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MEMS惯导—BOSCH SMI8xy系列芯片解读(1)

1.概述

BOSCH SMI8xy属于系列芯片SEooC功能安全类型MEMS惯性芯片。由于缺乏上一级输入的具体应用场景和客户需求,其功能安全设计过程根据假设和ISO26262-10:2018(E)标准是指导功能安全设计。

2.用途

1)IMU :惯性测量单元;

2)ESP/VDC:电子稳定程序/车辆动态控制;

3)RSC : 侧翻稳定控制;

4)RoSe : 侧翻过大的感应;

5)AS : 主动转向;

6)ADAS :高级辅助驾驶系统

各种应用例子见图1。

图1 用途举例

3.基本架构

包含两个MEMS元件和一个ASIC,如图2所示。

图2SMI8xy传感器简图

主要功能模块的详细结构如图3所示。

图3SMI8xy功能模块和引脚功能

CMG:是角速度测量元件,即MEMS陀螺部分,基于科里奥利力振动陀螺原理。硅表面的微机械梳齿结构在自身谐振频率下振动,在旋转角速度下产生垂直于振动方向和旋转轴方向的科里奥利力,通过测量梳齿结构中电容的变化来测量角速度并转换为数字信号。这部分微机械结构由硅盖板保护和密封。

CMA:是加速度测量元件,即MEMS电容式加表采用硅表面梳齿结构(水平方向)或不对称摇杆结构(垂直方向)。该表由悬挂在硅弹簧杆上的质量块和固定电极组成,形成差分电容结构。当有加速度时,质量块沿加速度方向偏移,导致电容变化,并相应ASIC加速电路读取和计算。这部分微机械结构也通过硅盖板进行保护和密封。

ASIC:部分包括陀螺信号链路、加表信号链路(检测开环)、滤波器单元、微处理器、存储器(RAM、ROM、OTP)、安全控制器(SCON)、数字信号处理器,SPI接口、电源、温度传感器等。

陀螺信号链路包括驱动闭环和检测闭环。驱动链路用于控制陀螺谐振ASIC时钟频率基准。检测链路采用闭环模式,角速信号反馈给陀螺的检测框架,使检测框架不受科里奥利力方向的干扰,保证其处于零位。角度速度信号最终将通过低通过滤器发送SOC。

角速度和加速度信号都会经过数字滤波器单元的处理。其中低通滤波部分由三个不同截止频率的FIR滤波器组成(LF1:80Hz, LF2:20Hz or LF3:10Hz),用户可以通过设置参数选择不同的滤波器。此外,加速度计还有一个高通滤波器可供选择。

ASIC中的SCON每个独立的惯性信号是否有效,可以自动验证、监控和标记 SPI标记相应信号的有效性。安全监控功能可以是连续的,也可以是上电阶段。技术安全概念(TSC)基于信号链路的硬件监控,例1

表1 硬件监控的例子

标签: 传感器rsc系列梳齿式弹压通电连接器

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