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加速度传感器的7大不同应用场景

加速度传感器有两种：一种是角加速度传感器，是由陀螺仪改进过来的。另一种就是线加速度传感器。它也可以按测量轴分为单轴、双轴和三轴加速度传感器。现在，加速度传感器广泛应用于游戏控制、手柄振动和摇晃、汽车制动启动检测、地震检测、工程测振、地质勘探、振动测试与分析以及安全保卫振动侦察等多种领域。下面就举例几种应用场景，更好的认识加速度传感器。三轴加速度传感器的应用1、车身安全、控制及导航系统中的应用加速度传感器已被广泛应用于汽车电子领域，主要集中在车身操控、安全系统和导航，典型的应用如汽车安全气囊（Airbag）、ABS防抱死刹车系统、电子稳定程序（ESP）、电控悬挂系统等。目前车身安全越来越得到人们的重视，汽车中安全气囊的数量越来越多，相应对传感器的要求也越来越严格。整个气囊控制系统包括车身外的冲击传感器（Satellite Sensor）、安置于车门、车顶，和前后座等位置的加速度传感器（G-Sensor）、电子控制器，以及安全气囊等。电子控制器通常为16位或32位MCU，当车身受到撞击时，冲击传感器会在几微秒内将信号发送至该电子控制器。随后电子控制器会立即根据碰撞的强度、乘客数量及座椅/安全带的位置等参数，配合分布在整个车厢的传感器传回的数据进行计算和做出相应评估，并在最短的时间内通过电爆驱动器（Squib Driver）启动安全气囊保证乘客的生命安全。通常仅靠ABS和牵引控制系统无法满足车辆在弯曲路段上的行车安全要求。该场合下电子稳定性控制系统 (ESC) 就能够通过修正驾驶员操作中的转向不足或过度转向，来控制车辆使其不偏离道路。该系统通过使用一个陀螺仪来测量车辆的偏航角，同时用一个低重力加速度传感器来测量横向加速度。将所得测量数据与通过行驶速度和车轮倾斜角两项数据计算得到的结果进行比对，从而调整车辆转向以防止发生侧滑。除了车身安全系统这类重要应用以外，目前加速度传感器在导航系统中的也在扮演重要角色。其主要利于GPS卫星信号实现定位。而当进入卫星信号接收不良的区域或环境中，如遂道、高楼林立、丛林地带，就会因失去信号而丧失导航功能。基于MEMS技术的3轴加速度传感器配合陀螺仪或电子罗盘等元件一起可创建方位推算系统（DR， Dead Reckoning），对GPS系统实现互补性应用。2、硬盘抗冲击防护目前由于海量数据对存储方面的需求，硬盘和光驱等元器件被广泛应用到笔记本电脑、手机、数码相机/摄相机、便携式DVD机、PMP等设备中。便携式设备由于其应用场合的原因，经常会意外跌落或受到碰撞，而造成对内部元器件的巨大冲击。为了使设备以及其中数据免受损伤，越来越多的用户对便携式设备的抗冲击能力提出要求。一般便携式产品的跌落高度为1.2~1.3米，其在撞击大理石质地面时会受到约50KG的冲击力，硬盘等高速旋转的器件却在此类冲击下显得十分脆弱。如果在硬盘中内置3轴加速度传感器，当跌落发生时，系统会检测到加速的突然变化，并执行相应的自我保护操作，如关闭抗震性能差的电子或机械器件，让磁头复位，以减少硬盘的受损程度。3、消费产品中的创新应用3轴加速度传感器为传统消费及手持电子设备实现了革命性的创新空间。其可被安装在游戏机手柄上，作为用户动作采集器来感知其手臂前后、左右，和上下等的移动动作，并在游戏中转化为虚拟的场景动作如挥拳、挥球拍、跳跃、甩鱼竿等，把过去单纯的手指运动变成真正的肢体和身体的运动，实现比以往按键操作所不能实现的临场游戏感和参与感。此外，3轴加速度传感器还可用于电子计步器，人在走动的时候会产生一定规律性的振动，而加速度传感器可以检测振动的过零点，从而计算出人所走的步或跑步所走的步数，从而计算出人所移动的位移。并且利用一定的公式可以计算出卡路里的消耗。为电子罗盘（3D Compass）提供补偿功能，如果不带倾斜校正的电子指南针，需要用户水平放置。而利用加速度传感器可以测量倾角的这一原理，可以对电子指南针的倾斜进行补偿。也可用于数码相机的防抖，检测手持设备的振动/晃动幅度，当振动/晃动幅度过大时锁住照相快门，使所拍摄的图像永远是清晰的。3轴加速度传感器的应用范围很广，还能用于手持设备的姿态识别和UI操作。例如借助3轴加速度传感器，手持设备可实现画面自动转向。设备显示的画面和信息会根据用户的动作而自动旋转。其通过内部传感器对重力向量的方向检测来确定设备处于水平或垂直状态，并自动调整显示状态，给用户带来方便。4、趣味性扩展功能3轴加速度传感器对用户操控动作的转变还可转化为许多趣味性的扩展功能上，如虚拟乐器、虚拟骰子游戏，以及“闪讯”（Wave Message）等。虚拟乐器内置的加速度传感器可检测用户对手持设备的挥动来控制乐器的节奏和音量等；骰子游戏也采用类似的原理，通过对挥动等动作的感知来控制虚拟骰子的旋转速度，并借助内部数学模型抽象的物理定律决定其停止的时间。　“闪讯”是一个更富有想象力的应用，用户可利用此功能在空中进行文字编辑。“闪讯”即让手持设备通过加速度传感器捕捉用户在空中模拟写字的快速动作，主要适合较暗的环境下使用。手持设备上会安装发光的LED，由于人眼视网膜的视觉暂留现象，其在空中挥动的动作会在其眼中留下短暂的连续画面，完成写字的所有动作笔顺。随着MEMS微电子机械系统技术在传感器领域中的广泛应用，使得加速度传感器的体积变得更加轻便、性能得到明显提升。MEMS加速度传感器在医疗可穿戴设备上的应用随着可穿戴智能设备的发展，特别是医疗可穿戴智能设备，主要依靠的是微型化的各种MEMS陀螺仪、加速度传感器等的运用，用来检测到穿戴者的身体各项信息。例如， MEMS传感器在无创胎心检测中的应用。检测胎儿心率是一项技术性很强的工作，由于胎儿心率很快，在每分钟l20～160次之间，用传统的听诊器甚至只有放大作用的超声多普勒仪，用人工计数很难测量准确。此外，超声振动波作用于胎儿，会对胎儿产生很大的不利作用尽管检测剂量很低，也属于有损探测范畴，不适于经常性、重复性的检查及家庭使用。这时，MEMS加速度传感器，便可以提供一种无创胎心检测方法，研制出一种简单易学、直观准确的介于胎心听诊器和多普勒胎儿监护仪之间的临床诊断和孕妇自检的医疗辅助仪器。通过加速度传感器将胎儿心率转换成模拟电压信号，经前置放大用的仪器放大器实现差值放大。然后进行滤波等一系列中间信号处理，用A/D转换器将模拟电压信号转换成数字信号。通过光隔离器件输入到单片机进行分析处理，最后输出处理结果。加速度传感器的其他应用高压导线舞动的监测目前国内对导线舞动监测多采用视频图像采集和运动加速度测量两种主要技术方案。前者在野外高温、高湿、严寒、浓雾、沙尘等天气条件下，不仅对视频设备的可靠性、稳定性要求很高，而且拍摄的视频图像的效果也会受到影响，在实际使用中只能作为辅助监测手段，无法定量分析导线运动参数；而采用加速度传感器监测导线舞动情况，可定量分析输电导线某一点上下振动和左右摆动的情况，能测出导线直线运动的振幅和频率。新型地震加速度传感器采用传感器和控制系统一体化的设计，传感器采用低功耗微型电子电容式加速度传感器，控制系统使用嵌入式系统，配置了数据采集、电源、授时、通信等模块，具备有线、无线的多种通信功能，可以在室内外进行大量的布设，通过多种方式联网，可及时将数据传回处理中心进行实时处理。全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势。各国竞相加速新一代传感器的开发和产业化，新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，加速度传感器市场作为其中重要的一种类型，也将得到更广泛的应用！

2018-09-18 11:48

模型是数字世界与物理世界连接的桥梁

没有“模型”作为基础的话，那么这些概念将无法真正落地，因为模型是数字世界与物理世界连接的桥梁，另一方面，仿真技术使得在复杂变化的制造现场可以实现非常多的虚拟测试、早期验证，降低整个制造业的整体成本，很多

2020-05-01 08:44

详析32位嵌入式处理器与8位处理器应用开发的三大不同

ARM处理器在全球范围的流行，32位的RISC嵌入式处理器已经成为嵌入式应用和设计的主流。与国内大量应用的8位单片机相比，32位的嵌入式 CPU有着非常大的优势，它为嵌入式设计带来丰富的硬件功能和额外的性能，使得整个嵌入式系统的升级只需通过软件的升级即可实现。而8位处理器通常受到的 64K软件限制也不存在了，设计者几乎可以任意选择多任务操作系统，并将应用软件设计得复杂庞大，真正体现“硬件软件化”的设计思想。什么发生了改变目前，国内熟悉8位处理器开发的工程师非常多，开发工具和手段也很丰富，并且价格较低。而32位处理器的开发与8位处理器的开发则有着许多明显的不同。第一，实时多任务操作系统(RTOS)引入32位嵌入式系统。由于32位CPU的资源丰富，指令集相对庞大，而且，系统软件比较复杂，所以，通常在开发时要选用相应的RTOS来对应用软件中的各个任务进行调度。软件设计工程师需要学习全新的RTOS技术，掌握底层软件、系统软件和应用软件的设计和调试方法。这对于开发者来说是一个新的挑战。当然，RTOS的引入，也将给嵌入式开发商带来软件的模块化和可移植化等好处，为软件的工程化管理做好准备。第二，调试的硬件接口发生改变。在开发8位处理器时，通常采用在线仿真器ICE(In-Circuit-Emulator)，ICE通过插座或者相应的夹具替代CPU来进行仿真和开发工作。而对于32位嵌入式处理器来说，因其过高的时钟频率(50MHZ 至400MHZ以上)和复杂的封装形式(如BGA)导致ICE很难胜任开发工具的工作。CPU厂商借助于边界扫描接口(JTAG口)来提供调试信息，供开发者进行开发。JTAG口通常是一个14Pin或20Pin的插座，JTAG调试器(或称JTAG仿真器)因为可直接从CPU获取调试信息而使得该产品的设计简化，从而使得价格要低于ICE。第三，系统的开发方式产生变化。对于一个8位的系统开发来说，设计者只需按照硬件设计及调试、软件(汇编或C语言)编程、定位引导、软件调试、系统联调等过程来进行即可，应用软件的开发通常在硬件之后，且应用软件包是不能通用的。对于一个32位的嵌入式系统则不同。在硬件设计开发的同时，需要有实时多任务操作系统环境，软件工程师可以同时进行应用软件包的开发和调试。在硬件调试结束时，应进行BSP(板级支持包)的设计和调试。在BSP调试通过后，方可进行系统软件和应用软件的联调。通常应用软件的开发可以单独进行。更换 CPU 或硬件平台后，应用软件包是通用的(要基于同样的RTOS)。那么，开发一个32位的嵌入式系统需要哪些工具和环境呢?首先需要选择一个合适的多任务操作系统。目前，商用的RTOS比较多，如Linux、Nucleus、WinCE、VxWorkx等。用户可根据系统的技术要求和商业要求，选择合适的一种。另外，要选择相应的编译工具和调试环境。根据所选用的RTOS和编程语言(C或C++)来确定要使用的编译器。对于ARM系列CPU来说，比较常见的有arm公司的SDT和ADS，以及免费的GNU等。许多厂商将编译器(Compiler)、连接器(Linker)、定位器(Locater)、模拟器(Simulator)和监控调试器 (Monitor Debugger)作为一个整体提供给用户。这通常称为集成开发环境 IDE(Integrated Development Environment)。选用IDE将给调试带来许多方便。再者，要选择合适的JTAG仿真器。JTAG仿真器的一端通过JTAG连接电缆与目标板相连，另一端则与主机的调试环境相连。与主机的连接方式通常有三种。一是并口方式，一是USB口方式，另一种是网口方式。这三种方式在代码下载速度、连接方便性、调试资源共享性等方面均有所不同，用户可以根据经费、技术方案要求、主机环境等实际情况来选择。另外，JTAG的主频也是影响 JTAG仿真器速度的重要技术指标，越快速的JTAG仿真器，其JTAG主频也越高。与ICE开发方式相似，JTAG仿真器也提供逻辑追踪功能，以确保硬件调试和软硬件联调的顺利进行。该功能需要增加额外的费用，因而建议只在进行复杂的系统级开发项目中选购。好的JTAG仿真器还应该支持任务级调试。其调试环境除具有丰富的调试功能，良好的调试界面外，还应该能够“认识”各种不同类型的RTOS。这样，用户在进行基于RTOS的软件调试时，能够直接对各种任务进行操作。如果JTAG仿真器不能支持任务的调试，那么，将给软件开发工程师带来诸多不便，影响开发进度。32位嵌入式系统的开发过程中存在其特有的技术难点，因此开发者对其要有充分的心理准备并做出相应的对策。BSP的开发和调试在硬件调试完成后，就需要进行实时操作系统(RTOS)的移植。其中最主要的就是BSP的开发和调试。在整个嵌入式系统中，应用软件通过对系统软件的调用来完成各种应用功能。而系统软件则是通过BSP来完成与硬件设备的握手连接。所以，BSP的性能将影响整个系统的可靠性。由于操作系统(RTOS)厂商提供的开发环境的建立，是基于BSP的正常工作，只有在BSP工作正常后，用户才能“看到”整个系统硬件资源。因此，在此之前，用户对BSP的调试几乎是在“盲目”中进行的。BSP的开发调试有时要花费一至两个月甚至更长的时间。解决的办法似乎不多。一是提高工程师的水平，在CPU的掌握、目标板硬件及周边驱动设备的熟悉、深入了解操作系统(RTOS)的工作机制、系统的资源配置等方面加强学习;另外，要选用好的JTAG仿真器或其它工具。应用软件的并行开发由于越来越强烈的快速上市要求，嵌入式系统的开发周期越来越短。这就必然要求在硬件开发的同时，能够进行软件的开发。一方面，用户可以在一块标准的评估板上来开发一部分软件，待实际目标板硬件和BSP完成后，再进行系统级的调试和开发。另一方面，用户可以借助实时操作系统 (RTOS)厂商提供的虚拟环境来进行软件开发调试，要开发和调试的软件几乎不受任何限制。待实际硬件平台完成后，只须重新编译连接，即可下载到目标上运行。注意在选用RTOS时，增加该工具环境。

2016-08-08 14:52

世界晶体管手册

本帖最后由 eehome 于 2013-1-5 09:57 编辑世界晶体管手册

2012-11-03 09:08

世界十大科技进展新闻

世界十大科技进展新闻新闻摘要：（1）思科收购邀约被拒，结果Datadog牛气独立IPO了（2）微软继续坐在了全球科技公司市值的“铁王座”上（3）全球数据中心大PK，少不了谷歌的欧洲计划（4）致敬

2021-07-28 09:36

32位嵌入式处理器与8位处理器应用开发的三大不同点

ARM处理器在全球范围的流行，32位的RISC嵌入式处理器已经成为嵌入式应用和设计的主流。与国内大量应用的8位单片机相比，32位的嵌入式CPU有着非常大的优势，它为嵌入式设计带来丰富的硬件功能和额外的性能，使得整个嵌入式系统的升级只需通过软件的升级即可实现。而8位处理器通常受到的64K软件限制也不存在了，设计者几乎可以任意选择多任务操作系统，并将应用软件设计得复杂庞大，真正体现“硬件软件化”的设计思想。　　什么发生了改变　　目前，国内熟悉8位处理器开发的工程师非常多，开发工具和手段也很丰富，并且价格较低。而32位处理器的开发与8位处理器的开发则有着许多明显的不同。　　第一，实时多任务操作系统(RTOS)引入32位嵌入式系统。　　由于32位CPU的资源丰富，指令集相对庞大，而且，系统软件比较复杂，所以，通常在开发时要选用相应的RTOS来对应用软件中的各个任务进行调度。软件设计工程师需要学习全新的RTOS技术，掌握底层软件、系统软件和应用软件的设计和调试方法。这对于开发者来说是一个新的挑战。　　当然，RTOS的引入，也将给嵌入式开发商带来软件的模块化和可移植化等好处，为软件的工程化管理做好准备。　　第二，调试的硬件接口发生改变。　　在开发8位处理器时，通常采用在线仿真器ICE(In-Circuit-Emulator)，ICE通过插座或者相应的夹具替代CPU来进行仿真和开发工作。而对于32位嵌入式处理器来说，因其过高的时钟频率(50MHZ 至400MHZ以上)和复杂的封装形式(如BGA)导致ICE很难胜任开发工具的工作。CPU厂商借助于边界扫描接口(JTAG口)来提供调试信息，供开发者进行开发。　　JTAG口通常是一个14Pin或20Pin的插座，JTAG调试器(或称JTAG仿真器)因为可直接从CPU获取调试信息而使得该产品的设计简化，从而使得价格要低于ICE。　　第三，系统的开发方式产生变化。　　对于一个8位的系统开发来说，设计者只需按照硬件设计及调试、软件(汇编或C语言)编程、定位引导、软件调试、系统联调等过程来进行即可，应用软件的开发通常在硬件之后，且应用软件包是不能通用的。　　对于一个32位的嵌入式系统则不同。在硬件设计开发的同时，需要有实时多任务操作系统环境，软件工程师可以同时进行应用软件包的开发和调试。在硬件调试结束时，应进行BSP(板级支持包)的设计和调试。在BSP调试通过后，方可进行系统软件和应用软件的联调。通常应用软件的开发可以单独进行。更换 CPU 或硬件平台后，应用软件包是通用的(要基于同样的RTOS)。　　那么，开发一个32位的嵌入式系统需要哪些工具和环境呢?　　首先需要选择一个合适的多任务操作系统。　　目前，商用的RTOS比较多，如Linux、Nucleus、WinCE、VxWorkx等。用户可根据系统的技术要求和商业要求，选择合适的一种。　　另外，要选择相应的编译工具和调试环境。　　根据所选用的RTOS和编程语言(C或C++)来确定要使用的编译器。对于ARM系列CPU来说，比较常见的有arm公司的SDT和ADS，以及免费的GNU等。　　许多厂商将编译器(Compiler)、连接器(Linker)、定位器(Locater)、模拟器(Simulator)和监控调试器 (Monitor Debugger)作为一个整体提供给用户。这通常称为集成开发环境 IDE(Integrated Development Environment)。选用IDE将给调试带来许多方便。　　再者，要选择合适的JTAG仿真器。JTAG仿真器的一端通过JTAG连接电缆与目标板相连，另一端则与主机的调试环境相连。与主机的连接方式通常有三种。一是并口方式，一是USB口方式，另一种是网口方式。这三种方式在代码下载速度、连接方便性、调试资源共享性等方面均有所不同，用户可以根据经费、技术方案要求、主机环境等实际情况来选择。另外，JTAG的主频也是影响 JTAG仿真器速度的重要技术指标，越快速的JTAG仿真器，其JTAG主频也越高。　　与ICE开发方式相似，JTAG仿真器也提供逻辑追踪功能，以确保硬件调试和软硬件联调的顺利进行。该功能需要增加额外的费用，因而建议只在进行复杂的系统级开发项目中选购。　　好的JTAG仿真器还应该支持任务级调试。其调试环境除具有丰富的调试功能，良好的调试界面外，还应该能够“认识”各种不同类型的RTOS。这样，用户在进行基于RTOS的软件调试时，能够直接对各种任务进行操作。如果JTAG仿真器不能支持任务的调试，那么，将给软件开发工程师带来诸多不便，影响开发进度。　　32位嵌入式系统的开发过程中存在其特有的技术难点，因此开发者对其要有充分的心理准备并做出相应的对策。　　BSP的开发和调试在硬件调试完成后，就需要进行实时操作系统(RTOS)的移植。其中最主要的就是BSP的开发和调试。在整个嵌入式系统中，应用软件通过对系统软件的调用来完成各种应用功能。而系统软件则是通过BSP来完成与硬件设备的握手连接。所以，BSP的性能将影响整个系统的可靠性。　　由于操作系统(RTOS)厂商提供的开发环境的建立，是基于BSP的正常工作，只有在BSP工作正常后，用户才能“看到”整个系统硬件资源。因此，在此之前，用户对BSP的调试几乎是在“盲目”中进行的。BSP的开发调试有时要花费一至两个月甚至更长的时间。　　解决的办法似乎不多。一是提高工程师的水平，在CPU的掌握、目标板硬件及周边驱动设备的熟悉、深入了解操作系统(RTOS)的工作机制、系统的资源配置等方面加强学习;另外，要选用好的JTAG仿真器或其它工具。　　应用软件的并行开发由于越来越强烈的快速上市要求，嵌入式系统的开发周期越来越短。这就必然要求在硬件开发的同时，能够进行软件的开发。一方面，用户可以在一块标准的评估板上来开发一部分软件，待实际目标板硬件和BSP完成后，再进行系统级的调试和开发。另一方面，用户可以借助实时操作系统 (RTOS)厂商提供的虚拟环境来进行软件开发调试，要开发和调试的软件几乎不受任何限制。待实际硬件平台完成后，只须重新编译连接，即可下载到目标上运行。注意在选用RTOS时，增加该工具环境。

2017-06-02 18:52