加速度計(jì)是任何需要響應(yīng)運(yùn)動(dòng)或設(shè)備方向的便攜式或非固定式設(shè)備的關(guān)鍵部件 - 不僅僅是游戲控制器和手機(jī)，還包括工業(yè)機(jī)器人和過(guò)程控制機(jī)械。僅從其數(shù)據(jù)表中選擇加速度計(jì)是不夠的;你需要在實(shí)踐中評(píng)估它的表現(xiàn)。本文將介紹飛思卡爾和德州儀器公司的兩款基于三軸加速度計(jì)的評(píng)估板，它們展示了加速度計(jì)的實(shí)用性。

飛思卡爾ZSTAR3多無(wú)線三軸參考設(shè)計(jì)演示

飛思卡爾將其ZSTAR3參考設(shè)計(jì)作為演示，但憑借更好的天線，一個(gè)有進(jìn)取心的OEM可以收縮包裝板并擁有非常暢銷(xiāo)的產(chǎn)品。

該套件（見(jiàn)圖1）由USB記憶棒和配備超低功耗MMA7660FC三軸MEMS加速度計(jì)的小型無(wú)線傳感器板組成。使用2.4GHzZigBee?接口，基于PC的接入點(diǎn)可與多達(dá)16個(gè)無(wú)線傳感器板通信，跟蹤方向以及沿三個(gè)軸的移動(dòng)。除加速度計(jì)外，傳感器板還采用MC13213芯片，該芯片結(jié)合了SO8 MCU和ZigBee收發(fā)器。 USB節(jié)點(diǎn)將MC13191收發(fā)器與MC68HC908JW32 USB 2.0全速8位MCU配對(duì)。

圖1：飛思卡爾ZSTAR3傳感器板和接入點(diǎn)（飛思卡爾半導(dǎo)體提供）。

MMA7660FC是一款±1.5 g三軸加速度計(jì)，通過(guò)I2C接口提供數(shù)字輸出。 3 mm x 3 mm MMA7660FC專(zhuān)為低功耗運(yùn)行而設(shè)計(jì)，在工作模式下，1 ODR時(shí)為47μA，待機(jī)模式下為2μA，關(guān)閉時(shí)為0.4μA。此外，MMA7660FC還具有自動(dòng)喚醒/休眠功能，可進(jìn)一步節(jié)省電量。采樣率可以在每秒1到120個(gè)樣本之間變化，因此您可以根據(jù)應(yīng)用要求對(duì)功率靈敏度進(jìn)行通常的權(quán)衡。

該套件附帶的GUI包含許多突出系統(tǒng)功能的應(yīng)用程序：

Scope演示應(yīng)用程序提供類(lèi)似示波器的傳感器數(shù)據(jù)顯示，可以生成，過(guò)濾或轉(zhuǎn)換為g值。您可以選擇傳感器的g范圍以及采樣率（30/60/120 Hz）。

獲取數(shù)據(jù)演示應(yīng)用程序獲取所有傳感器數(shù)據(jù)，您可以選擇傳感器，數(shù)據(jù)速率和輸出格式。數(shù)據(jù)可以保存到CSV文件中，但直接保存到Excel會(huì)產(chǎn)生一些格式良好的輸出（參見(jiàn)圖2），這樣可以輕松生成圖形以幫助分析結(jié)果。

圖2：ZSTAR3獲取數(shù)據(jù)演示輸出（由Freescale Semiconductor提供）。

有六種不同的傾斜應(yīng)用程序，包括XYZ傾斜（參見(jiàn)圖3），過(guò)濾傾斜，雙軸傾斜，縱向/橫向和PDA滾動(dòng)。

圖3：XYZ傾斜演示（飛思卡爾半導(dǎo)體提供）。

有兩種運(yùn)動(dòng)應(yīng)用，包括防盜和電池保護(hù)。將傳感器板放在筆記本電腦上，GUI會(huì)在屏幕上閃爍燈光，如果有人試圖移動(dòng)它，則會(huì)發(fā)出警報(bào)。至于節(jié)電器演示，飛思卡爾表示它“顯示了如何在某些特定應(yīng)用中使用加速度計(jì)來(lái)節(jié)省電池?！?/p>

我原本認(rèn)為自由落體應(yīng)用會(huì)在傳感器板上對(duì)我尖叫自由落體，但是一旦它撞到桌子上就這樣做了。我認(rèn)為在筆記本電腦上市之前它會(huì)把頭放在筆記本電腦的硬盤(pán)上。

有三種電擊應(yīng)用：運(yùn)輸和處理，閾值檢測(cè)和電擊檢測(cè)。運(yùn)輸和處理演示記錄沿X，Y和Z軸的沖擊幅度和時(shí)間，這可以幫助確定運(yùn)輸貨物的損壞方式和時(shí)間。

還有更多的演示應(yīng)用程序這里有太多細(xì)節(jié) - 用于檢測(cè)用戶(hù)何時(shí)敲擊，搖動(dòng)或旋轉(zhuǎn)手機(jī)的演示;檢測(cè)g脈沖;讀寄存器;并管理權(quán)力。

在推出ZSTAR3套件的過(guò)程中，我唯一的狡辯是缺乏天線靈敏度。我們最近嘗試使用該套件作為我女兒的四年級(jí)科學(xué)博覽會(huì)項(xiàng)目的一部分，試圖確定貓的睡眠量（據(jù)報(bào)道每天16-20小時(shí)）。為了科學(xué)的利益，我們?cè)谝粋€(gè)藥瓶蓋上安裝了一個(gè)ZSTAR3加速度計(jì)板，并將其掛在我們的小貓的衣領(lǐng)上;這個(gè)想法是，任何缺乏動(dòng)作15分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間都意味著奧斯卡睡著了，反之亦然。一切都運(yùn)轉(zhuǎn)良好，直到奧斯卡距離接入點(diǎn)約15英尺。面對(duì)加密狗連接的筆記本電腦，如果相當(dāng)弱-65 dBm，信號(hào)電平是可以接受的;當(dāng)他轉(zhuǎn)向90度時(shí)，信號(hào)在我們失去聯(lián)系之前下降到-80 dBm，在最好的情況下我們做了20英尺。

飛思卡爾非常有幫助的應(yīng)用程序工程師指出，雖然印刷電路天線不是很有效，但它們確實(shí)具有便宜的優(yōu)點(diǎn)，并且它們可以很好地用于演示目的 - 所有這些都是正確的。盡管如此，如果飛思卡爾用可以顯示一些增益的表面貼裝替換他們的PC天線，這個(gè)演示系統(tǒng)可能突然成為適用于廣泛的消費(fèi)，商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用的現(xiàn)成解決方案。

德州儀器（TI）eZ430-chronos開(kāi)發(fā)工具

TI的eZ430-Chronos?開(kāi)發(fā)工具（見(jiàn)圖4）是一款功能齊全的無(wú)線開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，巧妙地偽裝成運(yùn)動(dòng)手表。

圖4：TI的eZ430-Chronos開(kāi)發(fā)工具（德州儀器公司提供）。

eZ430-Chronos系統(tǒng)基于CC430F6137 sub-GHz RF SoC，具有96段LCD顯示屏，壓力和高度傳感器，溫度傳感器，電池電壓傳感器和三軸加速度計(jì)。與飛思卡爾套件一樣，Chronos系統(tǒng)包括一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn) - 在這種情況下采用TI的低功耗SimpliciTI?無(wú)線協(xié)議 - 以及一個(gè)基于USB的CC1111無(wú)線接口連接到PC。

Chronos?系統(tǒng)基于TI的CC430 MCU，它結(jié)合了20 MHz MSP430?MCU;低功耗CC1101 sub-GHz RF收發(fā)器;以及許多智能外設(shè)，包括100 nA比較器，8通道12位ADC，96段LCD控制器和128位AES安全加密/解密協(xié)處理器。為了幫助您快速入門(mén)，該套件包括免費(fèi)版本的TI Code Composer Studio?和適用于MSP430的IAR嵌入式Workbench?;適用于SimpliciTI，BM Innovations的BlueRobin?，W-MBUS和6LoPAN的RF堆棧;以及評(píng)論很多的ANSII C代碼中的一些生產(chǎn)就緒的開(kāi)源項(xiàng)目。

CC430F613x（見(jiàn)圖5）將低功耗MSP430 MCU與CC430 RF內(nèi)核相結(jié)合。在工作模式下，芯片在300 MHz至348 MHz范圍內(nèi)工作時(shí)消耗160μA/MHz;待機(jī)模式（LPM3 RTC模式）從389 MHz到464 MHz和779 MHz為2.0μA;關(guān)閉模式（LPM4 RAM保持）在928 MHz時(shí)為1.0μA。利用RX中的無(wú)線電，當(dāng)以915 MHz工作時(shí)，它以250 kbps的數(shù)據(jù)速率吸收15 mA。

圖5：TI CC430F613x功能框圖（德州儀器公司提供）。

運(yùn)動(dòng)傳感由具有數(shù)字SPI和I2C接口的TI CMA3000-D01三軸超低功耗加速度計(jì)處理。該器件具有用戶(hù)可選的±2 g和±8 g測(cè)量范圍以及采樣率和頻率響應(yīng)。功耗為≤70μA，采樣率為100/400 Hz，采樣率為40/10 Hz時(shí)≤11μA。

TI選擇SimpliciTI而不是開(kāi)源協(xié)議可能看起來(lái)很特殊，但有一個(gè)例子。堆棧非常小，適合《8 K的閃存和《1 K的RAM;它是為這種應(yīng)用程序定制設(shè)計(jì)的，它是免版稅的。 SimpliciTI在簡(jiǎn)單的星形網(wǎng)絡(luò)中工作，同時(shí)仍然支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。使用中繼器可以輕松擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，中繼器是通過(guò)使用TI提供的固件重新刷新USB硬件鎖而創(chuàng)建的。一旦新節(jié)點(diǎn)通電，它們就會(huì)快速枚舉并彈出網(wǎng)絡(luò)。 SimpliciTI使用了一個(gè)非?；镜暮诵腁PI，所有這些都在隨附的手冊(cè)和代碼中進(jìn)行了解釋。 SimpliciTI支持睡眠設(shè)備，這一功能可顯著提高傳感器節(jié)點(diǎn)的電池壽命。

Chronos附帶兩個(gè)應(yīng)用程序：一個(gè)允許試驗(yàn)手表功能的控制中心和一個(gè)數(shù)據(jù)記錄程序?？刂浦行某绦颍ㄒ?jiàn)圖6）實(shí)時(shí)顯示加速度計(jì)數(shù)據(jù);允許無(wú)線配置和設(shè)置手表;并允許模擬與心率胸帶的連接。如果您有實(shí)際的胸帶 - 可以購(gòu)買(mǎi) - 該程序使用BlueRobin協(xié)議跟蹤心率，但CC430不能同時(shí)處理兩個(gè)協(xié)議。

圖6：eZ430-Chronos控制中心程序（德州儀器公司提供）。

另一個(gè)提供的程序是數(shù)據(jù)記錄器，可捕獲溫度，海拔高度和電池電壓數(shù)據(jù)。必須重新制作Chronos芯片，將其從手表轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)記錄程序;然后，基于PC的GUI可用于收集和保存選擇用于以后分析的數(shù)據(jù)。但是，GUI會(huì)記錄加速計(jì)數(shù)據(jù)以外的所有內(nèi)容。 GUI DLL的源代碼隨套件一起提供，如果您花時(shí)間，您可以根據(jù)需要重新編程GUI和數(shù)據(jù)記錄器。

TI提供無(wú)線更新功能，因此可將程序下載到Chronos手表中。軟件更新和大多數(shù)更改可以通過(guò)控制程序無(wú)線完成，非常方便。但是，要徹底更改固件 - 例如將手表更改為數(shù)據(jù)記錄器 - 您需要打開(kāi)手表，取出模塊，然后將其連接到編程板。

Chronos套件附帶的GUI沒(méi)有附帶飛思卡爾套件等全套演示應(yīng)用程序，但它提供了許多可以自行編譯和運(yùn)行的示例項(xiàng)目的代碼。為此，您需要使用Code Composer Studio v4.2核心版或IAR Embedded Workbench KickStart 5.10（或更高版本）。兩者都有免費(fèi)版本，可以讓您生成小程序，但如果您想要做更多的事情，許可證費(fèi)用就會(huì)開(kāi)始。套件中有一些程序需要隨工具包提供的IAR工具。所有示例程序都包含CCS和IAR項(xiàng)目文件，并在第一次編譯和運(yùn)行時(shí)順利運(yùn)行。