اطلاعات عمومی
- نام تراشه: BHI160
- سازنده: Bosch Sensortec
- مهمترین ویژگی کلیدی: BHI160 – هاب سنسور هوشمند با IMU شش محوره، محدوده شتابسنج ±16g، محدوده ژیروسکوپ ±2000 dps، توان مصرفی کم.
- دستهبندی عملکردی: هاب سنسور هوشمند، IMU
- توضیحات فنی کوتاه: BHI160 یک هاب سنسور هوشمند با توان مصرفی فوقالعاده پایین است که یک IMU شش محوره با عملکرد بالا و یک میکروکنترلر قابل برنامهریزی را یکپارچه میکند. این تراشه قابلیتهای پردازش سنسور آگاه از محیط و حسگری همیشه روشن را فراهم میکند و بار پردازشی را از سیستم میزبان کاهش میدهد. این دستگاه دادههای سنسور فیلتر شده، جبرانشده و ادغامشده را از طریق رابطهای دیجیتال استاندارد ارائه میدهد.
فلسفه طراحی
BHI160 برای رفع شکاف فنی در فعالسازی حسگری فراگیر و همیشه روشن در دستگاههای قابل حمل با محدودیت توان، بدون نیاز به دخالت زیاد پردازنده میزبان طراحی شده است. این تراشه با یکپارچهسازی یک میکروکنترلر اختصاصی با توان فوقالعاده پایین و یک IMU شش محوره، چالش مصرف توان بالا مرتبط با پردازش مداوم دادههای سنسور را حل میکند. این معماری به الگوریتمهای پیچیده ترکیب سنسور (sensor fusion) و تشخیص فعالیت اجازه میدهد تا به طور کارآمد روی هاب اجرا شوند، در نتیجه مصرف توان سیستم را به حداقل رسانده و عمر باتری را برای کاربردهای آگاه از محیط افزایش میدهد.
توضیحات کلی
BHI160 یک هاب سنسور هوشمند بسیار یکپارچه است که یک واحد اندازهگیری اینرسی (IMU) دقیق شش محوره را با یک میکروکنترلر پیشرفته و قابل برنامهریزی ترکیب میکند. این دستگاه به طور خاص برای مدیریت و پردازش مستقیم دادههای سنسور مهندسی شده است و یک راهحل جامع برای ردیابی حرکت و آگاهی از محیط ارائه میدهد.
در یک سیستم الکترونیکی، BHI160 به عنوان یک همپردازنده هوشمند عمل میکند و میکروکنترلر میزبان اصلی را از وظایف مداوم جمعآوری و پردازش دادههای سنسور رها میسازد. این تراشه به طور کارآمد ترکیب سنسور و تفسیر بلادرنگ را مدیریت میکند و قابلیتهای حرکتی پیشرفته را به راحتی در دسترس سیستم قرار میدهد.
نقش کلی آن تبدیل ورودیهای سنسور خام به جریانهای اطلاعاتی سطح بالا و معنیدار است که سپس میتواند به راحتی توسط پردازنده اصلی سیستم مورد استفاده قرار گیرد. این یکپارچگی، طراحی سیستم را ساده میکند، پیچیدگی را کاهش میدهد و کارایی کلی کاربردهای مبتنی بر سنسور را افزایش میدهد.
کاربردها
- آگاهی از محیط (Context awareness)
- پوشیدنیها (Wearables)
- ردیابی فعالیت (Activity tracking)
- بازی و کنترل از راه دور (Gaming and remote controls)
- واقعیت افزوده/واقعیت مجازی (Augmented/Virtual Reality)
- ناوبری داخلی (Indoor navigation)
- رباتیک (Robotics)
ویژگیهای کلیدی
- IMU شش محوره یکپارچه (شتابسنج 3 محوره، ژیروسکوپ 3 محوره)
- میکروکنترلر قابل برنامهریزی با توان فوقالعاده پایین (Fuser core)
- پشتیبانی از کتابخانه ترکیب سنسور (Sensor fusion library)
- رابطهای دیجیتال I²C و SPI پرسرعت
- چگالی نویز شتابسنج 140 µg/√Hz (معمولی)
- چگالی نویز ژیروسکوپ 0.007 °/s/√Hz (معمولی)
- مصرف جریان فوقالعاده پایین برای کاربردهای همیشه روشن
- حافظه داخلی برای فریمور و بافر داده
- حالتهای توان انعطافپذیر و نرخهای داده خروجی قابل تنظیم
- اندازه بسته کوچک: 2.2 x 2.2 x 0.6 mm³ LGA
- اسیلاتور ساعت داخلی
- پشتیبانی از ورودی سنسور خارجی از طریق رابط I²C ثانویه
مزایا
- کاهش بار پردازشی میزبان با پردازش داخلی دادههای سنسور
- دستیابی به مصرف توان بسیار پایین سیستم برای حسگری همیشه روشن
- سادهسازی یکپارچهسازی سنسور با دادههای از پیش کالیبرهشده و ادغامشده
- ارائه یک راه حل فشرده مناسب برای دستگاههای با فرم فاکتور کوچک
- ارائه انعطافپذیری در طراحی از طریق قابلیتهای فریمور قابل برنامهریزی
- امکان ویژگیهای حرکتی و محیطی پیشرفته با حداقل قطعات خارجی
محدودیتها
- نیاز به فریمور خارجی برای الگوریتمهای خاص ترکیب سنسور و کاربردها.
- رابط دیجیتال (I²C/SPI) به سرعتهای خاصی محدود شده است.
- عملکرد وابسته به فریمور بارگذاری شده بر روی Fuser core است.
Key Technical Specifications
| Parameter | Specification |
|---|---|
| Supply Voltage (VDD) | 1.71 V to 1.98 V |
| I/O Supply Voltage (VDDIO) | 1.62 V to 3.6 V |
| Accelerometer Range | ±2g, ±4g, ±8g, ±16g |
| Gyroscope Range | ±125 dps, ±250 dps, ±500 dps, ±1000 dps, ±2000 dps |
| Accelerometer Noise Density | 140 µg/√Hz (Typical) |
| Gyroscope Noise Density | 0.007 °/s/√Hz (Typical) |
| Current Consumption (Hub running 6-axis IMU at 100 Hz) | ~1.5 mA (Typical) |
| Operating Temperature Range | -20 °C to +85 °C |
| Package Type | 22-pin LGA (2.2 x 2.2 x 0.6 mm³) |
| Digital Interface | I²C, SPI |
معماری داخلی
معماری داخلی BHI160 حول یک واحد اندازهگیری اینرسی (IMU) شش محوره بسیار یکپارچه و یک میکروکنترلر قابل برنامهریزی، معروف به Fuser core، متمرکز است. IMU شامل یک شتابسنج 3 محوره و یک ژیروسکوپ 3 محوره است. سیگنالهای آنالوگ خام از این سنسورهای MEMS توسط مبدلهای آنالوگ به دیجیتال (ADC) داخلی دیجیتالی میشوند. دادههای دیجیتال سپس به Fuser core منتقل میشوند که یک میکروکنترلر اختصاصی با توان فوقالعاده پایین است. این Fuser core الگوریتمهای ترکیب سنسور، تشخیص فعالیت و سایر وظایف پردازش متنی را از حافظه داخلی خود اجرا میکند. دادههای سنسور پردازش شده و ادغامشده سپس از طریق رابط دیجیتال، با پشتیبانی از پروتکلهای I²C و SPI، در دسترس پردازنده میزبان قرار میگیرند. این دستگاه همچنین شامل اسیلاتورهای ساعت داخلی و واحدهای مدیریت توان برای تنظیم عملکرد و به حداقل رساندن مصرف توان خود است.
سوالات متداول فنی
س1: چگونه BHI160 به مصرف توان فوقالعاده پایین خود برای حسگری همیشه روشن دست مییابد؟
ج1: BHI160 یک میکروکنترلر قابل برنامهریزی اختصاصی با توان فوقالعاده پایین (Fuser core) را یکپارچه میکند که به طور کارآمد الگوریتمهای ترکیب و پردازش سنسور را اجرا میکند و این وظایف را از MCU میزبان کاهش میدهد. این امر به میزبان اجازه میدهد تا برای مدت طولانیتری در حالت کمتوان باقی بماند و مصرف کلی توان سیستم را برای کاربردهای حسگری مداوم به طور قابل توجهی کاهش دهد.
س2: BHI160 چه نوع ترکیب داده سنسور را پشتیبانی میکند؟
ج2: BHI160 از طریق Fuser core قابل برنامهریزی خود برای پشتیبانی از الگوریتمهای مختلف ترکیب داده سنسور طراحی شده است، از جمله ترکیب IMU شش محوره (شتابسنج و ژیروسکوپ) برای ردیابی جهت و حرکت. همچنین میتواند دادهها را از سنسورهای خارجی متصل شده از طریق رابط I²C ثانویه خود ادغام کند، بسته به فریمور بارگذاری شده.
س3: آیا میتوان BHI160 را با سنسورهای خارجی استفاده کرد و اگر بله، چگونه؟
ج3: بله، BHI160 دارای یک رابط I²C ثانویه است که امکان اتصال به سنسورهای خارجی مانند مغناطیسسنج، سنسور فشار یا سنسور نور محیط را فراهم میکند. Fuser core میتواند دادههای این سنسورهای خارجی را در وظایف پردازش و ترکیب خود ادغام کند، مشروط بر اینکه فریمور برای پشتیبانی از آنها پیکربندی شده باشد.
س4: رابطهای ارتباطی دیجیتال اصلی موجود در BHI160 کدامند؟
ج4: BHI160 دو رابط ارتباطی دیجیتال اصلی برای تبادل داده با پردازنده میزبان ارائه میدهد: I²C (Inter-Integrated Circuit) و SPI (Serial Peripheral Interface). این رابطها به میزبان امکان میدهند تا BHI160 را پیکربندی کرده و دادههای سنسور پردازش شده را بازیابی کند.
قطعات مشابه / جایگزین
- BMI160 (Bosch Sensortec): IMU شش محوره یکپارچه، فناوری سنسور اصلی مشابه.
- BHI260AP (Bosch Sensortec): هاب سنسور هوشمند پیشرفته با IMU یکپارچه و قابلیتهای AI.
- BNO055 (Bosch Sensortec): سنسور جهتگیری مطلق، ترکیب سنسور را برای دادههای 9-DOF نیز انجام میدهد.
- BMA400 (Bosch Sensortec): شتابسنج 3 محوره با توان فوقالعاده پایین، مناسب برای کاربردهای همیشه روشن.
- BMI088 (Bosch Sensortec): IMU شش محوره با عملکرد بالا برای کاربردهای سخت.
جدول مرجع
| نوع منبع | لینک رسمی سازنده |
|---|---|
| دیتاشیت | https://www.bosch-sensortec.com/media/boschsensortec/downloads/datasheets/bst-bhi160-ds001.pdf |
| بروشور محصول | https://www.bosch-sensortec.com/media/boschsensortec/downloads/product_flyers/bst-bhi160-fl001.pdf |
| یادداشتهای کاربردی | https://www.bosch-sensortec.com/products/smart-sensors/bhi160/ |
این بخش به منظور معرفی ICهای مهم و پرکاربرد تهیه شده است و هدف آن آشنایی بیشتر طراحان و علاقهمندان به الکترونیک میباشد. لطفاً توجه داشته باشید که لزوماً تمامی قطعات معرفیشده در اینجا جزو سبد محصولات ما نیستند؛ با این حال، در صورت نیاز میتوانید درخواست تأمین خود را با ما از طریق orders@gebrabit.com در میان بگذارید.