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数字陀螺仪传感器针对智能手机内建运动处理MPU-3000系列

大联大旗下富威集团代理产线Invensense推出MPU-3000™系列产品运动处理组件,为业界第一个内建数字运动处理(DMP™: Digital Motion Processor™)硬件加速引擎的三轴陀螺仪。满足现今多用途智能手机要求小尺寸、低耗能的陀螺仪,必需能提供运动游戏要求之宽广的带宽,并提供导航辅助系统、录像与相机防手抖系统、精准动作人机接口控制系统所需之高敏感度及低噪声性能。

MPU-3000是领先产业针对智能型手机完整运动处理所设计的系列产品,特性为运动感测范围最广由250到2000°/sec、内建16-bit的模拟/数字转换器(ADCs)、可程控的数字滤波器、出厂前校准至1%的敏感度、内建六轴的多个感测组件融合演算法技术(sensor fusion),以及13mW的低耗电量。


4x4x0.9mm大小的尺寸,加上I²C或SPI的数字接口,MPU-3000系列是在类似产品中第一个能满足手机需求的产品。MPU-3000延用传统惯性传感器结构,加了业界第一个的内建数字运动处理器(DMP)。DMP连同内建之FIFO,不仅能减轻主机应用程序处理器之高频运动演算,也能减少中断(interrupt)次数与主机每秒运算指令数(MIPS),进而改善整体系统效能。

MPU-3000的另一创举为它整合了第二个I²C接口来链接外接的加速器至DMP,此机制使DMP得以接收整合之陀螺仪与加速器的输出,执行六轴的多个感测组件融合演算法技术(sensor fusion),再以Quaternion输出到手机应用处理器,并减轻传感器时间同步化及融合演算带给主机的负荷。其它MPU-3000的特性包含内部频率产出、内建温度传感器、可程序化的中断(initerrupt),以及能使影像、录像、GPS数据与传感器同步化的FSYNC机制。

关于供电电源弹性,MPU-3000除了模拟供电接脚外,独立的VLOGIC参考接脚可用来设定I²C的逻辑准位。VLOGIC的电压范围最低可由1.71V到最高VDD。

已经证实与量产之Nasiri-Fabrication制程平台,可将MEMS与CMOS整合于单一硅晶圆上,实现具规模之MEMS制程与晶圆层级包装。此晶圆层级的结合,实现了业界最低噪声规格0.03%/√Hz、最低耗电量、以及使用产业最低成本完成最小包装尺寸。

特性
• 掌上型产品中最小最薄的QFN包装尺寸4x4x0.9mm
• 可利用第二个I²C接口链接外接之加速器来实现六轴运动处理能力
• 数字运动处理(DMP)引擎支持3D运动处理与手势辨识之演算法
• 可程控的数字高通及低通滤波器支持所有运动处理应用程序
• 运动处理函式库™(MPL)支持Android™、Linux™、Windows™、以及Windows Mobile™平台
• 以数字方式输出之X轴、Y轴、Z轴角速率传感器(gyros),整合于单一电路上,具有±250至±2000°/sec的全格感测范围(full scale range)
• FIFO缓冲器可完整收集资料,降低应用处理器的运算时间及中断(interrupt)次数
• 可程序化之中断(interrupt),支持手势辨识、摇摄(panning)、缩放、滚动、零点运动检测(zero-motion detection)、轻拍检测、以及摇动检测等特性
• 10,000g的耐震容忍度
• 6.5mA之低操作电流消耗可延长电池寿命
• 三个整合在内部的16-bit 模拟/数字转换器(ADCs)提供陀螺仪同步取样
• 数字输出的温度传感器

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