Miniaturowy moduł z mikrokontrolerem i czujnikami ruchu

Firma STMicroelectronics opracowała miniaturowy moduł INEMO-M1, w którym zintegrowano mikrokontroler STM32 i czujniki MEMS oferujące razem dziewięć stopni swobody. Przykładowe zastosowania modułu to aplikacje z zakresu robotyki, gier komputerowych, przenośnej nawigacji, interfejsów człowiek-maszyna oraz monitorowania pacjentów. Jedną z pierwszych aplikacji wykorzystujących moduły INEMO-M1 jest wykonany przez firmę STMicroelectronics prototyp kombinezonu, za pomocą którego można odtworzyć ruch ludzkiego ciała.

INEMO-M1 to miniaturowy moduł o rozmiarach 13 mm x 13 mm x 2 mm. Na tej małej powierzchni producentowi udało się zmieścić mikrokontroler, 3-osiowy cyfrowy żyroskop, 3-osiowy magnetometr i 3-osiowy akcelerometr, regulator napięcia LDO, rezonator ceramiczny i szereg komponentów pasywnych wymaganych do poprawnego działania modułu. Wyprowadzenia modułu INEMO-M1 umieszczone zostały na krawędziach płytki, dzięki czemu moduł może zostać łatwo wbudowany w dowolny projekt poprzez wlutowanie go w przewidziane mu miejsce. Moduł może być zasilany napięciem od 2.4 V do 6 V. Typowe zużycie prądu modułu INEMO-M1 wynosi 40 mA w stanie aktywnej pracy i 0.8 mA w czasie uśpienia (Power Down Mode).

Zastosowany w module INEMO-M1 mikrokontroler to model STM32F103REY pochodzący z opartej na rdzeniu ARM Cortex-M3 32-bitowej rodziny STM32 Performance Line. W układzie tym zintegrowano między innymi 512 kB pamięci Flash, 64 kB pamięci SRAM, peryferia cyfrowe (np. moduł DMA, timery, Watchdog, linie I/O), peryferia analogowe (np. przetwornik A/C, przetwornic C/A, komparator analogowy, analogowy czujnik temperatury) i peryferia komunikacyjne (np. CAN. SPI, IrDA, LIN, I2C, UART/USART, USB). Mikrokontroler STM32F103REY może pracować z częstotliwością do 72 MHz. Układ może być zasilany napięciem od 2.0 V do 3.6 V i jest dostosowany do pracy w temperaturze od -40°C do 85°C. Model STM32F103REY oferowany jest przez producenta w obudowie WLCSP z 64 wyprowadzeniami.

Wykorzystany w module INEMO-M1 żyroskop to układ L3G4200D firmy STMicroelectronics. Jest to 3-osiowy żyroskop z wyjściem cyfrowym (I2C/SPI). Czułość układu może być ustawiana programowo w zakresach 250/500/2000 dps (stopni na sekundę). Układ ma dodatkowo wbudowany czujnik temperatury. Żyroskop może być zasilany napięciem od 2.4 V do 3.6 V i jest dostosowany do pracy w temperaturze od -40°C do 85°C. Obudowa układu to LGA-16 (4 mm x 4 mm x 1.1 mm).

Drugim czujnikiem MEMS w module INEMO-M1 jest LSM303DLHC firmy STMicroelectronics. Jest to układ integrujący w sobie 3-osiowy akcelerometr oraz 3-osiowy magnetometr. Komunikacja odbywa się przy pomocy interfejsu I2C w trybie standardowym lub trybie szybkim 100 kHz/400 kHz. Akcelerometr określa przyspieszenie liniowe w zakresach ±2g / ±4g / ±8g / ±16g, zaś magnetometr  ±1.3 / ±1.9 / ±2.5 / ±4.0 / ±4.7 / ±5.6 / ±8.1 gausa. LSM303DLHC może być zasilany napięciem od 2.16 V do 3.6 V i – podobnie jak opisane wcześniej układy – jest dostosowany do pracy w temperaturze od -40°C do 85°C. Układ oferowany jest w obudowie LGA-14 (3 mm x 5 mm x 1 mm).

Moduły INEMO-M1 są już dostępne w formie próbek. Masowa produkcja jest planowana od drugiego kwartału 2012 roku. Więcej informacji można znaleźć na stronie internetowej firmy STMicroelectronics.