‌STMicroelectronics X-NUCLEO-IKS4A1 运动与环境传感器评估板技术解析

STMicroelectronics X-NUCLEO-IKS4A1 STM32 Nucleo扩展板是一款运动MEMS和环境传感器评估板套件，包括主板X-NUCLEO-IQS4A1（设有运动MEMS和环境传感器）以及可拆卸附加板STEVAL-MKE001A（设有Qvar滑动电极）。该扩展板支持应用开发，具有传感器集线器（(LSM6DSO16IS和LSM6DSV16X）、相机模块集成和Qvar触摸/滑动手势（通过配备的电极）等特性。还可以将存在和运动检测与红外传感器集成。

数据手册：*附件：STMicroelectronics X-NUCLEO-IKS4A1 STM32 Nucleo扩展板数据手册.pdf

特性

• 提供DIL 24引脚插座，用于额外的MEMS适配器和其他传感器
• 适用于所有传感器的免费、全面的开发固件库和示例，兼容STM32Cube固件
• 配备Qvar触摸/滑动电极
• 可在LSM6DSO和LSM6DSV16X上提供^I2C^传感器集线器特性
• MIPI I ^3C^ ®兼容，用于与LIS2DUXS12、LSM6DSV16X和LPS22DF通信
• 兼容 STM32 Nucleo 板
• 配有Arduino UNO R3连接器
• 通过aux SPI (3/4w) 耦合LIS2DUXS12，为外部相机模块应用提供接口
• 符合RoHS指令、WEEE和UKCA标准

示意图

STMicroelectronics X-NUCLEO-IKS4A1 运动与环境传感器评估板技术解析‌

产品概述

X-NUCLEO-IKS4A1是一款专为STM32 Nucleo开发板设计的运动MEMS和环境传感器扩展板套件。该评估板为开发者提供了完整的多传感器集成解决方案，支持惯性测量、环境监测、智能传感处理等先进功能。

核心传感器配置

‌高性能惯性测量单元‌

‌LSM6DSO16IS‌ - iNEMO惯性模块

• 集成3轴加速度计（±2/±4/±8/±16 g量程）
• 集成3轴陀螺仪（±125/±250/±500/±1000/±2000 dps量程）
• 内置ISPU智能传感器处理单元
• 支持始终运行的传感器数据采集

‌LSM6DSV16X‌ - 高端6轴IMU

• 3轴加速度计（±2/±4/±8/±16 g）
• 3轴陀螺仪（±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps）
• 嵌入式传感器融合算法
• AI功能支持
• Qvar电荷变化检测技术

‌环境传感套件‌

‌LPS22DF‌ - 数字纳米压力传感器

• 低功耗、高精度MEMS压力传感器
• 260-1260 hPa绝对数字输出气压计
• 高精度压力测量能力

‌SHT40AD1B‌ - 数字温湿度传感器

• 精确测量相对湿度和温度
• 工业级精度标准

‌STTS22H‌ - 温度传感器

• 低电压、超低功耗设计
• 0.5°C测量精度（-40°C至+125°C范围）

‌辅助传感模块‌

‌LIS2MDL‌ - 数字3轴磁力计

• ±50高斯测量范围
• 高精度磁场检测

‌LIS2DUXS12‌ - 超低功耗3轴加速度计

• ±2/±4/±8/±16 g量程
• 集成Qvar、AI和抗锯齿功能

主要技术特性

‌智能处理能力‌

• ‌双传感器Hub架构‌：LSM6DSO16IS和LSM6DSV16X均具备I²C传感器hub功能
• ‌ISPU单元‌：在LSM6DSO16IS中集成的智能处理单元，支持本地算法执行
• ‌AI功能‌：在LSM6DSV16X和LIS2DUXS12中嵌入人工智能处理能力

‌通信接口多样性‌

• ‌MIPI I3C®兼容性‌：LIS2DUXS12、LSM6DSV16X和LPS22DF支持先进通信协议
• ‌SPI接口‌：提供高速串行通信能力
• ‌多I²C总线‌：支持STM32_I2C、SENS_I2C、HUB2_I2C并行运行

‌扩展性与灵活性‌

• ‌DIL 24针插座‌：支持额外的MEMS适配器和其他传感器扩展
• ‌Arduino UNO R3连接器‌：广泛的硬件兼容性
• ‌工业连接器‌：支持IR传感器（STHS34PF80）应用开发
• ‌外部相机模块接口‌：通过辅助SPI（3/4线）与LIS2DUXS12耦合

应用开发优势

‌Qvar触摸/滑动手势‌

板载配备Qvar swipe电极，支持：

• 电荷变化检测
• 非接触式手势识别
• 触摸传感应用

‌红外传感集成‌

通过工业连接器支持存在和运动检测功能，可与外部MEMS同时连接使用。

‌开发资源支持‌

• 免费全面的开发固件库
• 所有传感器的完整示例代码
• 兼容STM32Cube firmware生态系统

硬件架构设计

‌电源管理‌

• ‌LDK130M-R稳压器‌：提供1.8V稳定电源
• 可调输出电压：Vout = 0.8*(1+R3/R4)
• 多重滤波电路确保传感器供电质量

‌信号路由系统‌

• ‌电平转换器‌：采用NXS0108BQX芯片，支持1.8V与3.3V信号转换
• ‌灵活的I2C总线路由‌：通过跳线选择环境传感器的通信主控
• ‌中断信号管理‌：多路中断信号通过选择器灵活路由