于1GHz的射頻、以太網
(5)用戶界面:觸摸屏、觸控鍵和近距離檢測傳感器
運動MEMS模塊是一個9自由度的運動感知級,由3軸數字陀螺儀(L3GD20)、系統級封裝數字羅盤(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 ;數字羅盤模塊集成3軸數字線性加速度傳感器,能夠測量線性加速度,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
在環境傳感器模塊內,MEMS壓力代表運動識別的第10個自由度。事實上,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(開發中)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不同的解決方案:功耗藍牙(BLE)(控制器開發中),兼容Bluetooth 4.0標準,工作頻率2.45 GHz,傳輸速率大約200kbit/s。
ZigBee產品(STM32W)兼容IEEE 802.15.4無線個人區域網絡標準(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。
另一個射頻產品是功耗極低的無線收發器,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。
線纜接口采用快速以太網,這是業界最廣泛使用的局域網標準。意法半導體產品(STE100P)是一個10/100 Mbps收發器,兼容IEEE802.3u
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