TDK SmartMotion Platform Ver. G硬件使用指南：開(kāi)啟高效傳感器開(kāi)發(fā)之旅

在當(dāng)今的電子技術(shù)領(lǐng)域，傳感器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而如何高效地對(duì)傳感器進(jìn)行開(kāi)發(fā)和評(píng)估成為了工程師們面臨的重要問(wèn)題。TDK SmartMotion Platform Ver. G作為一款全面的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，為TDK InvenSense運(yùn)動(dòng)傳感器設(shè)備的開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)大的支持。今天，我們就來(lái)深入了解一下這款平臺(tái)的相關(guān)特性和使用方法。

文件下載：TDK InvenSense DK-20670開(kāi)發(fā)套件.pdf

一、平臺(tái)概述

TDK SmartMotion Platform Ver. G是圍繞Microchip SAMG55 MCU設(shè)計(jì)的綜合開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，它就像是一個(gè)功能強(qiáng)大的工具箱，能讓客戶快速評(píng)估和開(kāi)發(fā)基于InvenSense傳感器的解決方案。這個(gè)平臺(tái)有一個(gè)很貼心的設(shè)計(jì)，它集成了板載嵌入式調(diào)試器（EDBG），這樣我們?cè)趯?duì)SAMG55 MCU進(jìn)行編程或調(diào)試時(shí)，就不需要額外的外部工具了，大大節(jié)省了開(kāi)發(fā)成本和時(shí)間。

每個(gè)InvenSense運(yùn)動(dòng)傳感器都有其對(duì)應(yīng)的獨(dú)特開(kāi)發(fā)套件，文檔中詳細(xì)列出了這些開(kāi)發(fā)套件的編號(hào)。同時(shí)，平臺(tái)還配備了必要的軟件，其中InvenSense Motion Link是一個(gè)基于GUI的開(kāi)發(fā)工具，它就像一個(gè)可視化的窗口，能讓我們直觀地捕獲和查看運(yùn)動(dòng)傳感器的數(shù)據(jù)；而嵌入式運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)程序（eMD）則包含了一系列API，通過(guò)這些API，我們可以對(duì)平臺(tái)的各個(gè)方面進(jìn)行配置，比如設(shè)置運(yùn)動(dòng)傳感器的滿量程范圍（FSR）、輸出數(shù)據(jù)速率（ODR）、低功耗或低噪聲模式，以及選擇傳感器與主機(jī)的接口（I2C、SPI）等。此外，eMD還能在MCU上運(yùn)行一些增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)功能，如傳感器融合、加速度計(jì)和陀螺儀校準(zhǔn)，以及安卓相關(guān)功能（如游戲旋轉(zhuǎn)矢量、重力、線性加速度）等。

這個(gè)平臺(tái)還支持Atmel Studio，并且兼容Microchip Xplained Pro擴(kuò)展板。Xplained Pro擴(kuò)展系列評(píng)估套件就像是給平臺(tái)插上了翅膀，能為開(kāi)發(fā)板增加額外的外設(shè)，讓我們可以更輕松地開(kāi)發(fā)客戶設(shè)計(jì)。

二、平臺(tái)特性與概述

特性概述

• 集成TDK InvenSense運(yùn)動(dòng)傳感器：這讓平臺(tái)具備了強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)感知能力，為各種運(yùn)動(dòng)檢測(cè)和分析應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。
• 支持帶插入式子板（DB）的磁傳感器：擴(kuò)展了平臺(tái)的功能，使其可以應(yīng)用在更多需要磁傳感器的場(chǎng)景中。
• Microchip SAMG55微控制器：擁有512 KB Flash，為程序的運(yùn)行和存儲(chǔ)提供了充足的空間。
• 板載嵌入式調(diào)試器（EDBG）：方便我們進(jìn)行編程和調(diào)試，就像給開(kāi)發(fā)過(guò)程配備了一個(gè)貼心的助手。
• 內(nèi)置FTDI USB轉(zhuǎn)UART接口：實(shí)現(xiàn)了快速的運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)傳輸，讓數(shù)據(jù)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地被處理。
• USB連接器：用于主機(jī)與軟件的調(diào)試和數(shù)據(jù)記錄，同時(shí)還能為開(kāi)發(fā)板供電，一舉兩得。

平臺(tái)概述

TDK SmartMotion Platform Ver. G是一個(gè)用于TDK傳感器產(chǎn)品評(píng)估和算法軟件開(kāi)發(fā)的硬件單元，它就像一個(gè)多功能的舞臺(tái)，支持多種不同的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。文檔中展示的DK - 20670板（U2插槽中有TDK傳感器）就是這個(gè)平臺(tái)的一個(gè)具體實(shí)例。

硬件使用指南

該平臺(tái)與Microchip的SAM G55 Xplained Pro兼容，我們可以通過(guò)它來(lái)更新和刷新固件。要設(shè)置開(kāi)發(fā)板，只需點(diǎn)擊“Device Programming（Ctrl + Shift + P）”，然后選擇EDBG作為工具即可。這里大家可以思考一下，這種兼容性的設(shè)計(jì)為我們的開(kāi)發(fā)帶來(lái)了哪些便利呢？

三、傳感器與開(kāi)發(fā)套件

TDK傳感器與SAMG55 MCU的連接

平臺(tái)支持多種類型的TDK IMU和壓力傳感器，文檔中詳細(xì)列出了TDK傳感器開(kāi)發(fā)套件（DK）的訂購(gòu)信息，包括不同傳感器對(duì)應(yīng)的DK編號(hào)、插槽位置等。下面我們來(lái)詳細(xì)了解幾個(gè)常見(jiàn)的開(kāi)發(fā)套件：

• DK - 20100：這是TDK壓力傳感器ICP - 20100的開(kāi)發(fā)套件。該傳感器能提供高精度、低功耗的氣壓和溫度傳感解決方案，它集成了一個(gè)電容式壓力傳感器，可監(jiān)測(cè)30至110 kPa范圍內(nèi)的壓力變化。它通過(guò)I2C或SPI與SAMG55 MCU相連，軟件會(huì)自動(dòng)選擇接口類型。傳感器的$I^{2} C$從地址是0x63，$SPI / CS = NPCSO$，VDDIO電壓電平可以通過(guò)J3設(shè)置為1.8V或3.3V。
• DK - 20670：用于TDK IMU IIM - 20670的開(kāi)發(fā)。IIM - 20670是一款工業(yè)級(jí)6軸MotionTracking?設(shè)備，它將3軸陀螺儀和3軸加速度計(jì)集成在一個(gè)小巧的4.5x4.5x1.1 mm（24引腳DQFN）封裝中，還內(nèi)置了兩個(gè)溫度傳感器，采用SPI數(shù)字接口。它通過(guò)SPI與SAMG55 MCU相連，數(shù)字接口電壓電平為3.3V，J3必須設(shè)置為引腳1 - 2才能獲得3.3V的VDDIO。
• DK - 40627：對(duì)應(yīng)TDK IMU ICM - 40627。這是一款6軸MEMS MotionTracking設(shè)備，集成了3軸陀螺儀和3軸加速度計(jì)，主要針對(duì)基于手勢(shì)的手持設(shè)備，如鼠標(biāo)。它還捆綁了TDK的Air Motion Library，能實(shí)現(xiàn)精確的鼠標(biāo)指向、滑動(dòng)、滾動(dòng)等動(dòng)作手勢(shì)。它支持I2C和SPI串行通信，具有2 KB FIFO和2個(gè)可編程中斷，支持超低功耗喚醒運(yùn)動(dòng)功能以降低系統(tǒng)功耗。它與SAMG55 MCU通過(guò)I2C和SPI相連，軟件會(huì)選擇接口類型，傳感器I2C從地址是0x68，$SPI / CS = NPCSO$，VDDIO電壓電平可通過(guò)J3設(shè)置為1.8V或3.3V。

磁傳感器連接

第三方磁傳感器可以通過(guò)子板（DB）連接到與TDK傳感器相同的SAMG55 MCU I2C總線上，前提是它要有不同的從地址。CN2/3是專門為磁傳感器DB插入設(shè)計(jì)的，只支持I2C接口。大家可以設(shè)想一下，這種連接方式為我們拓展平臺(tái)功能提供了哪些可能性呢？

四、SmartMotion系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)框圖

板載的EDBG MCU AT32UC3A4256HHB - C1UR讓我們無(wú)需外部工具就能對(duì)主MCU SAMG55進(jìn)行調(diào)試、跟蹤和編程。文檔中的系統(tǒng)框圖清晰地展示了各個(gè)部分的連接關(guān)系，包括SPI、I2C、UART等接口的使用情況，以及不同傳感器和子板的連接方式。

主MCU SAMG55資源分配

文檔詳細(xì)列出了SAMG55的資源分配情況，比如UART 0默認(rèn)連接到FTDI輸入，在某些使用場(chǎng)景下可以通過(guò)跳線3斷開(kāi)與FTDI的連接；TW6（I2C）連接TDK傳感器，板載傳感器從地址為0x69，子板和評(píng)估板上的傳感器從地址為0x68；SPI5連接TDK IMU傳感器等。了解這些資源分配情況，能讓我們?cè)陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中更合理地使用MCU的資源。

連接器

平臺(tái)配備了多種連接器，每個(gè)連接器都有其特定的功能。例如，CN1用于DK - UNIVERSAL G；CN2/CN3是磁傳感器子板的連接器，僅支持I2C接口；CN6是用于FTDI USB轉(zhuǎn)串行UART接口的USB連接器等。熟悉這些連接器的功能，能幫助我們正確地連接各種設(shè)備和模塊。

跳線設(shè)置

跳線設(shè)置也非常關(guān)鍵，不同的跳線設(shè)置會(huì)影響平臺(tái)的工作模式和參數(shù)。比如J1用于選擇SAMG55主IC的輸入源，有兩種跳線方式可以選擇；J2用于選擇開(kāi)發(fā)板的電源來(lái)源；J3用于選擇系統(tǒng)VDDIO電平；J4提供了一些數(shù)字信號(hào)的測(cè)試點(diǎn)。正確設(shè)置跳線能讓平臺(tái)按照我們的需求正常工作。

五、原理圖與電路板PCB

文檔中展示了平臺(tái)的原理圖和電路板PCB的相關(guān)圖片。原理圖清晰地展示了各個(gè)電路模塊之間的連接關(guān)系，而PCB圖則讓我們直觀地看到電路板的布局和結(jié)構(gòu)。這些信息對(duì)于我們進(jìn)行電路分析和調(diào)試非常有幫助。

TDK SmartMotion Platform Ver. G為我們提供了一個(gè)全面、便捷的傳感器開(kāi)發(fā)平臺(tái)。通過(guò)深入了解其特性、傳感器連接方式、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、連接器和跳線設(shè)置等方面的信息，我們可以更高效地進(jìn)行基于InvenSense傳感器的解決方案開(kāi)發(fā)。希望大家在實(shí)際應(yīng)用中能充分發(fā)揮這個(gè)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)出更優(yōu)秀的產(chǎn)品。大家在使用這個(gè)平臺(tái)的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。