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SC7A20规格书(带寄存器描述).pdf

发布时间：2022-05-31 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.32M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    SC7A20 说明书 ±2G/±4G/±8G/±16G三轴微机械数字加速度计 描述 SC7A20 是一款高精度 12bit 数字三轴加速度传感器芯片，内置功能更 丰富，功耗更低，体积更小，测量更精确。 芯片通过 I²C/SPI 接口与 MCU 通信，加速度测量数据以中断方式或查 询方式获取。INT1 和 INT2 中断管脚提供多种内部自动检测的中断信号，适 应多种运动检测场合，中断源包括 6D/4D 方向检测中断信号、自由落体检测 中断信号、睡眠和唤醒检测中断信号、单击和双击检测中断信号。芯片内置 高精度校准模块，对传感器的失调误差和增益误差进行精确补偿。±2G、± 4G、±8G 和±16G 四种可调整的全量程测量范围，灵活测量外部加速度， 输出数据率 1HZ 和 400HZ 间可选。 LGA-12-2x2x1.0 芯片内置自测试功能允许客户系统测试时检测系统功能，省去复杂的转 台测试。芯片内置产品倾斜校准功能，对贴片和板卡安装导致的倾斜进行补 偿，不占系统资源，系统文件升级不影响传感器参数。 应用 主要特点  宽电压范围 1.71V-3.6V  1.8V 兼容数字 IO 口  低功耗模式下电源电流低至 2µA  ±2G/±4G/±8G/±16G 动态全量程范围  手机平板  室内导航  图像旋转  运动激活用户接口  游戏  12bit 有效数据(HR)  I²C/SPI 数字输出接口  6D/4D 方向检测  自由落体检测  单击双击检测及运动检测  可编程中断生成电路  内嵌自测试功能  内嵌 FIFO  10000g 高 G 抗击能力 产品规格分类 产品名称 封装形式 SC7A20TR LGA-12-2x2x1.0 打印名称 XXXX 材料 无铅 包装形式 编带 杭州士兰微电子股份有限公司 http: //www.silan.com.cn 业务:13246624959 QQ:3162616595 mx@szmsm.com 版本号：0.4 共 25 页 第 1 页 士兰微电子
    内部框图 SC7A20 说明书 极限参数 参 数 符号 测试条件 最小值 最大值 单位 电源电压 1 电源电压 2 任一控制管脚 工作温度 贮存温度 VCC 电路不损坏 VP Vin 电路不损坏 电路不损坏 (CS/SDO/SCL/SDA/INT1/INT2) TOPR 电路不损坏 TSTG 电路不损坏 -0.3 -0.3 -0.3 -40 -55 3.6 3.6 VDDIO+0.3 +85 +150 V V V °C °C 机械参数(VDD=2.5V, TA=25°C) 参 数 符 号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 全量程测量范围 灵敏度 FS0 FS1 FS2 FS3 So0 So1 So2 So3 FS=0 FS=1 FS=2 FS=3 FS=0 (HR mode) FS=1 (HR mode) FS=2 (HR mode) FS=3 (HR mode) -- -- -- -- -- -- -- -- ±2.0 ±4.0 ±8.0 ±16.0 1 2 4 8 -- -- -- -- -- -- -- -- g mg/digit 杭州士兰微电子股份有限公司 http: //www.silan.com.cn 业务:13246624959 QQ:3162616595 mx@szmsm.com 版本号：0.4 共 25 页 第 2 页 士兰微电子VDDIO温度传感器电压调整模块内部振荡器I²CSPIGNDIO自测试VDDX轴传感器Y轴传感器Z轴传感器C-to-VConverterMUXGainADC控制逻辑INT1INT2CSSCL/SPCSDA/SDO/SDISDO/SA0GND时钟使能偏置电路32 Level FIFO
    符 号 TCSO TyOff0 TCOff Vst1 Vst2 Vst3 BW TOPR SC7A20 说明书 测试条件 最小值 典型值 最大值 FS=0 FS=0 与 25°C 的最大偏差 FS=0， X 轴 FS=0， Y 轴 FS=0， Z 轴 -- -- -- -- -- -- -- ±0.01 ±80 ±0.5 276 276 984 ODR/2 -- -- -- -- -- -- -- -40 -- +85 单位 %/°C mg mg/°C LSb LSb LSb HZ °C 参 数 温变灵敏度 零漂 温漂 自测输出 系统带宽 工作温度 注意：电路 2.5V 出厂校准。电路实际工作电压 1.71V-3.6V 电气参数(VDD=2.5V, TA=25°C) 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 参 数 供电电压 IO 供电电压 供电电流 低功耗电流 掉电电流 数字高电平输入电压 数字低电平输入电压 高电平输出电压 低电平输出电压 输出数据率 开启时间 工作温度 符 号 VDD VDDIO IDD IDDLP TA=25°C，ODR=100HZ TA=25°C，ODR=100HZ IDDPdn TA=25°C VIH VIL VOH VOL -- -- -- -- ODR0 ODR= 1HZ ODR1 ODR= 10HZ ODR2 ODR= 25HZ ODR3 ODR= 50HZ ODR4 ODR= 100HZ ODR5 ODR= 200HZ ODR6 ODR= 400HZ Ton Topr ODR=100HZ -- 1.71 1.71 -- -- -- 0.8* VDDIO -- 0.9* VDDIO -- -- -- -- -- -- -- -- -- -40 2.5 -- 20 10 0.5 -- -- -- -- 1 10 25 50 100 200 400 1 -- 3.6 VDD+0.1 -- -- -- -- 0.2* VDDIO -- 0.1* VDDIO -- -- -- -- -- -- -- -- +85 V V uA uA uA V V V V HZ ms °C 单位 KHz us ns us I²C 控制接口参数(=2.5V, TA=25°C) 参 数 SCL 时钟频率 SCL 时钟低时间 SCL 时钟高时间 SDA 建立时间 SDA 数据保持时间 符 号 f(SCL) tw(SCLL) tw(SCLH) tsu(SDA) th(SDA) 杭州士兰微电子股份有限公司 http: //www.silan.com.cn 业务:13246624959 QQ:3162616595 mx@szmsm.com I²C 标准模式 I²C 快速模式 MIN 0 4.7 4.0 250 0.01 MAX 100 -- -- -- 3.45 MIN 0 1.3 0.6 100 0.01 MAX 400 -- -- -- 0.9 版本号：0.4 共 25 页 第 3 页 士兰微电子
    SC7A20 说明书 参 数 符 号 I²C 标准模式 I²C 快速模式 MIN MAX MIN MAX SDA/SCL 上升沿时间 SDA/SCL 下降沿时间 START 条件保持时间 重复 START 条件建立时 间 tr(SDA) tr(SCL) tf(SDA) tf(SCL) th(ST) tsu(SR) STOP 条件建立时间 总线空闲时间 tsu(SP) tw(SP:SR) -- -- 4 4.7 4 4.7 1000 20+0.1Cb 300 300 20+0.1Cb 300 -- -- -- -- 0.6 0.6 0.6 1.3 -- -- -- -- 单位 ns ns us SPI 串行外围接口参数(VDD=2.5V, TA=25°C) I²C 从设备时序图 测试条件 最小值 典型值 最大值 100 -- 5 8 5 15 -- 6 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10 -- -- -- -- 50 -- 50 参 数 SPI 时钟周期注 SPI 时钟频率 CS 建立时间 CS 保持时间 SDI 输入建立时间 SDI 输入保持时间 SDO 有效输出时间 SDO 输出保持时间 SDO 输出无效时间 注：10MHZ 时钟速率 符 号 Tc(SPC) Fc(SPC) Tsu(CS) Th(CS) Tsu(SI) Th(SI) Tv(SO) Th(SO) Tdis(SO) 杭州士兰微电子股份有限公司 http: //www.silan.com.cn 业务:13246624959 QQ:3162616595 mx@szmsm.com 单位 ns MHz ns 版本号：0.4 共 25 页 第 4 页 士兰微电子STARTREPEATEDSTARTSTARTSTOPSDASCLtf(SDA)tr(SDA)tsu(SDA)th(SDA)th(ST)tw(SCLL)tw(SCLH)tr(SCL)tf(SCL)tsu(SR)tsu(SP)tw(SP:SR)
    SC7A20 说明书 SPI 从设备时序图 管脚排列图 管脚描述 管脚 编号 符号 I/O 描述 1 SDO O SPI模式下串行数据输出， I²C模式下地址选择 I²C模式下作SDA， I²C模式 NC for default addr. 连接模式 SPI四线模式 SPI三线模式 SDO NC 2 3 4 5 SDx I/O SPI四线模式下作SDI， SDA SDI SDA SPI三线模式下作SDA VDDIO NC INT1 P -- O I/O口电源电压 -- 用户编程中断1 VDDIO GND INT1 VDDIO GND INT1 VDDIO GND INT1 杭州士兰微电子股份有限公司 http: //www.silan.com.cn 业务:13246624959 QQ:3162616595 mx@szmsm.com 版本号：0.4 共 25 页 第 5 页 士兰微电子CSSPCSDISDOtsu(CS)tc(SPC)tsu(SI)th(SI)MSB INMSB OUTLSB INLSB OUTth(CS)th(SO)tv(SO)tdis(SO)(3)(3)(3)(3)(3)(3)(3)(3)71014（仰视图）ZYX（俯视图）可检加速度方向1112651SC7A20NCVDDGNDINT1VDDIOGNDIOSDxNCSDOINT2CSSCx
    管脚 编号 6 7 8 9 符号 I/O 描述 INT2 VDD O P 用户编程中断2 电源电压 GNDIO Ground 0V供电 GND Ground 0V供电 10 CS 11 NC 12 SCx I -- I I²C/SPI模式选择，高电平I²C 模式，低电平SPI模式 -- I²C 模 式下 串 行时 钟 SCL ， SPI模式下串行时钟SCK SC7A20 说明书 连接模式 I²C模式 SPI四线模式 SPI三线模式 INT2 VDD GND GND NC NC SCL INT2 VDD GND GND CS NC SCK INT2 VDD GND GND CS NC SCK 注：I=输入，O=输出，OC=集电极开路输出，P=被动外部器件，S=电源供电 功能描述 1 详细特点 SC7A20 是一款极小体积、超低功耗、数字输出的 LGA 封装的 3 轴线性加速度计。完整的电路芯片包括一个机械 传感单元和一个集成电路接口。集成电路接口，负责与机械传感单元接口，读取其传感器信息，并通过 I²C/SPI 接口提 供到外部 MCU。 2 机械传感单元 机械传感单元，由悬吊的质量块和硅框架组成。框架是质量块的固定端，悬吊质量块通过锚点固定在框架上。悬吊 质量块可在三维空间中自由移动。另外，在机械传感单元上做盖帽保护，防止封装注塑时对机械部分造成损伤。当传感 器加速时，质量块会相对固定部分产生位移，从而引起差分电容不平衡变化。集成电路接口部分通过电荷积分电路对加 在差分电容上的电压脉冲进行积分，以积分结果衡量差分电容大小，进而衡量位移量的大小，最终测量出对应的加速度 值。 稳定状态下电容结构的电容值大概是 pF 级，当有加速度时，电容的最大改变量是 fF 级。 3 IC 接口 电路部分的完整测量链路由电容放大器和 ADC 组成。低噪声电容放大器将机械传感单元的不平衡电容转换成模拟 电压，再通过 ADC 转换成数字信号。加速度值数据可通过 I²C/SPI 接口访问，特别适合与微处理器直接接口。电路本身 还设计有 RDY 信号，用以表示新的测量数据已经就绪，简化数据系统中的数据同步。另外，电路还设计了“唤醒”和 “自由落体”检测功能，根据用户对寄存器的配置编程加速度触发事件来生成中断信号。 4 工厂校准补偿 电路部分设计有灵敏度（So）和零漂（TyOff）校准补偿功能。 校准补偿的修调值保存在电路内部的 NVM 中。当电路上电后，修调值被调入内部寄存器中以供正常操作补偿用。 该功能使用户无需更深层次的校准就可以使用电路。 5 6D/4D 检测 当检测到传感器处在设定的姿态产生中断，或者进入设定的姿态产生中断。传感器在三维空间的 6 个状态均可独立 检测。详细设置见应用说明文档。 杭州士兰微电子股份有限公司 http: //www.silan.com.cn 业务:13246624959 QQ:3162616595 mx@szmsm.com 版本号：0.4 共 25 页 第 6 页 士兰微电子
    6 自由落体检测 SC7A20 说明书 当检测到传感器处在自由落体状态产生中断。自由落体时，传感器质量块处于失重状态，三轴理论输出为零，传感 器内置检测模块检测大三轴输出小于设定阈值则驱动中断信号产生和相应状态寄存器置位。 7 睡眠和唤醒检测 睡眠检测，传感器内置模块对输出值进行检测，当传感器输出值在某段时间内均无变化且输出值在设置阈值范围内， 则判定传感器无动作，即置位相应状态信号和产生相应中断信号，通知 MCU 设置系统和传感器进入更低功耗的工作状 态。详细设置见应用说明文档。 唤醒检测，传感器内置模块对输出值进行检测，当传感器输出值超过设定阈值且达到设置时间范围，则判定传感器 有动作，即置位相应状态信号和产生相应中断信号，通知 MCU 设置系统和传感器进入正常工作状态。详细设置见应用 说明文档。 8 单击和双击检测 传感器根据设定的阈值和时间判断输出值是否满足单击和双击条件，置位相应状态信号和产生相应中断信号。详细 设置见应用说明文档。 9 特定词汇说明 9.1 灵敏度 灵敏度是描述传感器增益的物理量，在此可用±1G 加速度输入时能准确解析的一半最大数字输出表示。实际测试 中，通过重力加速度来测量。将电路需要测量的轴正对地心，记录电路的输出值 A1，再在这个轴线的任意平面上旋转 180°，将该轴的另一端对准地心，记录电路的输出值 A2。再计算 A2-A1 的绝对值，绝对值除以 2 的结果就是该轴的灵 敏度，该值随温度和时间的变化量很小。另外一个参数“灵敏度容差”，描述了大批量电路的灵敏度范围，是衡量电路一 致性的参数。 9.2 零漂 零漂（TyOff）描述的是，0 加速度输入时，实际输出与理想输出的偏移程度。电路在稳定状态下，放置到水平面上 时，其 X 和 Y 轴的实际加速度是零，Z 轴是 1G。理想状态下，XY 轴输出应该处在输出量程的中心位置（以二进制补码 表示的 0），但实际会有很小的偏移。这种实际输出与理想输出偏移就称为“零漂”。“零漂”在某一范围内是电路上机械 部分应力的结果，因此当电路焊装到 PCB 板上或者处在某个外部压力环境下时，“零漂”会有少量的改变。“零漂”随 着温度偏移称为“温漂”。 9.3 自测试 自测试功能是允许在不做机械运动的情况下测试机械部分的功能。自测试位配置为零时，自测试功能被关闭。该自 测试位为“1”时，相应功能被打开，一个驱动力被加到机械部分的质量块上，模拟出某一确切的加速度输入。此时， 电路在设置好的量程范围内输出相应的数据。当自测试模式被使能后，电路的实际输出是外部加速度输入与静电驱动力 输入两者的代数和。如果自测试输出信号变化在说明书的范围内，则电路工作正常。 10 数字接口 SC7A20电路内部寄存器可通过I²C或者SPI接口访问。SPI接口还可以通过软件设置成3线或者4线模式下工作。SPI 的3线模式可以先在4线写模式（写入仅需3线）下写入对应控制位配置成3线后，即可在3线下正常通信。这些接口通信 管脚复用。如果需要使用I²C接口，则CS信号必须被拉高（内部已有上拉电阻连接到VDDIO）。 杭州士兰微电子股份有限公司 http: //www.silan.com.cn 业务:13246624959 QQ:3162616595 mx@szmsm.com 版本号：0.4 共 25 页 第 7 页 士兰微电子
    通信接口管脚描述 SC7A20 说明书 管脚名 管脚描述 CS SPI使能 I²C/SPI模式选择（1：I²C模式；0：SPI使能） SCL/SPC SDA/SDI/SDO SDO 10.1 I²C 串行接口 I²C串行时钟（SCL） SPI串行时钟（SPC） I²C串行数据（SDA） SPI串行数据输入（SDI） 3线接口串行数据输出（SDO） SPI串行数据输出（SDO） 本电路的 I²C 总线接口是从设备。可以通过 I²C 接口写入数据到寄存器，也可从寄存器读出数据。相关的 I²C 名词说 明如下表。 发射端 接收端 主机 从设备 名词 描述 串行接口管脚描述 发送数据到总线 从总线接收数据 发起传输，生成时钟信号，终止传输 由主设备寻址访问 I²C 总线相关的两根信号线：串行时钟线和串行数据线。串行数据线是双向通信管脚，可由主机发送数据到从设备， 也可由从设备发送到主机。两根信号线都通过上拉电阻连接的 VDDIO 端。当总线空闲时，两根数据线都为高。I²C 接口 遵循快速模式（400KHZ）I²C 标准。 10.1.1 I²C 操作 总线的传输通过一个 START 信号开始。START 条件定义为：SCL 高期间，SDA 上有一个高到低的变化。之后， 总线会被认为进入占用状态。接下来的一个字节数据的高 7 位表示主机需要通信的寻址位，第 8 位表示接下来的数据传 输是主机到从设备，还是由从设备到主机。当地址被发送出去后，每个连接到该总线上的电路会比较这个地址是不是自 己的地址。如果地址配对成功，则返回 ACK 到主机。ACK 是在第 9 个 CLK 上的一个低电平。 SC7A20 的从设备地址是 001100xb(具体地址可根据用户需求配置)。数据传输需要 ACK 信号返回方可有效。发送 端在第 9 个 CLK 上必须释放总线，接收端在第 9 个 CLK 上拉低总线，完成一个 ACK 返回。接收端必须在接收到每个 字节后返回 ACK。SC7A20 的 I²C 接口是从设备接口，而且遵循近似的标准 I²C 协议（稍有不同）。START 信号之后， 主机的从设备地址发送出去。当从设备的 ACK 返回后，一个 8 位的子地址被发送出去，其低 7 位表示的是实际的寄存 器地址，最高位表示的是是否地址自增。如果最高位为“1”，则之后的寄存器地址自增，可允许多数据读写。 从地址加上读写控制位构成一个完整的从设备地址。如果读写控制位为“1（读）”，从设备地址和子寄存器地址发 送成功，则需要发送一个“重复 START”信号。如果读写控制位为“0（写）”，则下一个字节的传输方向不变。 IIC 地址 SDO外部连接 悬空/接逻辑高 杭州士兰微电子股份有限公司 http: //www.silan.com.cn 业务:13246624959 QQ:3162616595 mx@szmsm.com 7位IIC地址 0x19 备注 版本号：0.4 共 25 页 第 8 页 士兰微电子
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