博世BMI160 中文数据手册.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书资料大小：32.61M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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数据手册 BMI160 小型，低功率惯性测量单元博世Sensortec BMI160 – Data sheet 文件修订文件发布日期文件编号技术参考代码笔记 0.7 December 02nd, 2014 BST-BMI160-DS000-06 0 273 141 187 本文档中的数据和描述如有更改，恕不另行通知。产品照片和图片仅供参考，可能与实际产品外观有所不同。

BMI160 Data sheet BMI160 小型，低功率惯性测量单元 Page 2 BMI160是一款高度集成的低功耗惯性测量单元（IMU），可提供精确的加速度和角速率（陀螺仪）测量。 BMI160集成了：   16位数字三轴加速度计 16位数字三轴陀螺仪主要特点  高性能加速度计和陀螺仪（硬件同步）  功耗极低：典型值。 920μA（全功能加速度计和陀螺仪）  符合Android Kitkat：重要的运动和步进检测器/步进计数器（每个5μA）  占地面积2.5 x 3.0 mm2，高度0.83 mm  内置电源管理单元（PMU），用于高级电源管理  具有快速启动陀螺仪模式的省电功能  宽电源范围：1.71V ...... 3.6V  可分配的1024字节FIFO缓冲区（能够处理外部传感器数据）  硬件传感器时间戳，用于精确的传感器数据融合  集成中断，用于增强自主运动检测  灵活的数字主接口，通过I2C或SPI连接主机  扩展I2C模式，时钟频率高达1 MHz  用于OIS应用的附加二级高速接口  能够处理外部传感器数据 (例如Bosch Sensortec的地磁或气压传感器) 典型应用  增强现实  室内导航  3D扫描/室内地图  高级手势识别  身临其境的游戏  9轴运动检测  空中鼠标应用程序和指针  计步器/计步器  移动应用程序的高级系统电源管理  相机模块的光学图像稳定  自由落体检测和保修记录目标设备  智能手机，平板电脑和变压器PC  游戏控制器，遥控器和指点设备  头部跟踪设备  可穿戴设备，例如智能手表或增强现实眼镜  运动和健身设备  相机，相机模块  玩具，例如玩具直升机 BST-BMI160-DS000-06 |修订版0.7 | 2014年12月Bosch Sensortec Bosch Sensortec ©Bosch Sensortec GmbH即使在工业产权方面也保留所有权利。我们保留所有处理权利，如复制和传递第三方。 BOSCH和符号是德国Robert Bosch GmbH的注册商标。注意：本文档中的规格是初步的，如有更改，恕不另行通知

BMI160 Data sheet Page 3 一般说明 BMI160是惯性测量单元（IMU），由最先进的3轴，低g组成加速度计和低功率3轴陀螺仪。它专为低功耗，高功率而设计精确的6轴和9轴应用，适用于手机，平板电脑，可穿戴设备，遥控器控制器，游戏控制器，头戴式设备和玩具。 BMI160有一个紧凑型14引脚2.5×3.0×0.83 mm3 LGA封装。当加速度计和陀螺仪进入时完全工作模式，功耗通常为950μA，可实现永远在线的应用电池驱动设备。 BMI160提供1.71V至3.6V的宽VDD电压范围和aVDDIO范围为1.2V至3.6V，允许BMI160 为VDD和VDD供电1.8VVDDIO。由于其内置的惯性传感器数据的硬件同步及其能力同步外部设备的数据，如地磁传感器，BMI160 非常适合增强现实，游戏和导航应用，需要高度精确的传感器数据融合。 BMI160提供高精度传感器数据和精确定时相应的数据。时间戳的分辨率仅为39μs。进一步的Bosch Sensortec传感器，例如地磁（BMM150）可以通过辅助I2C接口作为从站连接。在此配置中，BMI160控制外部传感器的数据采集，所有传感器的同步数据存储在寄存器数据中，并可另外存储在内置FIFO中。集成的1024字节FIFO缓冲器支持低功耗应用，可防止非实时系统中的数据丢失。智能FIFO架构允许分别为加速度计，陀螺仪和外部传感器动态重新分配FIFO空间。对于典型的6-DoF应用，这足以满足约。 0.75秒的数据捕获。在典型的9-DoF应用中 - 包括地磁传感器 - 这对于大约是足够的。 0.5秒与其前代产品一样，BMI160具有片上中断引擎，可实现基于运动的低功率手势识别和上下文感知。可以以功率有效的方式发出的中断的示例是：任何或无运动检测，抽头或双击感测，方向检测，自由落体或冲击事件。 BMI160完全符合Android 4.4（Kitkat）标准，并且在重要运动和步进检测器中断的实现中，每个都消耗不到20µA。例如，智能内置电源管理单元（PMU）可以配置为通过自动将陀螺仪暂时发送到快速启动模式并通过内部使用任意运动中断再次唤醒来进一步降低功耗。加速度计。通过允许主机更长的休眠时间，PMU有助于在系统级别上显着进一步节省功率。除了用于连接主机的灵活主接口（I2C或SPI）外，BMI160还提供额外的辅助接口。该辅助接口可用于SPI模式，用于OIS（光学图像稳定）应用，与相机模块一起使用，或用于高级游戏用例。当连接到地磁传感器时，BMI160将触发从磁力计自动读取传感器数据，而无需主处理器的干预。 BST-BMI160-DS000-06 | 修订版0.7 | 2014年12月 Bosch Sensortec ©Bosch Sensortec GmbH即使在工业产权方面也保留所有权利。我们保留所有处理权利，如复制和传递第三方。 BOSCH和符号是德国Robert Bosch GmbH的注册商标。注意：本文档中的规格是初步的，如有更改，恕不另行通知。

BMI160 Data sheet Page 4 目录索引 1. 规格 ............................................................................................................................................... 7 1.1 电气规格 ................................................................................................................................... 7 1.2 电气和物理特性，测量性能.............................................................................................................. 8 1.3 绝对最大额定值.................................................................................................................... 11 2. 功能说明 ......................................................................................................................................... 12 2.1 框图 ...................................................................................................................................... 12 2.2 电源模式............................................................................................................................ 13 2.2.1 暂停模式（加速计和陀螺仪） ........................................................................................................... 13 2.2.2 快速启动模式（仅限陀螺仪） ................... ............... .................................................................... 13 2.2.3 电力模式之间的转换 ................................................................................................................................ 14 2.2.4 低功率模式（仅限加速计） ............................................................................................................... 15 2.2.5 PMU（电源管理单元）.................................................................................................................. 16 2.3 传感器时序和数据同步............................................................................................................ 16 2.3.1 传感器时间 .................................................................................................................................. 16 2.3.2 数据同步.......................................................................................................................................... 17 2.4 数据处理 ............................................................................................................................ 18 2.4.1 数据处理加速度计 ................................................................................................................................... 18 2.4.2 数据处理陀螺仪 ..................................................................................................................................... 19 2.5 FIFO................................................................................................................................ 20 2.5.1 先进先出框架 ................................................................................................................................... 21 2.5.2 先进先出条件和细节 ............................................................................................................................. 24 2.6 中断控制器 .............................................................................................................................. 25 2.6.1 任意运动检测（加速）.................................................................................................................. 26 2.6.2 重大的动作（加速） ..................................................................................................................... 27 2.6.3 计步检测器 (加速) .............................................................................................................................. 28 2.6.4 抽头传感 (加速 ................................................................................................................................. 28 2.6.5 方向识别（加速） ........................................................................................................................... 29 2.6.6 平面检测（加速）........................................................................................................................ 35 2.6.7 低-G /自由落差检测（加速） ........................................................................................................ 36 2.6.8 高G检测（加速） ......................................................................................................................... 37 2.6.9 慢动作警报/无动作中断（加速） ...................................................................................................... 37 2.6.10 数据就绪检测（加速，陀螺仪和外部传感器） .............................................................................. 40 2.6.11 PMU触发器（陀螺仪） ........................................................................................................... 40 2.6.12 FIFO中断（加速度、陀螺仪和外部传感器）................................................................................ 40 2.7 计步计数器 ........................................................................................................................... 41 2.8 设备自检 ............................................................................................................................... 41 2.8.1 自测加速度计.................................................................................................................................. 41 2.8.2 自测陀螺仪 ........................................................................................................................................ 42 2.9 偏移补偿.............................................................................................................................. 42 2.9.1 快速补偿 .............................................................................................................................................. 42 2.9.2 手动补偿 ................................................................................................................................................ 43 2.9.3 在线校准 ........................................................................................................................................... 43 BST-BMI160-DS000-06 | Revision 0.7 | December 2014 Bosch Sensortec © Bosch Sensortec GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties. BOSCH and the symbol are registered trademarks of Robert Bosch GmbH, Germany. Note: Specifications within this document are preliminary and subject to change without notice.

BMI160 Data sheet Page 5 2.10 非易失性记忆 ......................................................................................................................... 43 2.11 寄存器表 ............................................................................................................................ 45 2.11.1 寄存器 (0X00) CHIPID ................................................................................................................. 47 2.11.2 寄存器 (0X02) ERR_REG ............................................................................................................ 47 2.11.3 寄存器 (0X03) PMU_STATUS ..................................................................................................... 48 2.11.4 寄存器 (0X04-0X17) DATA ........................................................................................................... 49 2.11.5 寄存器 (0X18-0X1A) SENSORTIME ............................................................................................ 50 2.11.6 寄存器 (0X1B) STATUS ............................................................................................................... 51 2.11.7 寄存器 (0X1C-0X1F) INT_STATUS ............................................................................................. 51 2.11.8 寄存器 (0X20-0X21) TEMPERATURE ......................................................................................... 53 2.11.9 寄存器 (0X22-0X23) FIFO_LENGTH ........................................................................................... 54 2.11.10 寄存器 (0X24) FIFO_DATA ........................................................................................................ 55 2.11.11 寄存器 (0X40) ACC_CONF ........................................................................................................ 55 2.11.12 寄存器 (0X41) ACC_RANGE ..................................................................................................... 56 2.11.13 寄存器 (0X42) GYR_CONF........................................................................................................ 57 2.11.14 寄存器 (0X43) GYR_RANGE ..................................................................................................... 58 2.11.15 寄存器 (0X44) MAG_CONF ....................................................................................................... 58 2.11.16 寄存器 (0X45) FIFO_DOWNS ................................................................................................... 59 2.11.17 寄存器 (0X46-0X47) FIFO_CONFIG .......................................................................................... 60 2.11.18 寄存器 (0X4B-0X4F) MAG_IF .................................................................................................... 61 2.11.19 寄存器 (0X50-0X52) INT_EN ...................................................................................................... 62 2.11.20 寄存器 (0X53) INT_OUT_CTRL ................................................................................................. 63 2.11.21 寄存器 (0X54) INT_LATCH ........................................................................................................ 64 2.11.22 寄存器 (0X55-0X57) INT_MAP ................................................................................................... 64 2.11.23 寄存器 (0X58-0X59) INT_DATA ................................................................................................. 66 2.11.24 寄存器 (0X5A-0X5E) INT_LOWHIGH ........................................................................................ 67 2.11.25 寄存器 (0X5F-0X62) INT_MOTION ............................................................................................ 69 2.11.26 寄存器 (0X63-0X64) INT_TAP.................................................................................................... 71 2.11.27 寄存器 (0X65-0X66) INT_ORIENT ............................................................................................. 72 2.11.28 寄存器 (0X67-0X68) INT_FLAT .................................................................................................. 73 2.11.29 寄存器 (0X69) FOC_CONF ........................................................................................................ 74 2.11.30 寄存器 (0X6A) CONF ................................................................................................................. 75 2.11.31 寄存器 (0X6B) IF_CONF ............................................................................................................ 75 2.11.32 寄存器 (0X6C) PMU_TRIGGER ................................................................................................ 76 2.11.33 寄存器 (0X6D) SELF_TEST ....................................................................................................... 77 2.11.34 寄存器 (0X70) NV_CONF .......................................................................................................... 78 2.11.35 寄存器 (0X71-0X77) OFFSET .................................................................................................... 78 2.11.36 寄存器 (0X78-0X79) STEP_CNT................................................................................................ 79 2.11.37 寄存器 (0X7A-0X7B) STEP_CONF ............................................................................................ 80 2.11.38 寄存器 (0X7E) CMD ................................................................................................................... 81 3. DIGITAL INTERFACES ............................................................................................................ 83 3.1 接口 .................................................................................................................................... 83 3.2 主接口 .................................................................................................................................... 83 3.2.1 初级接口I2C / SPI协议选择 ......................................................................................................................... 84 3.2.2 主SPI接口 .......................................................................................................................................... 85 3.2.3 主I2C接口 .......................................................................................................................................... 88 3.2.4 SPI和I²C访问限制 .................................................................................................................................. 92 3.3 二级接口 ................................................................................................................................. 93 3.3.1 磁力计连接到二级接口 .................................................................................................................................. 93 3.3.2 摄像机模块连接到OIS的二级接口......................................................................................................... 95 BST-BMI160-DS000-06 | Revision 0.7 | December 2014 Bosch Sensortec © Bosch Sensortec GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. 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BMI160 Data sheet Page 6 4. 引脚和连接图 ................................................................................................................................... 96 4.1 引脚输出 ............................................................................................................................ 96 4.2 连接图仅使用主要接口................................................................................................................ 97 4.2.1 I2C作为主要接口........................................................................................................................... 97 4.2.2 SPI 3 线作为主要接口....................................................................................................................... 97 4.2.3 SPI 4线作为主要接口 .............................................................................................................................. 98 4.3 连接图使用额外的二级接口 .................................................................................................................... 98 4.3.1 主SPI 4线和次级磁力计接口（I2C） ..................................................................................................... 98 4.3.2 主SPI 3线和次级磁力计接口（I2C） ..................................................................................................... 99 4.3.3 主要的I2C和次级磁力计接口（I2C） ................................................................................................. 99 4.3.4 主要的I2C和次级4线SPI作为OIS接口 ........................................................................................................... 100 4.3.5 主要的I2C和次级3线SPI作为OIS接口 ........................................................................................................... 100 5. 封装 ........................................................................................................................................... 101 5.1 外形尺寸 ............................................................................................................................... 101 5.2 感应轴方向.......................................................................................................................... 102 5.3 着陆模式建议 ............................................................................................................................ 103 5.4 标识................................................................................................................................ 104 5.4.1 大量生产标识................................................................................................................................. 104 5.4.2 工程样品 ........................................................................................................................................... 104 5.5 焊接指南 ................................................................................................................................ 105 5.6 处理说明 ................................................................................................................................ 106 5.7 胶带和卷轴规格 ...................................................................................................................... 106 5.7.1 在卷轴内的方向 .................................................................................................................................. 107 5.8 环境安全 ............................................................................................................................... 107 5.8.1 卤素含量 ........................................................................................................................................ 107 5.8.2 多次采购 ......................................................................................................................................... 107 6. 法律免责声明 ............................................................................................................................. 108 6.1 工程样品 .............................................................................................................................. 108 6.2 产品用途 ............................................................................................................................ 108 6.3 应用示例和提示 ........................................................................................................................ 108 7. 文件历史和修改 ............................................................................................................................. 109 BST-BMI160-DS000-06 | Revision 0.7 | December 2014 Bosch Sensortec © Bosch Sensortec GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties. BOSCH and the symbol are registered trademarks of Robert Bosch GmbH, Germany. Note: Specifications within this document are preliminary and subject to change without notice.

BMI160 Data sheet Page 7 1.规格如果没有另外说明，给定值是超过寿命和全性能温度和电压范围，最小/最大值是±3。规格分为 BMI160的加速度计和陀螺仪部分。 1.1 电气规范 VDD和VDDIO可以按任意顺序斜坡上升，而不会导致器件消耗大量电流。 VDD和VDDIO引脚上的电压值可以在各自的限制范围内任意选择。如果VDD和VDDIO引脚上的两个电压都在指定范围内，则器件仅在规格范围内工作。数字输入引脚的电压电平不得低于GNDIO-0.3V或高于VDDIO + 0.3V，以防止过大的电流流入相应的输入引脚。 BMI160包含一个欠压检测器，可确保在所有工作条件下非易失性存储器中数据的完整性。表1：电气参数规范参数电源电压内部域符号 VDD 操作条件BMI160 条件 Min 1.71 Typ 3.0 1.2 2.4 电源电压I / O 域电压输入低级电压输入高电平电压输出低电平电压输出高电平操作温度 NVM写周期 VDDIO VIL,a VIH,a VOL,a VOH,a TA nNVM 当前消费 IDD Max Unit 3.6 3.6 0.3VDDIO 0.2VDDIO 0.23VDDIO V V - - - - - - SPI SPI 0.7VDDIO VDDIO=1.62V, IOL=3mA, SPI VDDIO=1.2V, IOL=3mA, SPI VDDIO=1.62V, IOH=3mA, SPI 0.8VDDIO VDDIO=1.2V, IOH=3mA, SPI 0.62VDDIO 非易失性存储器陀螺仪快速启动，加速悬挂模式，TA = 25°C 陀螺仪和加速器完全操作模式，TA = 25°C 陀螺仪处于全操作模式，加速暂停，TA = 25°C 加速全运行模式，陀螺暂停，TA = 25°C 陀螺和加速在悬挂模式下，TA = 25°C 重要的运动探测器，陀螺悬挂，低功率模式@ 50Hz，TA = 25°C 步进探测器，陀螺悬挂，低功率模式@ 50Hz，TA = 25°C -40 14 +85 °C Cycles 500 925 850 180 3 µA 20 20 BST-BMI160-DS000-06 | Revision 0.7 | December 2014 Bosch Sensortec ©Bosch Sensortec GmbH即使在工业产权方面也保留所有权利。我们保留所有处理权利，如复制和传递第三方。 BOSCH和符号是德国Robert Bosch GmbH的注册商标。注意：本文档中的规格是初步的，如有更改，恕不另行通知。

BMI160 Data sheet Page 8 1.2 电气和物理特性，测量性能表2：电气特性加速度计操作条件加速度计条件参数符号 Min Typ Max Units 加速范围启动时间参数分辨率灵敏度灵敏度温度漂移电源电压的灵敏度变化零-g偏移零-g偏移温度漂移非线性输出噪音 gFS2g gFS4g gFS8g gFS16g tA,su 通过串行数字可选接口暂停/低功耗模式到正常模式 Symbol 输出信号加速度计 Condition Min S2g S4g S8g S16g TCSA SA,VDD OffA, init OffA,board OffA,MSL OffA,life TCOA NLA nA,nd nA,rms gFS2g, TA=25°C gFS4g, TA=25°C gFS8g, TA=25°C gFS16g, TA=25°C gFS2g，标称VDD提供最佳拟合直线 =25°C, T A VDD，min≤VDD≤V DD，最大最佳拟合直 gFS2g，TA = 25°C，标称VDD电源，元件级线 gFS2g，TA = 25°C，标称VDD电源，焊接，电路板级在MSL1-prec之后，gFS2g，TA = 25° C，标称VDD电源。 1 / gFS2g, TA=25°C, nominal VDD supplies, soldered, 焊接 over life time2 gFS2g，标称VDD提供最佳拟合直线最适合直线，gFS2g gFS2g，TA = 25°C，标称VDD，正常模式滤波器设置为80 Hz，ODR为200 Hz ±2 ±4 ±8 ±16 3.2 Typ 16 16384 8192 4096 2048 ±0.03 g g g g ms Max Units bit LSB/g LSB/g LSB/g LSB/g %/K 0.01 %/V ±25 ±40 ±70 ±150 ±1.0 ±0.5 180 1.8 mg mg mg mg mg/K %FS µg/Hz mg-rms 根据JEDEC J-STD-020D.1，从资格中取得的数值 1 根据JEDEC J-STD-020D.1，从资格中取得的数值 2 BST-BMI160-DS000-06 | Revision 0.7 | December 2014 Bosch Sensortec © Bosch Sensortec GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties. BOSCH and the symbol are registered trademarks of Robert Bosch GmbH, Germany. Note: Specifications within this document are preliminary and subject to change without notice.

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