剖析ST高精度MEMS倾角仪，竟然用上了机器学习？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）5月24日，意法半导体（ST）在其官方微信公众号上推送了一款产品——高精度MEMS倾角仪。和我们熟悉的倾角仪或者倾角传感器不同，这款器件配备了机器学习核心（MLC），智能化水平明显提升。
 

图源：ST

 
倾角仪又称角度仪、电子式角度仪，可输出相对于水平面的俯仰角、横滚角以及三轴方向加速度等数据，其工作原理是基体中的轴往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少。
 
也会有一些厂商将倾角仪叫测斜仪，或者斜角传感器，总之就是基于重力来测量物体的斜度或角度。在实际的应用过程中，倾角仪只需要简单安装，并不需要其他特定的外围结构，然后就可以在物体内部通过加速度变量进行测量，再通过合适的接口将测量数据输出。
 
由于器件参数的不同，倾角仪也会有很多种类，比如器件内的轴体会分为单轴和双轴；从实现方式上会有MEMS、基于流体和电位计设计之分；输出信号类型上，有模拟和数字的不同，由于是单体直接工作，倾角仪会分为水平和垂直的安装方式；当然，即便上述的参数都相同，由于面向不同的领域，也会有封装类型的不一样。
 
不过，通过查看ST高精度MEMS倾角仪之后，你会发现，未来的倾角仪就要有常规和智能化的区分了。在ST的推文中，IIS2ICLX被描述成是一款独特的高精度MEMS倾角仪，因为它能够通过机器学习核心（MLC）进行观察、思考和行动。
 
我们从ST的官网上先看一下这款器件的其他规格参数，IS2ICLX具有±0.5/±1/±2/±3g的可选满量程，能够通过I²C或SPI数字接口向应用程序提供测量的加速度。该器件基于MEMS工艺打造，在硅晶片上生产惯性传感器和致动器，IC接口采用CMOS工艺制造，允许高集成度设计专用电路，该电路经过修整以更好地匹配传感元件的特性。
 
此外，IS2ICLX具有超低噪声、高稳定性和可重复性等特性，系统噪声仅有15 µg/√Hz，功耗为0.42 mA，2轴提供全性能，拥有卓越的温度稳定性 (<0.075 mg/°C) 和可重复性。
 
上述都是比较常规的参数配置，这些我们在其他厂商的倾角仪产品上也能够看到，现在说说这款器件的智能化。IIS2ICLX 是一款具有嵌入式机器学习能力的两轴高精度倾角仪，提供多种嵌入式功能，比如可编程FSM、机器学习核心、传感器集线器、FIFO、事件解码和中断等。在产品的技术手册中我们看到，由于具有智能化的能力，IIS2ICLX可以配置为生成由用户定义的运动模式激活的中断信号。为此，多达16个嵌入式有限状态机可以独立编程进行运动检测和解码。同时，IIS2ICLX允许用户通过可编程有限状态机处理来自加速度计和一个外部传感器的数据
 
通过下方ST给出的展示图能够看到，通过这颗嵌入式的专门应用于机器学习的核心，IIS2ICLX允许一些运行在应用处理器中的算法移动到MEMS传感器，当运动、压力、温度、磁数据等可识别变量通过输入接口进入之后，专用的可配置计算块过滤输入数据，过滤条件可以由用户自行定义，这无疑增加了整个系统的灵活性，并在使用过程中具有更高的效率。
 

 

图源：ST

 
根据介绍，IIS2ICLX机器学习处理的结果可以在专用的输出寄存器中随时从应用程序处理器读取，机器学习核心可以配置为在结果发生更改时生成中断。
 
当然，IIS2ICLX并不是一颗新品器件，但确实给行业带来了巨大的变化，将ST智能化传感器的能力引入到了倾角仪领域。根据相关报道，IIS2ICLX是2021 年度传感器创新产品奖中“工业传感器”领域的得主，是工业4.0应用中健康检测和倾角检测的理想选择。