Bosch: präzise 9-Achsen-Sensordatenfusion Stromsparende Inertial Measurement Unit für Always-On-Anwendungen

Der BMI160 eignet sich für Anwendungen, die eine exakte 9-Achsen Sensordatenfusion mit kurzer Latzenzzeit und sehr niedriger Leistungsaufnahme benötigen.

Die neue Inertial Measurement Unit (IMU) BMI160 von Bosch Sensortec integriert einen 16-Bit-3-Achsen, Low-g-Beschleunigungssensor und ein Ultra-Low-Power-3-Achsen-Gyroskop in einem Gehäuse. Den BMI160 hat Bosch für hochgenaue 6- und 9-Achsen Always-On-Anwendungen in Consumer-Geräten entwickelt.

Dazu zählen Smartphones, Tablets, Wearables, Fernsteuerungen, Spielesteuerungen, Head Mounted Displays, Smart Glasses und Spielzeug. Wenn sich der Beschleunigungssensor und das Gyroskop in vollem Betriebsmodus befinden, beträgt der typische Stromverbrauch 950 µA – was gegenüber bisherigen Systemen eine Ersparnis von 50 Prozent bedeutet.

Anwendungen wie Reality Gaming, Augmented Reality und aufkommende 3D-Indoor-Scanning-Anwendungen müssen benutzerbezogene Bewegungsdaten exakt und in Echtzeit liefern können. Der BMI160 erreicht dies durch die präzise Synchronisierung der Sensordaten des inertialen Beschleunigungssensors und des Gyroskops mit von extern zugeführten Daten eines geomagnetischen Sensors. Damit eignet sich der BMI160 für Anwendungen, die eine exakte 9-Achsen Sensordatenfusion mit kurzer Latenzzeit und sehr niedriger Leistungsaufnahme benötigen.

»Die bisherigen Batterieleistungen in Geräten wie Smart Watches, Augmented-Reality-Brillen und Wearables schränken die Integration von intelligenten Anwendungen ein, die ständig mit Strom versorgt werden müssen«, sagt Jeanne Forget, Marketing Director von Bosch Sensortec. »Mit dem BMI160 und seinem industrieweit geringsten Stromverbrauch gehören diese Beschränkungen der Vergangenheit an, er macht viele Always-On-Anwendungen möglich.«

Präzise Sensordatenfusion

Weitere Sensoren aus der Bosch Sensortec-Familie wie geomagnetische Sensoren (BMM-Serie) oder Drucksensoren (BMP-Serie), können über eine sekundäre Schnittstelle (als I2C-Slaves) an den BMI160 angeschlossen werden. Bei dieser Konfiguration steuert der BMI160 die Datenaufnahme des externen Sensors mit allen Sensordaten, die im eingebauten FIFO zwischengespeichert werden. Wird die sekundäre Schnittstelle als Hochgeschwindigkeits-SPI-Schnittstelle konfiguriert und an ein Kameramodul angeschlossen, unterstützt der BMI160 parallel auch die optische Bildstabilisierung.

Intelligentes Strommanagement und eingebaute FIFO

Eine zusätzliche Reduzierung des Stromverbrauchs kann mit Hilfe der eingebauten Power Management Unit (PMU) erreicht werden. Dazu überführt man das Gyroskop zeitweilig automatisch in den stromsparenden schnellen Start-Up-Modus. Aus diesem wird es mittels des Any-Motion-Interrupt des Beschleunigungssensors wieder hochgefahren. Schließt man den BMI160 an einen geomagnetischen Sensor an, kann er das Auslesen der Sensordaten des Magnetometers ohne Mitwirkung eines Host-Prozessors starten, so dass der längere Schlafzyklus des Host-Controllers den Stromverbrauch auf Systemebene reduziert. Der eingebaute FIFO-Buffer unterstützt Low-Power-Stromanwendungen und verhindert Datenverlust in Nicht-Echtzeit-Systemen. Die FIFO-Architektur ermöglicht die dynamische Neuverteilung vom FIFO-Datenspeicher für Beschleunigungssensor, Gyroskop und externe Sensoren.

Der BMI160 ist mit einer On-Chip-Interrupt-Engine ausgerüstet, die eine bewegungsbasierte Gestenerkennung und Kontextsensitivität mit geringem Stromverbrauch möglich macht. Unter den stromsparenden Interrupt-Funktionen finden sich Any-Or-No-Motion-Erkennung, Abtastung mittels Tippen oder Doppeltippen (Tap/Double Tap), Orientierungserkennung, freier Fall und Aufprallereignisse.

Der BMI160 erfüllt die Voraussetzungen der meisten Standard-Betriebssysteme und ist vollständig Android 4.4 (KitKat)- und Windows 8.1-kompatibel. Die integrierten Interrupt-Funktionen für die Erkennung signifikanter Bewegungen und von Schritten verbrauchen jeweils weniger als 200 µA.

Der BMI160 ist in einem 14-Pin 2,5 × 3,0 × 0,8 mm3 LGA-Gehäuse erhältlich, Muster des BMI160 stehen ab sofort für Schlüsselkunden zur Verfügung.