BMF055: три МЭМС-датчика и контроллер Cortex-M0+ в одном корпусе

| Bosch Sensortec

Современные МЭМС-датчики – это лучшая демонстрация достижений в области развития МЭМС-технологий. Самые развитые сенсоры объединяют в одном корпусе множество различных компонентов: гироскопы, акселерометры, магнитометры, альтиметры и т.д. Один из лидеров отрасли компания Bosch Sensortec пошла еще дальше, и представила новый 9-осевой датчик BMF055 со встроенным 32-битным Cortex-M0+ микроконтроллером.

BMF055 со встроенным 32-битным Cortex-M0+ микроконтроллером

Рис. 1. BMF055 со встроенным 32-битным Cortex-M0+ микроконтроллером

Сегмент МЭМС-датчиков – один из лидеров по темпам роста среди всех сегментов на рынке электроники. За последние десять лет МЭМС-датчики прошли путь от одноосевых акселерометров и гироскопов до сложных многоосевых систем. Самые продвинутые производители умудряются в одном корпусе разместить сразу несколько различных сенсоров: акселерометры, гироскопы, магнитометры, датчики давления и т.д.

Очевидно, что цифровые данные, полученные с помощью датчиков, требуют обработки. По этой причине очень часто вместе с сенсорами в одном корпусе размещают дополнительные вычислительные блоки. Они нужны для первичной цифровой обработки сигналов (ЦОС).

К сожалению, в большинстве случаев эти узкоспециализированные блоки кроме ЦОС ничего делать не умеют. В итоге разработчики вынуждены применять дополнительные внешние управляющие микроконтроллеры. Такое решение, с большим количеством корпусных компонентов, часто оказывается не таким уж компактным. Кроме того, оно приводит к расширению перечня элементов, что так же не очень хорошо.

Естественно, что у производителей давно появилось желание разместить датчики и полноценный микроконтроллер в одном корпусе. Однако для реализации такого решения требовалось решить сразу несколько серьезных задач: сохранить малые габариты, обеспечить максимальную электромагнитную совместимость датчиков и микроконтроллера, не потерять в точности измерений и разрешающей способности, не допустить значительного роста потребления и стоимости.

И вот недавно стали появляться МЭМС-системы, в которых перечисленные проблемы были решены. Одним из лидеров в этом направлении стала компания Bosch Sensortec. Первой «ласточкой» для нее стал 9-осевой датчик BNO055, о котором рассказывалось в одной из предыдущих статей на Унитере. В одном корпусе он объединял гироскоп, акселерометр, магнитометр и 32-битный Cortex-M0+ микроконтроллер. Однако этот микроконтроллер не был доступен для загрузки пользовательского кода. Он работал под управлением специализированного ПО Sensor Fusion Algorithms, которое «зашивалось» на этапе изготовления.

С тех пор был сделан еще один шаг вперед. И вот теперь к услугам разработчиков предлагается новый 9-осевой датчик BMF055 со встроенным 32-битным Cortex-M0+ микроконтроллером, программируемым пользователем (рис. 2). Функционал BMF055 практически целиком и полностью определяется разработчиком. В данном случае, более правильным будет говорить даже не о датчике с контроллером, а о контроллере с датчиками! 

Использование BMF055 в различных приложениях

Рис. 2. Использование BMF055 в различных приложениях

BMF055 – интеллектуальная система (SiP, Systemin Package), объединяющая в одном корпусе сразу несколько различных элементов: 3-хосевой 16-битный гироскоп, 3-хосевой 14-битный акселерометр, 3-хосевой магнитометр, а также программируемый пользователем 32-битный Cortex-M0+ микроконтроллер Atmel SAMD20.

Особенности встроенного контроллера. Ключевой особенностью BMF055 является Atmel SAMD20. Это 32-битный Cortex-M0+ микроконтроллер, работающий на частотах до 48 МГц. В данном случае речь идет о топовой модели линейки SAMD20 с максимальным объемом памяти: 256 Кбайт FLASH, 32 Кбайт ОЗУ;

Работа с контроллером практически ничем не отличается от применения отдельного Atmel SAMD20. Программирование ведется через интерфейс SWD, а для разработки ПО можно использовать Atmel Studio.

Ядро Cortex-M0+ выбрано не случайно. С одной стороны оно отличается высокой производительностью 2,14 Coremark/ МГц. С другой стороны, это идеальный выбор для малопотребляющей электроники, так как для него удельное потребление в активном режиме начинается всего лишь от 70 мкА/ МГц.

Особенности датчиков. В составе BMF055 используются трехосевые датчики Bosch Sensortec, которые знакомы постоянным читателям Унитеры по предыдущим публикациям:

  • гироскоп BMG160 с настраиваемым диапазоном измерений ±125/ ±250/ ±500/ ±1000/ ±2000 °/c;
  • акселерометр BMA280 с диапазонами измерения ±2/ ±4/ ±8/ ±16 g;
  • магнитометр BMM150 с диапазонами измерения ±1300 мкТл по осям х, у, ±2500 мкТл по оси z.

Датчики и микроконтроллер используют для связи SPI (рис. 3). Этот интерфейс и линии прерываний доступны и для внешних устройств.

Архитектура BMF055

Рис. 3. Архитектура BMF055

Несмотря на большое количество интегрированных блоков, BMF055 умещается в миниатюрном 28-выводный LGA-корпусе размером 5,2x3,8x1,13 мм!

Как было сказано выше, программирование BMF055 мало чем отличается от программирования отдельного Atmel SAMD20. Для этой цели могут использоваться стандартные программаторы и среда Atmel Studio. В дополнение к этому Bosch Sensortec предоставляет пользователям набор ПО Software Development Package, который включает API для каждого из датчиков, примеры проектов, библиотеки и плагины для Atmel Studio.

Генеральный директор и главный менеджер Bosch Sensortec Штефан Финкбайнер (Dr. Stefan Finkbeiner) рассчитывает, что основными областями применения новых датчиков BMF055 станут роботы и дроны, системы навигации, игровые приложения и геймпады, различные HMI-интерфейсы для IoT и т.д.

Характеристики BMF055:

  • микроконтроллер: Atmel SAMD20 48 МГц Cortex-M0+, 256 Кбайт FLASH, 32 Кбайт ОЗУ;
  • гироскоп BMG160: диапазоны измерения ±125/ ±250/ ±500/ ±1000/ ±2000 °/с, диапазон частот 12…523 Гц, чувствительность 16 LSB/ (°/с) или 900 рад/с;
  • акселерометр BMA280: диапазоны измерения ±2/ ±4/ ±8/ ±16g, диапазон частот 8…1000 Гц, чувствительность 1LSB/ mg;
  • магнитометр BMM150: диапазоны измерения ±1300 мкТл по осям х, у, ±2500 мкТл по оси z, чувствительность 0,3 мкТл;
  • напряжение питания микросхемы: 2,4–3,6 В;
  • корпус: 28-выводный LGA размером 5,2x3,8x1,13 мм;
  • диапазон рабочих температур: от –40 до 85 °C.

О компании 

Компания Bosch Sensortec – подразделение консорциума Bosch, основанное в 2005 году и специализирующееся на МЭМС-сенсорах и решениях на их основе. В портфолио компании – трёх-, шести- и девятиосевые гироскопы, акселерометры и магнитометры, а также датчики температуры, влажности и т.д. С момента начала разработки МЭМС-сенсоров в 1995 году компания Bosch стала лидером на этом рынке, продав более трёх миллиардов микросхем.

Производитель: Bosch Gpoup
Наименование
Производитель
Описание Корпус/
Изображение
Цена, руб. Наличие
BMF055
BMF055
Bosch Gpoup
Арт.: 2082962 ИНФО PDF
Доступно: 5031 шт. от: 1160 руб.
Характеристики BMF055: • микроконтроллер: Atmel SAMD20 48 МГц Cortex-M0+, 256 кБайт FLASH, 32 кБайт ОЗУ; • гироскоп BMG160: диапазоны измерения ±125 / ±250 / ±500 / ±1000/ ±2000 °/с, диапазон частот 12…523 Гц, чувствительность 16 LSB/(°/с) или 900 рад/с; • акселерометр BMA280: диапазоны измерения ±2 / ±4 / ±8 / ±16g, диапазон частот 8…1000 Гц, чувствительность 1LSB/mg; • магнитометр BMM150: диапазоны измерения ±1300 мкТл по осям х, у, ±2500 мкТл по оси z, чувствительность 0,3 мкТл; • напряжение питания микросхемы: 2,4–3,6 В; • корпус: 28-выводный LGA размером 5,2 x 3,8 x 1,13 мм; • диапазон рабочих температур: от –40 до 85 °C.
BMF055 от 1160,00 от 4 шт. 994,00 от 8 шт. 894,00 от 16 шт. 828,00 от 41 шт. 787,00
13 шт.
(на складе)
5018 шт.
(под заказ)

Сравнение позиций

  • ()