拓展智能系統(tǒng)市場(chǎng) ST劍指聯(lián)網(wǎng)智能感知(一)

第一代消費(fèi)電子MEMS傳感器驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)感知應(yīng)用最初只用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，如游戲控制臺(tái)和首批智能手機(jī)?，F(xiàn)在，智能感知應(yīng)用被廣泛用于所有的電子應(yīng)用領(lǐng)域：定位導(dǎo)航、工業(yè)控制、樓宇自動(dòng)化以及醫(yī)療保健。 智能傳感器是現(xiàn)實(shí)“模擬”世界與電子數(shù)字世界之間的交互界面。意法半導(dǎo)體提供用戶開發(fā)智能感知整體解決方案所需的各種器件。智能感知方案由下列模塊組成：運(yùn)動(dòng)識(shí)別、環(huán)境傳感器、低功耗微控制器、用戶界面和通信接口。

　　消費(fèi)電子、工業(yè)控制、能源計(jì)量及醫(yī)療儀器，所有電子產(chǎn)品都在提高本身的智能化程度，這歸功于電子系統(tǒng)大規(guī)模引入嵌入式智能感知、數(shù)字管理和聯(lián)網(wǎng)功能。因此，今后幾年，傳感器特別是MEMS產(chǎn)品將是半導(dǎo)體市場(chǎng)上最有前景的技術(shù)，據(jù)IHS iSuppli預(yù)測(cè)，2016年銷售收入預(yù)計(jì)達(dá)到125億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率CAGR達(dá)到9.7%，而整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)的CAGR預(yù)計(jì)僅為4.5%。

　　智能感知平臺(tái)

　　本文所述智能感知平臺(tái)由五個(gè)主要模塊組成，如圖1所示：該智能感知平臺(tái)是一個(gè)先進(jìn)智能感知應(yīng)用的完整解決方案。

　?。?）運(yùn)動(dòng)MEMS：加速度計(jì)、磁強(qiáng)計(jì)、陀螺儀（或iNEMO慣性傳感器模塊和數(shù)字羅盤模塊）

　　（2）環(huán)境傳感器：溫度傳感器和濕度傳感器

　?。?）系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理：低功耗8/32位微控制器

　?。?）數(shù)據(jù)接口：ZigBee、低功耗藍(lán)牙（ BLE）、低于1GHz的射頻、以太網(wǎng)

　?。?）用戶界面：觸摸屏、觸控鍵和近距離檢測(cè)傳感器

　　運(yùn)動(dòng)MEMS模塊是一個(gè)9自由度的運(yùn)動(dòng)感知級(jí)，由3軸數(shù)字陀螺儀（L3GD20）、系統(tǒng)級(jí)封裝數(shù)字羅盤（LSM303DLHC）模塊和3軸數(shù)字磁強(qiáng)傳感器組成。陀螺儀用于測(cè)量角速度，最大量程±2000°/s ；數(shù)字羅盤模塊集成3軸數(shù)字線性加速度傳感器，能夠測(cè)量線性加速度，最大量程±16g；3軸數(shù)字磁強(qiáng)傳感器的量程為8.1 Gauss。意法半導(dǎo)體的產(chǎn)品組合還包括單封裝3軸數(shù)字或模擬加速度計(jì)（LIS3DH），最大量程±24g。

　　圖1：典型的智能感知平臺(tái)框圖

　　在環(huán)境傳感器模塊內(nèi)，MEMS壓力代表運(yùn)動(dòng)識(shí)別的第10個(gè)自由度。事實(shí)上，因?yàn)?60－1260mbar的絕對(duì)量程和0.020 mbar分辨率，壓力傳感器（LPS331AP）能夠識(shí)別海拔高度，例如，室內(nèi)導(dǎo)航的樓層位置。壓力濕度二合一傳感器（開發(fā)中）的絕對(duì)量程0-100%RH，分辨率 》 0.05% RH，以及模擬或數(shù)字溫度傳感器（STTS751， STLM20），是環(huán)境監(jiān)測(cè)智能感知解決方案的重要組件。

　　數(shù)據(jù)接口模塊有四個(gè)不同的解決方案：功耗藍(lán)牙（BLE）（控制器開發(fā)中），兼容Bluetooth 4.0標(biāo)準(zhǔn)，工作頻率2.45 GHz，傳輸速率大約200kbit/s。

　　ZigBee產(chǎn)品（STM32W）兼容IEEE 802.15.4無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（WPAN），美國(guó)和澳大利亞的工作頻率為915 MHz，歐洲為868 MHz，世界其它地區(qū)為2.4 GHz。數(shù)據(jù)傳輸速率為20－900 Kbs/s。

　　另一個(gè)射頻產(chǎn)品是功耗極低的無線收發(fā)器，工作頻率低于1 GHz，（SPIRIT1）能夠工作在不同的頻帶，支持不同的調(diào)制方法：2-FSK、GFSK、OOK、ASK和MSK。

　　線纜接口采用快速以太網(wǎng)，這是業(yè)界最廣泛使用的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。意法半導(dǎo)體產(chǎn)品（STE100P）是一個(gè)10/100 Mbps收發(fā)器，兼容IEEE802.3u