计步器：看LSM6DSL，LSM6DSM及LSM303AH相结合，如何玩转精准计步

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计步器：看LSM6DSL，LSM6DSM及LSM303AH相结合，如何玩转精准计步 [复制链接]

 

在CES 2017上，意法半导体展示了几款集成其MEMS Sensor产品的智能手机。借助于六轴惯性模块LSM6DSL，LSM6DSM及电子罗盘LSM303AH，这些智能手机可与微信app内的微信运动完美兼容。这些MEMS（微机电系统）因其精确的传感性能而受到移动设备制造商的大力欢迎，他们具有极低功耗（在低功耗模式下只有0.4μA），甚至可以降低主处理器的运算负荷。这种MEMS sensor的特殊之处在于它可以充当一个计步器，使得智能设备可以检测用户跑步或走步的步数，并且对其性能的影响和电池的消耗都十分微小。意法半导体是如何在这些微小封装的元器件上实现这样一个强大功能？让我们深入了解一下计步器的工作方式。

LSM6DSL/M和LSM303AH中包含一个加速度计，通过测量电势的变化来感知运动。加速度计中有一个连接到锚点上的质量块，可向其感应到加速度的方向自由移动，改变其与壳体之间的距离，进而影响他们之间的电容。通过电容变化值可测量出速度的变化，并经由SPI或I2C串行总线传输给主处理器。

ST加速度计

定制计步器

ST 元器件的特殊性在于其不仅能感知运动，还集成有处理加速度数据的特殊的硬件单元，如支持计步器功能的特殊IP块。因此，在MEMS检测运动的同时，硬件单元会使用专有算法来处理信息，判断这个运动行为是否为走出一步，此过程不占用主处理器的资源。ST还允许工程师调整算法中的“debounce steps”和“最小阈值”

debounce steps是指计步器开始计步之前必须检测到的最小连续步数。没有这个功能，就不可能区分真实和虚假的步数。例如，如果一个跑步者停止在人行横道上等待通过，这时对其步伐的计算是毫无意义的。debounce steps可以确保计步器记录的仅为用户速度恢复后的数据。工程师也可以定制的最低阈值，及可被认为有效步伐的最小力度。这样，开发人员可以针对不同的行为调整设置，建立专用的情景设置，得到准确的，有意义的运动数据。

最小阈值对计步的影响

系统优化

检测到步伐之后，计步单元会向计步器发送中断信号。LSM6DSL和LSM6DSM会使用INT1引脚向主控器的特殊引脚发送中断信号，而主控器的其他部分可以在睡眠模式下，或执行其他任务，只有一小部分结构用来检测这个中断并处理，再决定是否有必要唤醒主控的其他部分。数据采集可同步进行，以避免信息丢失。

例如，超过debounce steps之后才可以发送中断，以确保系统不会把精力浪费在琐碎的动作处理上。现在有越来越多的用户带着运动手环睡觉，此时试图测量微小而零星的手势动作是毫无意义的，还会损耗电池寿命。通过正确设置系统的debounce steps和最小阈值，工程师可以确保用户在睡眠时产生的动作不会唤醒系统。

模块化的效率

在一个移动设备中同时包含六轴惯性模块和电子罗盘是很常见的。那么，为什么ST在两者内部都集成了智能计步单元呢？这是因为其模块化的特性，同时使用可以得到更高的精确度。或者禁用加速度计来节约能源，同时还能保有强大的计步功能。这种设计拥有巨大的灵活性。比如说，如果一个元器件已被关闭，系统仍然可以依靠此元器件内的唤醒的计步IP进行计步。

这种计步解决方案具有优越的灵活性，精确度，十分高效，ST将借此继续领导移动应用中的MEMS市场。

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精确计步还是比较困难，人的动作太复杂。只针对特定动作是可能的，全范围误差就有点大。这一点从市面上的各种手环就可以看出。

uniquey

软件计步，硬件计步各有各的优缺点。