隨著蘋果iPhone和任天堂Wii游戲機(jī)的流行，加速度傳感器在消費(fèi)類電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，筆記本中的跌落保護(hù)、MP4/手機(jī)中的屏幕自動(dòng)翻轉(zhuǎn)、輕敲手機(jī)掛斷電話以及手機(jī)“翻轉(zhuǎn)靜音”等等。這些應(yīng)用改變了傳統(tǒng)設(shè)備與用戶之間的交互方式，使產(chǎn)品有了更好的用戶體驗(yàn)。意法半導(dǎo)體（ST）的微機(jī)械加速度傳感器不僅能夠輸出加速度的數(shù)值，同時(shí)集成了很多的功能模塊，可以實(shí)現(xiàn)上述的應(yīng)用。我們將以LIS35DE和LIS331DLH芯片內(nèi)部的功能模塊作為線索，介紹意法半導(dǎo)體加速度傳感器的性能特點(diǎn)，并介紹如何配置傳感器的功能模塊來實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用。

雙中斷配置

跌落保護(hù)對(duì)于配置了硬盤的便攜式設(shè)備來說非常重要。該功能在高檔筆記本電腦中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。三軸加速度傳感器LIS35DE、LIS33DE和LIS331DLH/M/F均能通過中斷管腳并對(duì)加速度門檻寄存器進(jìn)行設(shè)置來實(shí)現(xiàn)跌落保護(hù)功能。其中，加速度門檻寄存器是用來設(shè)置門檻加速度的寄存器，而中斷設(shè)置寄存器是用來設(shè)置中斷輸出的條件和中斷源判定的寄存器。下面以自由落體檢測(cè)為例說明檢測(cè)原理和中斷配置方法。

物體如果處于靜止?fàn)顟B(tài)，就只受重力加速度的影響，而且物體三個(gè)軸上的重力加速度矢量和為1g。

物體如果處于自由落體狀態(tài)，理論上在物體的X軸、Y軸和Z軸三個(gè)軸上的加速度均為零。而在實(shí)際情況中，由于空氣阻力和下落旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力，三個(gè)軸上的加速度矢量和應(yīng)是某一個(gè)較小的數(shù)值。

靜止時(shí)，物體在三個(gè)軸上的加速度不可能同時(shí)小于577mg。當(dāng)然，這是一個(gè)理論上的上限參考值。考慮到加速度傳感器在0g時(shí)的誤差和溫度變化對(duì)測(cè)量精度的影響，為防止誤觸發(fā)，可以將這個(gè)門檻值設(shè)定為360mg。如果三個(gè)軸上的加速度同時(shí)小于360mg，我們就可以認(rèn)為物體處于自由落體狀態(tài)，可以觸發(fā)中斷。需要注意的是，這個(gè)門檻值是一個(gè)絕對(duì)值，并且門檻值對(duì)X軸、Y軸和Z軸三個(gè)軸都是有效的，因此，我們可以設(shè)置加速度在某一軸上超過門檻值就產(chǎn)生中斷(“或”的關(guān)系)或者加速度在三個(gè)軸上都超過門檻值才產(chǎn)生中斷(“與”的關(guān)系)。這樣，在做跌落保護(hù)時(shí)，應(yīng)該選擇“與”的關(guān)系作為跌落的判定條件。

LIS35DE和LIS331DLH/M/F能夠提供兩個(gè)中斷配置寄存器以及互相獨(dú)立的中斷配置寄存器與加速度門檻寄存器。一個(gè)中斷信號(hào)用于跌落檢測(cè)的同時(shí)，另一個(gè)中斷可以用來設(shè)置為喚醒，即當(dāng)加速度大于設(shè)定的門檻值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生喚醒中斷。除了上述兩個(gè)功能外，還可以把中斷設(shè)定為數(shù)據(jù)更新通知和敲擊檢測(cè)等功能。

高通濾波器

iPhone3.0集成了一個(gè)新的功能，即只需要晃動(dòng)手機(jī)就可以取消剛才的操作。如果通過這樣一些簡(jiǎn)單的動(dòng)作來代替按鍵甚至做一些新應(yīng)用，例如搖色子游戲、切換音樂等，就可以使一些常用的功能變得有趣起來。如果采用上述中斷管腳寄存器實(shí)現(xiàn)這樣的功能，就會(huì)遇到一個(gè)問題———重力。由于重力的存在，用戶不能簡(jiǎn)單地在FF_WU_TSH1寄存器中設(shè)置統(tǒng)一的門檻值來作為晃動(dòng)或者喚醒中斷的判定條件。為此，LIS35DE集成了高通濾波器，能夠?yàn)V除緩慢變化或不變的加速度(如重力加速度)，并且可以選擇截止頻率，如表1所示。只有變化頻率高于截止頻率的加速度才能通過。



有了高通濾波器以后，通過晃動(dòng)來切換手機(jī)播放的音樂就變得比較簡(jiǎn)單了。具體的原理是，檢測(cè)手機(jī)向左、向右晃動(dòng)時(shí)加速度的變化軌跡，以此來定義切換歌曲的順序。當(dāng)向左晃動(dòng)手機(jī)時(shí)(切換至上一首歌)，在Y軸上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的加速度，并且加速度的方向是先負(fù)后正。反之，如果向右晃動(dòng)手機(jī)(切換至下一首歌)，在Y軸上的加速度是先正后負(fù)。在這個(gè)應(yīng)用中，高通濾波器去除了重力加速度的影響。在一次有效晃動(dòng)的時(shí)間范圍內(nèi)(如200ms)，正向和負(fù)向的加速度都觸發(fā)了中斷，我們即可判定為一次有效晃動(dòng)；再通過判斷正向加速度和負(fù)向加速度出現(xiàn)的先后順序，我們就可以確定晃動(dòng)的方向。