TDK SmartMotion Platform Ver. G硬件使用指南：開啟高效傳感器開發(fā)之旅

在當今的電子技術領域，傳感器的應用越來越廣泛，而如何高效地對傳感器進行開發(fā)和評估成為了工程師們面臨的重要問題。TDK SmartMotion Platform Ver. G作為一款全面的開發(fā)系統(tǒng)，為TDK InvenSense運動傳感器設備的開發(fā)提供了強大的支持。今天，我們就來深入了解一下這款平臺的相關特性和使用方法。

文件下載：TDK InvenSense DK-20670開發(fā)套件.pdf

一、平臺概述

TDK SmartMotion Platform Ver. G是圍繞Microchip SAMG55 MCU設計的綜合開發(fā)系統(tǒng)，它就像是一個功能強大的工具箱，能讓客戶快速評估和開發(fā)基于InvenSense傳感器的解決方案。這個平臺有一個很貼心的設計，它集成了板載嵌入式調試器（EDBG），這樣我們在對SAMG55 MCU進行編程或調試時，就不需要額外的外部工具了，大大節(jié)省了開發(fā)成本和時間。

每個InvenSense運動傳感器都有其對應的獨特開發(fā)套件，文檔中詳細列出了這些開發(fā)套件的編號。同時，平臺還配備了必要的軟件，其中InvenSense Motion Link是一個基于GUI的開發(fā)工具，它就像一個可視化的窗口，能讓我們直觀地捕獲和查看運動傳感器的數(shù)據(jù)；而嵌入式運動驅動程序（eMD）則包含了一系列API，通過這些API，我們可以對平臺的各個方面進行配置，比如設置運動傳感器的滿量程范圍（FSR）、輸出數(shù)據(jù)速率（ODR）、低功耗或低噪聲模式，以及選擇傳感器與主機的接口（I2C、SPI）等。此外，eMD還能在MCU上運行一些增強的運動功能，如傳感器融合、加速度計和陀螺儀校準，以及安卓相關功能（如游戲旋轉矢量、重力、線性加速度）等。

這個平臺還支持Atmel Studio，并且兼容Microchip Xplained Pro擴展板。Xplained Pro擴展系列評估套件就像是給平臺插上了翅膀，能為開發(fā)板增加額外的外設，讓我們可以更輕松地開發(fā)客戶設計。

二、平臺特性與概述

特性概述

• 集成TDK InvenSense運動傳感器：這讓平臺具備了強大的運動感知能力，為各種運動檢測和分析應用提供了基礎。
• 支持帶插入式子板（DB）的磁傳感器：擴展了平臺的功能，使其可以應用在更多需要磁傳感器的場景中。
• Microchip SAMG55微控制器：擁有512 KB Flash，為程序的運行和存儲提供了充足的空間。
• 板載嵌入式調試器（EDBG）：方便我們進行編程和調試，就像給開發(fā)過程配備了一個貼心的助手。
• 內置FTDI USB轉UART接口：實現(xiàn)了快速的運動傳感器數(shù)據(jù)傳輸，讓數(shù)據(jù)能夠及時準確地被處理。
• USB連接器：用于主機與軟件的調試和數(shù)據(jù)記錄，同時還能為開發(fā)板供電，一舉兩得。

平臺概述

TDK SmartMotion Platform Ver. G是一個用于TDK傳感器產(chǎn)品評估和算法軟件開發(fā)的硬件單元，它就像一個多功能的舞臺，支持多種不同的應用開發(fā)。文檔中展示的DK - 20670板（U2插槽中有TDK傳感器）就是這個平臺的一個具體實例。

硬件使用指南

該平臺與Microchip的SAM G55 Xplained Pro兼容，我們可以通過它來更新和刷新固件。要設置開發(fā)板，只需點擊“Device Programming（Ctrl + Shift + P）”，然后選擇EDBG作為工具即可。這里大家可以思考一下，這種兼容性的設計為我們的開發(fā)帶來了哪些便利呢？

三、傳感器與開發(fā)套件

TDK傳感器與SAMG55 MCU的連接

平臺支持多種類型的TDK IMU和壓力傳感器，文檔中詳細列出了TDK傳感器開發(fā)套件（DK）的訂購信息，包括不同傳感器對應的DK編號、插槽位置等。下面我們來詳細了解幾個常見的開發(fā)套件：

• DK - 20100：這是TDK壓力傳感器ICP - 20100的開發(fā)套件。該傳感器能提供高精度、低功耗的氣壓和溫度傳感解決方案，它集成了一個電容式壓力傳感器，可監(jiān)測30至110 kPa范圍內的壓力變化。它通過I2C或SPI與SAMG55 MCU相連，軟件會自動選擇接口類型。傳感器的$I^{2} C$從地址是0x63，$SPI / CS = NPCSO$，VDDIO電壓電平可以通過J3設置為1.8V或3.3V。
• DK - 20670：用于TDK IMU IIM - 20670的開發(fā)。IIM - 20670是一款工業(yè)級6軸MotionTracking?設備，它將3軸陀螺儀和3軸加速度計集成在一個小巧的4.5x4.5x1.1 mm（24引腳DQFN）封裝中，還內置了兩個溫度傳感器，采用SPI數(shù)字接口。它通過SPI與SAMG55 MCU相連，數(shù)字接口電壓電平為3.3V，J3必須設置為引腳1 - 2才能獲得3.3V的VDDIO。
• DK - 40627：對應TDK IMU ICM - 40627。這是一款6軸MEMS MotionTracking設備，集成了3軸陀螺儀和3軸加速度計，主要針對基于手勢的手持設備，如鼠標。它還捆綁了TDK的Air Motion Library，能實現(xiàn)精確的鼠標指向、滑動、滾動等動作手勢。它支持I2C和SPI串行通信，具有2 KB FIFO和2個可編程中斷，支持超低功耗喚醒運動功能以降低系統(tǒng)功耗。它與SAMG55 MCU通過I2C和SPI相連，軟件會選擇接口類型，傳感器I2C從地址是0x68，$SPI / CS = NPCSO$，VDDIO電壓電平可通過J3設置為1.8V或3.3V。

磁傳感器連接

第三方磁傳感器可以通過子板（DB）連接到與TDK傳感器相同的SAMG55 MCU I2C總線上，前提是它要有不同的從地址。CN2/3是專門為磁傳感器DB插入設計的，只支持I2C接口。大家可以設想一下，這種連接方式為我們拓展平臺功能提供了哪些可能性呢？

四、SmartMotion系統(tǒng)設計

系統(tǒng)框圖

板載的EDBG MCU AT32UC3A4256HHB - C1UR讓我們無需外部工具就能對主MCU SAMG55進行調試、跟蹤和編程。文檔中的系統(tǒng)框圖清晰地展示了各個部分的連接關系，包括SPI、I2C、UART等接口的使用情況，以及不同傳感器和子板的連接方式。

主MCU SAMG55資源分配

文檔詳細列出了SAMG55的資源分配情況，比如UART 0默認連接到FTDI輸入，在某些使用場景下可以通過跳線3斷開與FTDI的連接；TW6（I2C）連接TDK傳感器，板載傳感器從地址為0x69，子板和評估板上的傳感器從地址為0x68；SPI5連接TDK IMU傳感器等。了解這些資源分配情況，能讓我們在開發(fā)過程中更合理地使用MCU的資源。

連接器

平臺配備了多種連接器，每個連接器都有其特定的功能。例如，CN1用于DK - UNIVERSAL G；CN2/CN3是磁傳感器子板的連接器，僅支持I2C接口；CN6是用于FTDI USB轉串行UART接口的USB連接器等。熟悉這些連接器的功能，能幫助我們正確地連接各種設備和模塊。

跳線設置

跳線設置也非常關鍵，不同的跳線設置會影響平臺的工作模式和參數(shù)。比如J1用于選擇SAMG55主IC的輸入源，有兩種跳線方式可以選擇；J2用于選擇開發(fā)板的電源來源；J3用于選擇系統(tǒng)VDDIO電平；J4提供了一些數(shù)字信號的測試點。正確設置跳線能讓平臺按照我們的需求正常工作。

五、原理圖與電路板PCB

文檔中展示了平臺的原理圖和電路板PCB的相關圖片。原理圖清晰地展示了各個電路模塊之間的連接關系，而PCB圖則讓我們直觀地看到電路板的布局和結構。這些信息對于我們進行電路分析和調試非常有幫助。

TDK SmartMotion Platform Ver. G為我們提供了一個全面、便捷的傳感器開發(fā)平臺。通過深入了解其特性、傳感器連接方式、系統(tǒng)設計、連接器和跳線設置等方面的信息，我們可以更高效地進行基于InvenSense傳感器的解決方案開發(fā)。希望大家在實際應用中能充分發(fā)揮這個平臺的優(yōu)勢，開發(fā)出更優(yōu)秀的產(chǎn)品。大家在使用這個平臺的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。