STMicroelectronics ได้เปิดตัว LSM6DSV320X เป็น IMU (inertial measurement unit) ขนาดเล็กที่รองรับ AI โดยภายในรวมเซ็นเซอร์ gyroscope แบบดิจิทัล 3 แกน, ตัววัดความเร่งหรือ accelerometer แบบความเร่งต่ำ (low-g) 3 แกน ที่รองรับแรงสูงสุด ±16g และ accelerometer แบบความเร่งสูง (high-g) 3 แกน ที่รองรับแรงสูงสุด ±320g ไว้ในแพ็กเกจขนาดเล็กเพียง 3 x 2.5 มม. เหมาะอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์ IoT ที่มีพื้นที่จำกัด เช่น อุปกรณ์สวมใส่, สมาร์ทโฟน, คอนโทรลเลอร์สำหรับเล่นเกม, แท็กอัจฉริยะ, อุปกรณ์ความปลอดภัยส่วนบุคคล และระบบตรวจสอบในอุตสาหกรรม
เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหวส่วนใหญ่มักออกแบบมาเพื่อติดตามกิจกรรมในชีวิตประจำวันหรือ ตรวจจับแรงกระแทกอย่างเฉียบพลัน แต่ LSM6DSV320X ถูกออกแบบมาให้ทำได้ทั้งสองอย่าง, accelerometer ตัวหนึ่งใช้ติดตามการเคลื่อนไหวทั่วไปในช่วง ±16g ขณะที่อีกตัวรองรับเหตุการณ์ที่มีแรงกระแทกสูงถึง ±320g หนึ่งในฟีเจอร์ที่น่าสนใจที่สุดคือ Adaptive Self-Configuration (ASC) ซึ่งสามารถปรับการตั้งค่าภายในแบบเรียลไทม์ตามกิจกรรมที่เกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องพึ่งพา CPU หลั ช่วยให้ประหยัดพลังงานและตอบสนองได้รวดเร็วมากขึ้น นอกจากนี้ยังมี Machine Learning Core (MLC) ที่สามารถรันโมเดลต้นไม้ตัดสินใจ (Decision Tree) ได้พร้อมกันสูงสุด 8 ต้นและ Finite State Machine (FSM) ที่รองรับการประมวลผล AI ภายในตัวเพื่อการรับรู้ตามบริบท (Context Awareness) เช่น การตรวจจับการหกล้ม หรือเหตุการณ์ที่มีการเคลื่อนไหวอย่างกะทันหัน
สเปคของ STMicro LSM6DSV320X :
- การตรวจจับการเคลื่อนไหว (Motion Sensing)
- ตัววัดความเร่งหรือ accelerometer 2 ตัว
- Low-g – ±2/±4/±8/±16 g
- High-g – ±32/±64/±128/±256/±320 g
- Gyroscope – ±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps
- ตัววัดความเร่งหรือ accelerometer 2 ตัว
- ฟีเจอร์ตรวจจับเหตุการณ์ & AI
- ระบบนับก้าวขั้นสูง: Pedometer, Step Detector, และ Step Counter
- ตรวจจับเหตุการณ์เคลื่อนไหว – Free-fall (การตกอย่างอิสระ), Wake-up (ปลุกจากโหมดพัก), 6D/4D orientation (ตรวจจับทิศทาง), Tilt, Click/Double-click, แรงกระแทกแบบ High-g
- ตรวจจับการเคลื่อนไหวสำคัญ (Significant Motion Detection)
- ตรวจจับแรงกระแทกสูงสุด (High-g peak tracking)
- ตรวจจับการเอียงและลดการนับก้าวผิดพลาด (False Step Rejection)
- อินเทอร์เฟซ
- I²C, SPI (แบบ 3 และ 4 สาย), MIPI I3C v1.1
- รองรับ Auxiliary SPI และ I3C สำหรับระบบป้องกันภาพสั่น (OIS)
- รองรับ Sensor Hub สำหรับเซ็นเซอร์ภายนอกสูงสุด 4 ตัว
- ประสิทธิภาพ (Performance)
- อัตราส่งข้อมูล (ODR) – สูงสุด 7.68 kHz สำหรับ gyroscope และ accelerometers
- ค่าความดังรบกวน (Noise)
- Low-g accelerometer: 60 µg/√Hz (โหมด High Performance)
- High-g accelerometer – 1000 µg/√Hz (โหมด High Performance)
- Gyroscope – 3.8 mdps/√Hz
- อื่น ๆ
- สถาปัตยกรรมแบบ 4 ช่อง (Quad-channel): UI, OIS, EIS, และ high-g
- Embedded Machine Learning Core (MLC)
- รันต้นไม้ตัดสินใจ (Decision trees) ได้สูงสุด 8 ต้น พร้อมผลลัพธ์ 16 ค่า/ต้นไม้
- Supports external sensor data via the sensor hub
- Programmable Finite State Machine (FSM) – แบบโปรแกรมได้ 8 สถานะ
- Adaptive Self-Configuration (ASC) สำหรับการจูนตัวเองแบบเรียลไทม์
- Sensor Fusion Low Power (SFLP) ในตัว สำหรับการระบุตำแหน่งและทิศทาง
- หน่วยความจำ Smart FIFO ขนาด 4.5 KB พร้อมระบบบีบอัด
- เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบ 16-bit ในตัวเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ (±15°C, 256 LSB/°C)
- การจัดการพลังงาน
- แรงดันไฟเลี้ยง: 1.08V ถึง 3.6V
- การใช้พลังงาน
- 6-axis combo (gyro + low-g accel) – 0.67 mA
- 9-axis combo – 0.80 mA
- โหมดประหยัดพลังงาน (LPM1) – ต่ำสุดเพียง 4.5 µA ที่ 1.875 Hz
- แพ็กเกจ – LGA-14L, ขนาด 3.0 x 2.5 x 0.83 มม.
- ช่วงอุณหภูมิ – -40°C to +85°C
- การรับรองมาตรฐาน – ECOPACK และ RoHS
นักพัฒนาสามารถใช้ MEMS Studio และ อินเทอร์เฟซแบบกราฟิก ST AIoT Craft เพื่อกำหนดค่าการทำงานของเซ็นเซอร์ สร้างโมเดล machine learning และติดตั้งโมเดลลงบนชิปได้โดยตรง, Machine Learning Core (MLC) ของเซ็นเซอร์รองรับการประมวลผลต้นไม้ตัดสินใจ (Decision Trees) ได้พร้อมกันสูงสุด 8 ต้น ขณะที่ Finite State Machine (FSM) ที่ฝังอยู่ภายในช่วยจัดการกับสถานการณ์การตรวจจับการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนได้ภายในตัวชิป นอกจากนี้ ST ยังมี Motion XLF Library สำหรับรวมข้อมูลจากแอคเซลเลอโรมิเตอร์ทั้งสองตัวเข้าด้วยกัน เพื่อเพิ่มความชัดเจนและความน่าเชื่อถือของสัญญาณ โดยเฉพาะในกรณีที่ต้องการความแม่นยำสูงหรือมีแรงกระแทกสูง
หนึ่งในฟีเจอร์ที่โดดเด่นที่สุดของ IMU รุ่นนี้คือระบบนับก้าว (pedometer) ซึ่งทำงานผ่านกระบวนการ 4 ขั้นตอนในการตรวจจับการเคลื่อนไหวของร่างกายเพื่อนับจำนวนก้าว ขั้นแรกจะคำนวณความเร่งรวม (Acceleration Magnitude) เพื่อให้สามารถตรวจจับได้โดยไม่ขึ้นอยู่กับทิศทาง (orientation-independent), ใช้ตัวกรองสัญญาณ ด้วย FIR filter เพื่อลดสัญญาณรบกวนและทำให้สัญญาณเรียบ, ใช้ตัวตรวจจับจุดสูงสุด (Peak Detector) เพื่อหาค่าขั้นสูงสุดและต่ำสุดของรูปคลื่น และนับก้าว เมื่อค่าระหว่างจุดสูงสุดถึงต่ำสุด (Peak-to-Peak) เกินกว่าค่าที่กำหนดไว้ เซ็นเซอร์ยังมี Threshold แบบปรับได้อัตโนมัติ (Dynamic Internal Threshold) ซึ่งปรับค่าโดยอิงจากผลลัพธ์ของการตรวจจับก้าว เพื่อเพิ่มความแม่นยำในช่วงที่ลักษณะการเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลง และลดการตรวจจับผิดพลาด นอกจากนี้ยังมีอัลกอริทึม Debounce ที่กำหนดค่าได้ และบล็อกเฉพาะสำหรับปฏิเสธการตรวจจับผิดพลาด (False-Positive Rejection Block) เพื่อเพิ่มความเชื่อถือได้ของการนับก้าว โดยเฉพาะในขณะเดินหรือวิ่ง สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้จาก datasheet ของ IMU
เซ็นเซอร์ตัวนี้ไม่ใช่เซ็นเซอร์ที่รองรับ AI ตัวแรกในตลาด ก่อนหน้านี้เราเคยพูดถึง Bosch Sensortec BHI260AP AI smart sensor ซึ่งเป็นเซ็นเซอร์อัจฉริยะที่มี IMU แบบ 6 แกน พร้อมไมโครคอนโทรลเลอร์แบบ 32 บิตที่สามารถปรับแต่งได้ และยังเคยกล่าวถึง ST1VAFE3BX AI biosensor เป็นไบโอเซ็นเซอร์แบบ AI สำหรับตรวจจับสัญญาณชีวภาพ (biopotential) และการเคลื่อนไหว โดยใช้เทคโนโลยี MLC และ FSM ของ STMicro เช่นเดียวกัน
LSM6DSV320X 6-axis AI IMU สามารถสั่งซื้อได้โดยตรงจากเว็บไซต์ของ STMicro มีราคา $9.31 (~300฿) ต่อชิ้น สำหรับการสั่งซื้อทั่วไป, หรือ $5.03 (~160฿) ต่อชิ้น เมื่อสั่งซื้อแบบล็อตใหญ่ 500 ชิ้น
แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : ST’s LSM6DSV320X – An AI-enabled IMU with two MEMS accelerometers for activity and shock detection
บรรณาธิการข่าวและบทความภาษาไทย CNX Software ได้มีความสนใจในด้านเทคโนโลยี โดยเฉพาะ Smart Home และ IoT