智能手机和平板电脑等手持设备有触摸屏和许多功用按键,为了节约电能,假如用户在必定时刻内没有操作触屏或按键,不论是否在运动,显示屏就会主动封闭;如用户想要再运用设备,就必须按按键翻开屏幕。
一个数字MEMS加快度计一般有一个到两个中止输出引脚,可以衔接外部微处理器的I/O引脚。加快度计可装备成后台监督加快度或运动,一起微处理器可以处理其它使命或进入低功耗的睡觉形式。当加快度计检测到一个中止信号时,微处理器将会从睡觉形式唤醒,查看是否需求处理这个中止请求。
本文论说运用加快度计的一个中止引脚履行唤醒和非运动检测并主动翻开和封闭屏幕的办法。微处理器只需监测加快计中止输出引脚脉冲沿跳变,而无需读取中止信号源的寄存器。本文还附有加快度计装备代码示例。
1. 前语
MEMS加快度计可输出不同类型的中止信号,例如,数据安排妥当、自由落体、竖屏/横屏旋转、单击-双击、冲击力检测等[1]。某些加快度计还内置唤醒和无运动检测功用,可以依据运动强度,在低功耗的低输出速率(ODR)和正常形式的高数据速率之间主动转化,可是,这项功用只节约加快度计自身的功耗。
某些微处理器有两个或更多个GPIO引脚,用户可运用加快度计的两个中止输出引脚完成唤醒和运动检测两项功用。不过,在某些状况下,微处理器只需一个GPIO引脚用作中止处理,而用户想还用一个中止引脚完成两项功用。
下面咱们论说如安在一个中止输出引脚上运用高通滤波器(HPF)和主动落体AND逻辑来检测唤醒运动和无运动条件,微处理器无需参加检测进程。当微处理器收到加快度计中止信号的上升沿,表明手持设备处于非运动状况,收到下降沿时,表明设备处于运动状况。
2. 硬件衔接
图1是加快度计与主处理器或微控制器的典型硬件衔接图。在初始化进程中经过I2C或SPI上电时,主处理器只需装备一次加快度计。然后,加快度计就会在后台接连监测运动事情,功耗十分低。
加快度计的INT1引脚是推挽输出,默许高电平有用。用户可依据自己的实践运用将其改为开漏输出或低电平有用。当高电平有用时,INT1引脚的最低电压是0.9 * Vdd_IO,而低电平有用时,最高电压是0.1 * Vdd_IO。加快度计Vdd_IO可以与主处理器的数字IO电压Vcc_IO灵敏匹配。假如主处理器只需一个电源,可将加快度计的Vdd和Vdd_IO连在一起,直接连到电源。
图1:主处理器与加快度计之间的硬件衔接
假如手持设备在停止状况超越规则时刻,加快度计将会经过INT1引脚宣布从低电平向高电平跳变的上升沿中止信号,主处理器将会封闭其它元器件,进入睡觉省电形式。
只需检测到运动事情,加快度计就会发送一个从高电平向低电平跳变的下降沿的中止信号。然后,主处理器被唤醒,并翻开其它元器件,使设备正常作业。
假如手持设备在正常作业形式下坚持运动状况,加快度计INT1引脚上的中止信号坚持低电平。假如手持设备在任何歪斜方位始终坚持停止状况,则加快度计中止信号始终坚持高电平。因而,主处理器可以定时读取加快度计INT1引脚的电平,再次查看手持设备处于停止状况仍是运动状况。
3. 代码示例
意法半导体开发的LIS3DH数字加快度计代码示例[2]
// IniTIalize accelerometer in the host processor. It only needs to be executed one TIme after power up in iniTIalizaTIon routine.
INT1_CFG装备与自由落体事情检测相同,不同之处是:(1) 自由落体中止无需使能HPF;(2) 自由落体时长在毫秒范围内。5秒相当于自由落体间隔122.5米,手持设备很少呈现这种状况。
上述代码示例如图2所示。
图2:加快度计INT1逻辑
● 当手持设备在任何歪斜方位坚持停止状况超越5秒时,加快度计INT1引脚从低电平跳变高电平,由于高通滤波器使能后,X/Y/Z轴加快度一起在±125mg THS内。
● 手持设备的自由落体事情不会触发INT1引脚从低电平跳变高电平,由于X/Y/Z轴加快度一起在±125mg THS内的时刻少于5秒。
● 假如由于运动的原因,X、Y和Z中任何一轴的加快度超越±125mg,且设备持续坚持运动状况,INT1引脚就会从高电平跳变低电平。
● 假如设备进入停止状况还不到5秒再次进入运动状况,则INT1引脚持续坚持低电平,假如设备再次停止,5秒时长将开端从50LSB倒计时,到0LSB停止,输出数据速率为10Hz。
4. 定论
内置HPF和自由落体检测功用的加快度计可以从一个中止引脚为微处理器供给牢靠的唤醒和无运动检测中止信号。加快度计后台作业,无需微处理器参加。用户可按照自己的运用规划灵敏装备加快度计的门限值和时长参数。在功耗方面,该解决方案的能效高于运用触摸屏、按键和微处理器定时器开闭屏幕的办法。
5. 参考文献
1. STMicroelectronics, Inc.
J. Esfandyari et al, “Applying the interrupt features of a MEMS accelerometer”, EETimes, December, 2011
2. STMicroelectronics, Inc.
AN3308: LIS3DH: MEMS digital output motion sensor ultra low-power high performance 3-axis “nano” accelerometer (http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/application_note/CD00290365.pdf?s_searchtype=keyword)