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目前在智能手機與平板電腦中常見的MEMS 傳感器包括加速度計、磁力計、陀螺儀與氣壓計(晴雨表)。而隨著越來越多的MEMS 傳感器出現(xiàn)在移動設(shè)備中，如今MEMS設(shè)計重點已經(jīng)從分離式MEMS元件開始轉(zhuǎn)向MEMS傳感器資料整合。
在《EETimes》日前發(fā)表的MEMS產(chǎn)業(yè)資料庫與報告中，將多個MEMS傳感器元件整合的趨勢稱為“傳感器融合革命的崛起”。該報告中并指出，當(dāng)今的MEMS元件供應(yīng)商和系統(tǒng)設(shè)計師正面臨一個懸而未決的問題：誰將決定主導(dǎo)的傳感器架構(gòu)？包括將在何處進行處理，以及主板級傳感器融合架構(gòu)？
SPI：另辟蹊徑 提出完全以軟件為主的傳感器融合方案
加州新創(chuàng)公司Sensor Platforms Inc. (SPI)執(zhí)行副總裁Ian Chen表示，來自于多個傳感器的原始數(shù)據(jù)如何“融合”與“詮釋”的方式，將會對于系統(tǒng)的功耗與應(yīng)用性能帶來顯著的差異。
SPI日前推出了一套軟件演算法工具庫以及中介韌體，該公司宣稱，通過使用移動設(shè)備中的多個傳感器資料，“能夠詮釋用戶所處的情境架構(gòu)與意圖。”
雖然許多公司采用在單一晶片上整合所有傳感器，并為智能化元件封裝各種功能(這其實也并非易事)的方式，SPI公司卻選擇采取了另一種途徑：提供一種獨立于硬件之外，完全以軟件為主的傳感器融合方案。
該公司表示，這種基于程式碼的單一軟件方案可在跨平臺使用。它能夠完全執(zhí)行于應(yīng)用處理器、傳感器或整個系統(tǒng)上。它為SPI這款軟件定義的傳感器融合方案帶來一個最顯著的優(yōu)勢就是靈活性(flexibility)，Ian Chen說：“我們的軟件方案可讓系統(tǒng)設(shè)計者為每個傳感器選用不同的供應(yīng)來源。這種供應(yīng)來源的靈活性是至關(guān)重要的，因為各種傳感器分別具有不同的價格與性能點。”
整合多個傳感器 功耗和可靠性是重點問題
為移動設(shè)備整合進更多的傳感器是一回事，但如何盡可能地減少隨之而來的功耗卻又是另一個問題。
SPI公司強調(diào)，SPI的軟件方案還有另一項優(yōu)勢在于能為管理并保留傳感器的電源。Lan Chen指出，“當(dāng)傳感器在使用中，可能為系統(tǒng)提加多達10mW的功耗。”SPI公司的FreeMotion 軟件庫包含了一套專用演算法，能夠“關(guān)斷耗電的傳感器，如陀螺儀，并在緩慢的用戶動作時，以低功耗傳感器的方式模擬其功能。”而這將能為“傳感器降低約90%的功耗，”他補充道。
接著是有關(guān)可靠性的問題。雖然未經(jīng)廣泛的宣傳，但有些智能手機的羅盤校正功能可能相差到90度，Chen指出：“所有的傳感器都需要經(jīng)常進行校準(zhǔn)，以維持其資料品質(zhì)，”SPI的FreeMotion 軟件庫是建立在支持更可靠的取樣，以及持續(xù)不斷進行交叉?zhèn)鞲衅餍?zhǔn)的基礎(chǔ)上，從而能為應(yīng)用程式開發(fā)人員與終端用戶確保了更可靠的傳感器資訊。
總之，只是一味地將更多的MEMS 傳感器加進系統(tǒng)設(shè)計中，并不足以改善系統(tǒng)的功耗、系統(tǒng)設(shè)計的彈性度、傳感器資料或可靠性，以及應(yīng)用的性能。
Semico Research公司技術(shù)長Tony Massimini說：“現(xiàn)在有了所有的這些資料后，系統(tǒng)設(shè)計人員如何充分地加以利用呢？我們目前還可能只是處于起跑點而已。”此外，他坦言，“事實上，這個產(chǎn)業(yè)還處于早期發(fā)展階段。許多甚至對于MEMS不熟悉的系統(tǒng)設(shè)計人員們需要這一類的軟件開發(fā)工具(SDK)。”
對于SDK的需要并不僅限于系統(tǒng)設(shè)計人員，還擴展到包括應(yīng)用開發(fā)人員，他們正試著收集從行動設(shè)備中的傳感器取??得更多動作數(shù)據(jù)，并加以利用于目前新開發(fā)的應(yīng)用程式上。
Chen說，SPI正推出FreeMotion 軟件庫API，所以由其傳感器校準(zhǔn)和傳感器融合所產(chǎn)生的資料為應(yīng)用程式開發(fā)人員提供了具有更高準(zhǔn)確性的有力資料。此外，Chen表示，“應(yīng)用程式需要與用戶有關(guān)的各種資訊及其情境架構(gòu)，而不只是用戶的位置或其動作與方向的變化而已。” FreeMotion 軟件開發(fā)工具為“擴展應(yīng)用程式能從傳感器資料取得資訊的類型提供了重要的基礎(chǔ)，”SPI公司表示。
MEMS市場新局面 競爭態(tài)勢分析
SPI公司的主要競爭對手就是目前正自行開發(fā)傳感器融合軟件的MEMS傳感器元件供應(yīng)商。
今年稍早，飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale Semiconductor)為其電子羅盤推出Xtrinsic傳感器融合軟件。電子羅盤應(yīng)用結(jié)合了磁力計提供的航向以及慣性傳感器的校正資料，為偏離磁場進行補償。飛思卡爾為其MEMS傳感器用戶提供免費下載的傳感器融合演算法。
同時，意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics；ST)去年秋天推出名為iNEMO引擎?zhèn)鞲衅魅诤咸准膫鞲衅魅诤涎菟惴?。根?jù)ST表示，其iNEMO引擎能結(jié)合其iNEMO慣性模組，共同打造完整且可客制化的硬件/軟件多軸MEMS傳感器解決方案，以強化動作并準(zhǔn)確辨識方位。
這些MEMS 傳感器供應(yīng)商使用專有的軟件庫，目的在定客戶使用其產(chǎn)品系列；相形之下，Chen表示，SPI公司獨立于硬件之外的傳感器融合軟件在這方面提供了更大的靈活性。
Semico公司的Massimini認(rèn)為，傳感器融合“仍處于早期發(fā)展階段”，預(yù)期“未來在吸引更多的市場關(guān)注后，將會帶來更多的創(chuàng)新。”盡管目前的競爭態(tài)勢仍尚未加以定義， Massimini指出Movea公司可能成為SPI的潛在競爭對手。
“當(dāng)SPI才剛成立進入這一市場之際，Movea公司已經(jīng)為客戶提供解決方案多年了，”他說。Movea為移動設(shè)備、平板電腦、互動電視，以及運動與電子保健(eHealth)等市場提供了動作反應(yīng)相關(guān)的軟件、韌體與半導(dǎo)體IP。
Massimini并指出，“Movea目前已經(jīng)開發(fā)出一款可讓開發(fā)人員用Movea IP模組建置演算法的系統(tǒng)。Movea現(xiàn)正與一家CAD供應(yīng)商共同合作，期望開發(fā)出一款可用于設(shè)計ASIC的工具。 ”
本文來自：我愛研發(fā)網(wǎng)(52RD.com) - R&D大本營
詳細出處：http://www.52rd.com/S_TXT/2012_3/TXT34547.htm
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