‌STEVAL-C34KAT2多传感扩展套件技术解析与应用

STMicroelectronics STEVAL-C34KAT2温度传感器扩展套件是一款多传感扩展套件，配备STEVALC34AT02扩展板和柔性电缆。ISM330IS传感器焊接在小型25mm x 25 mm板的中心。STTS22H温度传感器位于PCB侧，通过vias与PCB底部裸露焊盘热耦合。

数据手册：*附件：STMicroelectronics STEVAL-C34KAT2温度传感器扩展套件数据手册.pdf

STMicroelectronics ISM330IS是一款系统级封装器件，具有三轴数字加速度计和三轴数字陀螺仪，在高性能模式下电流达0.59mA。它还具有不间断低功耗特性，可在工业和物联网解决方案中实现最佳运动效果。ISM330IS内置ST处理类别智能传感器处理单元 (ISPU)，支持依赖传感器数据的实时应用。ISPU是一款超低功耗、高性能的可编程内核，可在边缘执行信号处理和AI算法。ISPU的主要优势是C编程和增强的生态系统，包含库和第三方工具/IDE。

特性

• 三轴加速度计，具有可选满量程：±2/±4/±8/±16g
• 三轴陀螺仪，具有可选满量程：±125/±250/±500/±1000/±2000dps
• 嵌入式ISPU，具有超低功耗、高性能的可编程内核，可在边缘执行信号处理和AI算法，实现无缝数字生命体验
• 低功耗：高性能模式下为0.59mA，低功耗模式下为0.46mA（仅限陀螺仪 + 加速度计，不含ISPU）
• • 通过中断引脚可编程阈值
  • 超低电流：1.75µA（单次模式）
  • 工作温度范围：-40°C至+125°C
• 底部裸露焊盘以改善温度传感器的热耦合
• 电源输入：1.8V至3.3V

示意图

STEVAL-C34KAT2多传感扩展套件技术解析与应用‌

一、核心器件与特性

1. ‌ iNEMO惯性模块（ISM330IS） ‌
   • ‌运动感知能力‌：
     • 3轴加速度计：全量程可配置（±2/±4/±8/±16 g）
     • 3轴陀螺仪：角速度测量范围达±125至±2000 dps
   • ‌ 嵌入式智能传感器处理单元（ISPU） ‌：
     • 支持边缘端实时执行信号处理与AI算法，可直接运行C语言编写的自定义程序。
     • 功耗优化：高性能模式下功耗仅0.59 mA（加速度计+陀螺仪），低功耗模式降至0.46 mA。
2. ‌ 高精度温度传感器（STTS22H） ‌
   • ‌测量精度‌：±0.5°C（-40至+125°C工作范围）
   • ‌超低功耗‌：单次采样模式电流低至1.75 µA
   • ‌中断功能‌：支持可编程温度阈值报警，通过中断引脚实时响应。
3. ‌系统级特性‌
   • 供电电压：1.8 V至3.3 V
   • 热耦合设计：温度传感器通过PCB底部露铜与过孔实现高效热传导。

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二、硬件架构与接口设计

1. ‌扩展板结构‌
   • 尺寸25×25 mm，搭载34针板对FPC连接器，兼容STEVAL-STWINBX1评估板。
   • 安装方式：支持4孔机械固定或双面胶粘贴，适用于振动分析场景。
2. ‌通信接口‌
   • ‌SPI接口‌：用于ISM330IS数据传输（支持CS、CLK、MOSI、MISO信号）
   • ‌I²C/SMBus 3.0‌：用于STTS22H配置与数据读取（设备地址：0111000b）
   • 中断引脚：U1_INT1/U1_INT2（惯性模块）与U2_INT（温度传感器）
3. ‌电路保护‌
   • ESD防护：集成ESDALC6V1-1M2静电保护器件。
   • 电源滤波：多级电容网络（10 μF、100 nF、330 pF）保障信号稳定性。

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三、典型应用场景

1. ‌工业传感器与预测性维护‌
   • 通过ISM330IS实时监测设备振动数据，结合ISPU运行异常检测算法，提前预警机械故障。
   • STTS22H同步采集温度数据，辅助分析设备热管理状态。
2. ‌物联网边缘计算‌
   • ISPU支持在传感器端直接处理数据，减少云端传输带宽需求。
   • 适用于资产追踪、智能仓储等低功耗场景。
3. ‌工厂自动化‌
   • 高精度运动捕捉与温度监测能力，适用于机器人运动控制、环境监控系统。

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四、设计要点与优化建议

1. ‌功耗管理‌
   • 根据应用需求切换ISM330IS的工作模式，动态平衡性能与功耗。
   • 利用STTS22H的单次采样模式，在非连续监测场景中进一步降低能耗。
2. ‌热设计考量‌
   • 确保设备外壳与扩展板底部露铜充分接触，以提升温度测量准确性。
3. ‌算法部署‌
   • 通过STM32Cube生态（如FP-SNSDATALOG2软件包）快速开发ISPU程序，实现边缘智能。