实现SFLP和MLC融合，意法半导体LSM6DSV32X为高端消费电子赋能

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）作为惯性定位技术的核心设备，随着物联网、人工智能等技术的不断成熟，IMU（惯性测量单元）的应用场景进一步拓展，市场需求持续增长。根据市场调研机构Yole 的统计数据，全球IMU市场规模有望从2018年的13.79亿美元、12.04亿颗增长至2027年的27.92亿美元、22.82亿颗，其中汽车和消费电子是主要的应用领域。

在2024年上海世界移动通信大会（MWC上海）期间，电子发烧友网记者在意法半导体（ST）展台上，看到了该公司基于LSM6DSV32X这颗IMU新品打造的demo演示，现场感受了这颗IMU上的SFLP（SensorFusion Low Power，低功耗传感器融合）等创新技术，并与意法半导体中国区MEMS Sensor产品部市场部经理刘轶就LSM6DSV32X器件创新和应用创新进行了深入交流。
 

意法半导体中国区MEMS Sensor产品部市场部经理刘轶（左一）
电子发烧友网记者现场拍摄

高性能、低功耗6轴小型IMU

IMU的基本工作原理是利用陀螺仪和加速度计测量载体在惯性参考系下的角速度和加速度，并对时间进行积分以计算载体的速度和位移，从而了解物体的位置变化和移动方向。因此，加速度计和陀螺仪是IMU的核心。
 
意法半导体LSM6DSV32X是该公司打造的第三代消费类传感器，集成一个满量程32g的加速度计和一个满量程4000 dps的陀螺仪，可测量高强度的运动和撞击，包括自由落体高度估算。刘轶在demo展示时指出，LSM6DSV32X内部自带校准功能，能够消除陀螺仪零偏的影响，保障器件输出数据的准确性。
 

LSM6DSV32X demo演示，电子发烧友网记者现场拍摄

 
在产品设计上，意法半导体对LSM6DSV32X进行了大量的创新，包括内置SFLP技术，内置机器学习核心（MLC），以及采用三通道架构等。
 
SFLP技术能够以节能的方式结合加速度计和陀螺仪的数据，值得注意的是，这个过程无需MCU介入，传感器融合算法固化在Sensor里。刘轶表示，SFLP技术让LSM6DSV32X能够提供“不间断”的低功耗体验，执行3D方位跟踪算法时功耗仅为30μA，高性能模式下其功耗也只有550μA，可以给高端消费电子应用带来极致的高性能和低功耗体验。
 
意法半导体拥有一系列内置MLC和基于决策树的AI算法的智能传感器，LSM6DSV32X就属于这个产品系列。并且，LSM6DSV32X内置可编程有限状态机（FSM），用于加速度计、陀螺仪和外部传感器数据处理，速率高达960Hz。因此，这款IMU支持自适应自配置（ASC）特性，支持FSM根据检测到特定运动模式或MLC中配置的特定决策树的输出，实时自动重新配置器件，以持续优化传感器的性能和功耗，这个过程无需主机处理器的任何干预。刘轶指出，“将MLC嵌入到IMU是意法半导体的首创，这个MLC核能够同时生成4个决策树，可以不停地收集数据，然后对数据进行训练，最终将结果发送给外部的MCU或处理器，这样就可以完成传感器的实时配置。”
 
LSM6DSV32X针对用户界面、OIS和EIS采用三通道架构，并且是三个具有专用的配置、处理和滤波功能的独立通道，能够分别处理加速度数据和角速度数据。刘轶称，“在过往的IMU中，用户界面使用一个通道，OIS和EIS复用一个通道。目前OIS的需求越来越多，因此我们在LSM6DSV32X中为OIS单独开设了一个通道。并且，用户界面、OIS和EIS对陀螺仪和加速度计的量程要求也不一样，而LSM6DSV32X可以在三个独立通道中输出数据，实现不同量程的同时使用。”另外，该器件嵌入Qvar（电荷变化检测），用于用户界面功能，如轻击、双击、三击、长按压或L/R-R/L滑动。
 
除了高性能和低功耗之外，意法半导体LSM6DSV32X也是一款小型化器件，采用2.5mm x 3mm x 0.83mm 14引脚LGA封装，非常小巧。
 

帮助高端消费电子实现差异化功能

上述内容提到，意法半导体LSM6DSV32X可测量高强度的运动和撞击，包括自由落体高度估算。在实际应用中，这颗IMU让开发者能够在可穿戴设备、资产跟踪器以及工人碰撞和跌倒警报器等应用上开发更多新功能，延长电池续航时间。
 
刘轶对此举了几个典型的创新案例。首先是在可穿戴设备市场，LSM6DSV32X可用于运动跟踪、手势检测等。刘轶表示，“目前，LSM6DSV32X在可穿戴领域已经形成客户订单的小批量交付，包括智能手表、xR等应用方向。对于可穿戴设备而言，其处理器性能相对来说并不那么强大，LSM6DSV32X为这些设备带来边缘计算的AI能力，可以实现更好的差异化功能创新。”
 
第二个是在智能手机市场，LSM6DSV32X可以用于跌落检测、折叠屏检测、车祸报警等。刘轶指出，“当前热门的折叠屏手机，上下折叠和左右折叠，手机提供内容的方式是不同的，高精度的LSM6DSV32X可以准确地获取这些状态量，以提供更好的用户体验。”
 
第三个是在PC市场，LSM6DSV32X可以用于跌落检测、使用状态检测和屏幕开关检测等。刘轶介绍说，“LSM6DSV32X可以准确检测到消费者目前使用PC的状态。如果是放在腿上，用户可能是临时使用或者在出差，这颗IMU就会提醒PC处理器以低功耗状态提供功能，以延长待机时间；如果是放在桌子上，大概率就是正常的办公，这颗IMU会提醒PC处理器以高性能状态运行。”
 

结语

作为意法半导体第三代消费类传感器的代表产品，LSM6DSV32X这颗IMU在高精度检测之外，提供MLC、FSM、SFLP和嵌入Qvar等创新技术，并不需要主机处理器的干预就可以实现很多智能化、差异化的功能创新，为高端消费电子带来了出色的边缘计算能力。