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【IMU 的進階之路】

採用微機電系統 (MEMS) 的慣性測量單元 (IMU) 是一種系統級封裝晶片 (SiP)，包含一個加速儀機械感測元件、一個陀螺儀機械感測元件，還有一個能把加速和角速度轉換成可讀取格式的電子電路系統。雖然對於簡單動作偵測、計步及直式／橫式螢幕等需求沒那麼高的應用來說，這類 IMU 的效能表現已相當令人滿意，但感測器應用在可攜式、穿戴式與物聯網 (IoT) 裝置崛起後，須進一步提升效能並降低電流消耗。

最新一代的 MEMS 慣性測量單元能滿足這些需求。IMU 特別適用於光學防手震 (OIS) 和電子防手震 (EIS)。裝置可透過專用的 SPI 介面輸出光學防手震資料、提供專用的可組態訊號處理路徑；使用者介面 (UI) 訊號處理路徑完全獨立於光學防手震之外，可透過嵌入裝置內部的 FIFO 功能讀取。另一途徑是將感測器資料直接傳送到主機板上的應用程式處理器 (AP)，同樣將資料儲存在嵌入式 FIFO，然後從中讀取所有資料表單再提供給 AP。

此外，MEMS 慣性測量單元的嵌入特性，讓部分應用可免除程式碼開發。為進一步降低系統現有整體能耗並大幅節省開發時間，新款 IMU 還包含部分嵌入式 IP 區塊。「嵌入式的感測器中樞」是最新型 IMU 另一主要優點，可為硬體提供彈性空間，以不同模式連結針腳和外部感測器，藉以擴充 IMU 的功能性。

延伸閱讀：
《最新 MEMS 慣性模組如何幫助克服應用開發挑戰》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2018/0709/39348.html
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#意法半導體ST

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【Motion Sensors 應用：AR 之後……放眼 MR 混合實境！】

隨著微機電 (MEMS) 技術的加入，大幅縮減感測裝置體積，讓運動感測器市場更見寬廣；消費類加速計需求上揚，亦促使 MEMS 與運動感測器更加合作無間。Semico Research 統計表示，2015 年全球 MEMS 銷售額逾 142 億美元，預計 2020 年將上看 287 億美元，其間年複合成長率 (CAGR) 達 15.1%。MEMS 體現的是「多元化」意涵，可與各類產品、技術合體；其中六軸 MEMS 感測器模組已成消費電子和物聯網 (IoT) 裝置的重要元件。

感測器、致動器與相關類比科技，為創造真實與數位世界溝通介面的核心元素。近來在全球造成騷動的 Pokémon GO，可謂 MEMS 聯手擴增實境 (AR) 具體實現的里程碑；MEMS 下一波部署將擴及家庭、工作場所、城市和交通。至於未來最具潛力的應用，有業者首推車用微致動器 HUD (抬頭顯示器)，結合 Pico 微投影技術，不用貼片就可直接把資訊顯示在擋風玻璃上；輔以加速度計控制安全氣囊、陀螺儀偵測車道偏移，可讓駕駛安全多幾分保障。

機車亦已大量引進感測器，Gogoro 就有利用加速度計做防撞偵測的設計，一旦發生碰撞，會自動斷電以策安全；而陀螺儀會在龍頭轉彎後回正時，自動熄滅方向燈；售價不斐的重機裝備，安全帽亦配有防撞感測系統。融合溫、溼度等環境感測的「智能建築」則是另一個兵家必爭之地；例如，運用AR 原理衍生而來的「MR」技術，透過事先匯入建築管線圖資，結合熱像儀可進行漏水檢測；若涉及室內定位、行人航位推算 (PDR) 等樓層或高度的應用，則需加裝氣壓感測器。

不過，硬體在定義手機翻轉和螢幕敲擊動作的微調時，自由度不如軟體細膩；軟體可透過收集很多測試結果後區分強度等級，但硬體的辨識級別可能只有八至九成。因此，演算法軟體支援十分重要。在整合趨勢方面，雖然為解決系統耗電量遽增問題，有些廠商會採行 MEMS 感測器中樞結合先進「感測器融合」架構；但考慮到與應用處理器 (AP) 整合方便性，Combo 感測器在某些場景，似乎較 MCU 感測器中樞更受青睞。

延伸閱讀：
《ST：微機電助陣讓感測器更輕薄省電》
http://compotechasia.com/a/____/2016/1013/33724.html
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【系統化思維：通用或專精？分立或整合？】

「硬體競技已過時，現在是講究軟體創新的時代！」這種說法似乎稍嫌武斷偏頗。誠如先前文章所談到的：在講究少量多樣的物聯網環境，雖然軟體、服務和應用是價值創造的核心，「但硬體產品卻是雲端收集大數據不可或缺的載體，須具差異化才有比拼空間」。想讓研發成果脫穎而出、令人驚豔，需要的是「軟硬兼施」整體系統觀。

因此，在感測系統的發展道路上，有業者主張「感測資料融合」(Sensor Data Fusion, SDF) 概念，傾向將複合式 (Combo) 感測器輸出訊號，透過軟體做全盤權衡；因為隨機將元件與標準 SDF 軟體混搭所產生的結果，可能差強人意。另一個考量是「介面」對慣性量測單元 (IMU) 精準度的影響，包括輸出資料速率與感測器晶片內、外的整體訊號鏈，故除了通用產品之外，市面上亦有特定應用複合產品的提供，讓製造商不需擔心繁複的介面匹配問題。

更有甚者，認為將感測器整合成單一元件不夠，還需包括相關「預編程資料」(preprogrammed data) 處理單元。理由很簡單：當感測器訊號越來越多，意謂 SDF 軟體匹配、優化的複雜度也越來越高，此時，整合可處理各類感測器運算的 MCU 或 DSP，建構「感測器中樞」(Sensor Hub)，以分擔應用處理器 (AP) 的感測資料融合運算，並延長待機時間。將經過校準的慣性感測器軟、硬體優化方案，結合衛星或 Wi-Fi 訊號，可讓定位的功耗與效能達到最佳狀態。

延伸閱讀：
《Bosch Sensortec：SDF 提升整體感測效能》
http://compotechasia.com/a/____/2016/1013/33725.html
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