???????? 感謝各位電子愛(ài)好者與行業(yè)伙伴們對(duì)ST板卡評(píng)測(cè)系列活動(dòng)的持續(xù)關(guān)注！該系列活動(dòng)通過(guò)ST中文論壇板卡申請(qǐng)用戶對(duì)各類板卡的真實(shí)體驗(yàn)和評(píng)測(cè)文章分享，從多個(gè)維度、全方位深入剖析ST相關(guān)產(chǎn)品的性能表現(xiàn)與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，為用戶了解和選用板卡提供極具實(shí)用價(jià)值的參考。

LSM6DSV320X+MEMS主板開發(fā)平臺(tái)STEVAL-MKI109D的板卡評(píng)測(cè)活動(dòng)推出后，廣大網(wǎng)友踴躍參與，涌現(xiàn)出很多優(yōu)秀的評(píng)測(cè)投稿。本期為大家分享論壇網(wǎng)友BinWin的精彩評(píng)測(cè)內(nèi)容。

LSM6DSV320X+MEMS主板開發(fā)平臺(tái)STEVAL-MKI109D及其核心功能、應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)亮點(diǎn)及評(píng)測(cè)方向已在前期活動(dòng)招募文中詳細(xì)說(shuō)明，想快速了解細(xì)節(jié)的朋友，可回顧板卡評(píng)測(cè)｜免費(fèi)申請(qǐng)微型AI傳感器LSM6DSV320X，解鎖高精度運(yùn)動(dòng)跟蹤新體驗(yàn)一文，這里不再贅述。本期我們聚焦論壇網(wǎng)友BinWin的實(shí)測(cè)體驗(yàn)。他進(jìn)行了雙加速度計(jì)的協(xié)同非精確精度測(cè)試，并使用MEMS Studio體驗(yàn)了傳感器融合效果（加速度計(jì)+陀螺儀），還通過(guò)有限狀態(tài)機(jī)FSM與ASC功能結(jié)合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)低功耗，最后完成了基于MLC機(jī)器學(xué)習(xí)的6D位置識(shí)別和振動(dòng)強(qiáng)度檢測(cè)。

BinWin的評(píng)測(cè)內(nèi)容

開箱體驗(yàn)

ST又一新品力作，LSM6DSV320X傳感器，并且得到STEVAL-MKI109D主板的支持，使用配套的上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)豐富的產(chǎn)品體驗(yàn)和開發(fā)輔助。本文主要在不詳細(xì)閱讀用戶手冊(cè)的情況下進(jìn)行一番盲操。

首先要觀賞一下硬件，可以稱為是數(shù)據(jù)采集板。該板卡一眼就看到H5系列的核心，剩下基本都是電源控制類電路。

背面的原件同樣密集。

主角便是下面的傳感器，14pin LGA封裝。支持I2C、SPI，也支持現(xiàn)代I3C。

傳感器連接到采集板如下，兩側(cè)單排針，對(duì)插比較緊，小心操作。

硬件準(zhǔn)備好了，連接到電腦，可以識(shí)別到一個(gè)串口，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，基本就是串口傳輸數(shù)據(jù)了，波特率應(yīng)該支持比較高以兼容高采樣率的傳感器數(shù)據(jù)。

另一個(gè)主角便是MEMS上位機(jī)軟件，看下官網(wǎng)宣傳。

直接下載安裝打開連接主板。沒(méi)想到提示固件有更新，這個(gè)沒(méi)有任何疑慮，直接更新使用。因?yàn)闆](méi)有連接調(diào)試器，需要以DFU模式更新，但不清楚是哪個(gè)按鍵。那就稍微耐心一下，看了看原理圖，使用BT2進(jìn)入DFU。

更新起來(lái)是很快的，幾秒鐘。

初略操作了下：Sensor Evaluation-->Easy Configuration--->Line Charts/FFT體驗(yàn)了下震動(dòng)檢測(cè)。模擬方式就是手指和傳感器主板在同一桌面，手指輕敲桌面。

首先看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線。

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然后是通過(guò)FFT之后的數(shù)據(jù)展示，同樣直觀。

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雙加速度計(jì)的協(xié)同非精確精度測(cè)試

LSM6DSV320X的一大特色就是擁有兩個(gè)量程的加速度計(jì)，可以獨(dú)立運(yùn)行和同時(shí)工作。16g小量程可以對(duì)傾斜、輕微振動(dòng)等小信號(hào)明顯感知，而320g大量程的加速度計(jì)面對(duì)跌落、汽車碰撞的場(chǎng)景可以避免信號(hào)飽和丟失。既是兩個(gè)傳感器且可以同時(shí)工作，一定有重疊的測(cè)量區(qū)間的，這里就針對(duì)協(xié)同工作的測(cè)量作一下測(cè)試對(duì)比。

首先選取各自最小的刻度，可從MEMS上位機(jī)簡(jiǎn)單操作完成。

然后運(yùn)行傳感器，并讀取一段時(shí)間的數(shù)據(jù)，第一是為了觀察傳感器的0讀數(shù)，第二也是為了記錄非0情況下的初始值?？梢钥吹匠鰪S的初始讀數(shù)如下波形。

低g傳感器基本滿足Z軸1g，XY軸約為0，這里不做校準(zhǔn)，記錄數(shù)據(jù)區(qū)平均作為初始值。高g傳感器量程很大，相對(duì)于低g傳感器的零偏會(huì)大些。同樣的，取一段時(shí)間的數(shù)據(jù)使用其平均值。如下已經(jīng)取得。

對(duì)低g傳感器而言，手指敲擊桌面即可。要高g同時(shí)能夠采集到較明顯的數(shù)據(jù)，就要用點(diǎn)力，拍桌子。以下就是拍桌子的波形數(shù)據(jù)。

因?yàn)樯衔粰C(jī)這個(gè)波形控件可以任意縮放和調(diào)整刻度，因此將采集到的沖擊調(diào)整到合適的程度以便觀察。同時(shí)也存儲(chǔ)了原始讀數(shù)，使用excel取得最值。MEMS Studio軟件還可以選中任意時(shí)刻數(shù)據(jù)添加標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)會(huì)顯示xyz的數(shù)值、時(shí)刻以及detail值。以下就是對(duì)比標(biāo)簽和excel的結(jié)果。

計(jì)算兩個(gè)傳感器的變化量：低g=819.0308 高g=826.5144。兩者可見(jiàn)誤差不大，假設(shè)低g是準(zhǔn)確的，那么高g相對(duì)誤差約7mg，差不多就是32g量程下的7個(gè)LSB，其實(shí)是很小了。畢竟高g也不是面對(duì)小信號(hào)場(chǎng)景的。

接下來(lái)改變兩者的測(cè)量范圍，全部設(shè)置為最大刻度。再次使用拍桌子方法取得如下波形。

有了上位機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)，肉眼可見(jiàn)的最值，直接添加標(biāo)簽獲取即可。此時(shí)再相對(duì)初始值計(jì)算結(jié)果。

低g=719.0308，高g=886.5144。仍然假設(shè)低g的標(biāo)準(zhǔn)，那么高g的誤差達(dá)到了167.4836mg。不過(guò)不能忘了此時(shí)的高測(cè)量范圍是320g，那么該誤差只達(dá)到了0.05%。對(duì)于其使用場(chǎng)景也是很小的一個(gè)誤差了。

以上測(cè)試，可以看出對(duì)于同一個(gè)信號(hào)源，兩者對(duì)峰值的抓取是完全同步的，只是幅值有些微差異。因?yàn)楦髯葬槍?duì)的應(yīng)用場(chǎng)景差異，精度其實(shí)都是很夠用了。另外，本次測(cè)量沒(méi)有關(guān)注陀螺儀，但傳感器不僅支持雙加速度計(jì)同時(shí)工作，還可以同時(shí)取得傾斜角以及環(huán)境溫度的數(shù)據(jù)，一芯多能。還得提一嘴，上位機(jī)也不錯(cuò)哦。

使用MEMS Studio體驗(yàn)傳感器融合效果 （加速度計(jì)+陀螺儀）

看到MEMS Studio軟件的Quick Setup菜單內(nèi)可選sensor fusion mode，所以體驗(yàn)一下游戲效果。

使用方法：

然后進(jìn)入3D Model菜單內(nèi)就可以了。在沒(méi)有融合傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，只有兩個(gè)模型可選。

一個(gè)是茶壺，一個(gè)是推土機(jī)。

開啟傳感器融合輸出后，多了兩個(gè)選項(xiàng)，人頭和Nucleo板模型。

接下來(lái)跟隨視頻來(lái)體驗(yàn)一下大鏟Car和人頭吧。

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有限狀態(tài)機(jī)FSM與ASC功能結(jié)合 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)低功耗

MEMS傳感器應(yīng)該都有低功耗特性，LSM6DSV320X的低功耗是可以結(jié)合內(nèi)部FSM或者M(jìn)LC的，更加智能一些。FSM的簡(jiǎn)單理解就是內(nèi)部的一個(gè)邏輯塊，可以簡(jiǎn)單的處理一些條件判斷并執(zhí)行一些指令，能夠代替主機(jī)的操作，對(duì)項(xiàng)目整體的功耗是很有用的。

看了官方的應(yīng)用手冊(cè)，決定試試?yán)锩娴膁emo。由處于低功耗的低g加速度采集數(shù)據(jù)，狀態(tài)機(jī)根據(jù)設(shè)定的閾值和時(shí)間切換到高性能或者重新回到低功耗。示例如下：

這顆傳感器的寄存器著實(shí)不少，看了個(gè)似懂非懂，然后利用MEMS Studio軟件參照示例做了還原。如下：

完成到這里還不行，這個(gè)界面可以直接把設(shè)計(jì)寫到寄存器，但是還不能達(dá)到效果。需要在FUNC_CFG_ACCESS寄存器中使能ASC功能。只有一個(gè)BIT值1就行了。

然后就可以打開Chart界面進(jìn)行觀察了。測(cè)試方法就是晃動(dòng)傳感器使加速計(jì)產(chǎn)生一個(gè)大的g值就可以觸發(fā)狀態(tài)機(jī)的條件了。采集板用完整的電源控制電路，可設(shè)置電壓也可以測(cè)試到電流。實(shí)際讀取到的在低功耗模式下的電流只有11uA。

在進(jìn)入高性能模式后可以達(dá)到670uA，差別還是比較大的。

因?yàn)榈凸臅r(shí)把陀螺儀關(guān)掉了，所以在Line Charts上也可以看出來(lái)。陀螺儀為0且不在更新的時(shí)候就是關(guān)閉了，如圖：

簡(jiǎn)單拍了下，有視頻有真相。傳感器功能太豐富，還有很多可探索的。

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基于MLC機(jī)器學(xué)習(xí)的6D位置識(shí)別 和振動(dòng)強(qiáng)度檢測(cè)

對(duì)于LSM6DSV320X的MLC機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用手冊(cè)有做解釋，即是通過(guò)決策樹的邏輯獲得。決策樹顧名思義就是樹狀的呈擴(kuò)散狀的邏輯塊，用書面講就是一系列可配置的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)if else結(jié)構(gòu)，傳感器原始數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算后與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，繼而到達(dá)最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就輸出了結(jié)果。決策樹結(jié)果可從寄存器實(shí)時(shí)讀取，這也是使用MEMS Studio上位機(jī)能夠方便測(cè)試的條件。

一般的場(chǎng)景，比如移動(dòng)設(shè)備活動(dòng)的識(shí)別、腕部翻轉(zhuǎn)、靜止/活動(dòng)以及單擊雙擊等都是可以不用輸入大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練就可以使用的，這也是傳感器智能的體現(xiàn)，減少一些簡(jiǎn)單的但卻需要主控設(shè)備來(lái)計(jì)算和判斷的算法。比如接下來(lái)要體驗(yàn)的6D位置識(shí)別，通過(guò)配置寄存器就可以了。

將加速度計(jì)配置為最小刻度2g，低輸出數(shù)據(jù)速率。大約18個(gè)樣本為一個(gè)窗口，計(jì)算特征參數(shù)，然后輸入決策樹給出最后判斷。

可以使用上位機(jī)獨(dú)立打開Line Charts界面和MLC Monitor界面進(jìn)行測(cè)試和觀察。

通過(guò)Line Charts可以清楚的看到每個(gè)軸上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)的波形，計(jì)算均值包括有符號(hào)和無(wú)符號(hào)以支持180的翻轉(zhuǎn)識(shí)別。

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基于以上的應(yīng)用，那么可以配置為振動(dòng)檢測(cè)，根據(jù)振動(dòng)強(qiáng)度就可以作為設(shè)備健康監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要參數(shù)，來(lái)實(shí)際體驗(yàn)下。導(dǎo)入官方的例程，同樣保持圖形界面的獨(dú)立觀測(cè)。

晃動(dòng)demo板，嘗試不同幅度不同方向的移動(dòng)，頻率或高或低，均識(shí)別到了變化。幅度大小產(chǎn)生強(qiáng)度等級(jí)的差別。

結(jié)合視頻可以發(fā)現(xiàn)MLC的邏輯樹已經(jīng)是一個(gè)比較好的模型了，輸入數(shù)據(jù)的識(shí)別成功率很高，這是可靠度的重要評(píng)估點(diǎn)。

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以上體驗(yàn)了基于MLC的傳感器特征識(shí)別，操作下來(lái)基本都能夠正確識(shí)別模擬數(shù)據(jù)。官方找到的傳感器資料包很不錯(cuò)，有例程和基本教程，對(duì)于深入研究?jī)?nèi)置的FSM和MCL是很有幫助的。相關(guān)資料包請(qǐng)?jiān)赟T中文論壇獲取。

ST工程師總結(jié)：

感謝BinWin工程師對(duì)LSM6DSV320X+STEVAL-MKI109D開發(fā)平臺(tái)詳細(xì)和用心的評(píng)測(cè)分享；從雙加速度計(jì)的對(duì)比測(cè)試，到傳感器融合、低功耗管理，再到機(jī)器學(xué)習(xí)功能，都做了深入的實(shí)測(cè)和分析。特別是對(duì)高低量程加速度計(jì)誤差的細(xì)致觀察，以及FSM自動(dòng)切換功耗模式的驗(yàn)證，展現(xiàn)了ST這款芯片的強(qiáng)大和靈活性。對(duì)MEMS Studio軟件的操作體驗(yàn)分享也很實(shí)用，給其他工程師提供了很好的參考。整體評(píng)測(cè)內(nèi)容既專業(yè)又接地氣，非常感謝您的分享，期待您帶來(lái)更多精彩的技術(shù)體驗(yàn)！