STMicroelectronics ST1VAFE6AX帶垂直模擬前端 (vAFE) 通道的生物傳感器設(shè)計用于生物電勢信號檢測和運動跟蹤。該傳感器嵌入了用于運動處理的特性和數(shù)據(jù)處理功能，例如傳感器融合低功耗 (SFLP) 和帶AI濾波器的自適應(yīng)自配置 (ASC)。ST1VAFE6AX生物傳感器具有高達4.5KB的智能FIFO和SPI/I^2^C和MIPI I3C^?^ v1.1串行接口，可實現(xiàn)主處理器數(shù)據(jù)同步。該傳感器的模擬電源電壓范圍為1.71V至3.6V，溫度范圍為-40°C至+85°C。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：STMicroelectronics 帶vAFE通道的ST1VAFE6AX生物傳感器數(shù)據(jù)手冊.pdf

ST1VAFE6AX生物傳感器符合ECOPACK和RoHS指令。此傳感器具有2.5mm x 3mm x 0.71mm的緊湊尺寸。此生物傳感器用于醫(yī)療保健、可穿戴設(shè)備、便攜式設(shè)備、活動跟蹤和健康應(yīng)用。

特性

• 雙通道，用于生物電勢信號檢測和運動跟蹤
• 帶模擬集線器的生物電勢信號檢測通道：
  • 單端或差分輸入放大器 (vAFE) 通道
  • 數(shù)字陷波濾波器，可降低電力線噪聲 (50Hz/60Hz)
  • ODR固定為240Hz
• 生物電勢和運動信號完全同步，用于情景感知分析
• SPI/I^2^C和MIPI I3C^?^ v1.1串行接口，具有主處理器數(shù)據(jù)同步功能
• 可編程有限狀態(tài)機，用于加速度計、陀螺儀和垂直模擬前端 (vAFE) 數(shù)據(jù)處理，速度高 (960Hz)
• 機器學習內(nèi)核，具有可導(dǎo)出功能和人工智能應(yīng)用過濾器
• 智能FIFO高達4.5 KB
• ±2g/±4g/±8g/±16g滿量程
• ±125dps/±250dps/±500dps/±1000dps/±2000dps/±4000dps滿量程
• 嵌入式自適應(yīng)自配置 (ASC)
• 嵌入式模擬集線器，用于ADC和處理模擬輸入數(shù)據(jù)
• 嵌入式傳感器融合低功耗算法
• 嵌入式溫度傳感器
• 模擬電源電壓范圍：1.71 V至3.6 V
• 獨立IO電源（擴展范圍：1.08V至3.6V）
• 緊湊尺寸：2.5mm x 3mm x 0.71mm
• 符合ECOPACK和RoHS指令

電氣連接

ST1VAFE6AX：集成vAFE與6軸IMU的生物傳感器，賦能下一代可穿戴設(shè)備

在數(shù)字健康與智能穿戴設(shè)備快速發(fā)展的今天，對高精度、低功耗、多模態(tài)數(shù)據(jù)融合的傳感器需求日益增長。STMicroelectronics 推出的 ST1VAFE6AX 生物傳感器，正是為滿足這一趨勢而設(shè)計的集成式解決方案。該器件不僅具備高性能的6軸慣性測量單元（IMU），還集成了專為生物電勢信號設(shè)計的垂直模擬前端（vAFE），為健康監(jiān)測與運動追蹤應(yīng)用提供了前所未有的集成度與靈活性。

核心特性概覽

ST1VAFE6AX 的核心優(yōu)勢在于其 高度集成與低功耗設(shè)計 ：

• 雙通道生物電勢檢測 ：支持單端或差分輸入，集成數(shù)字陷波濾波器（50/60 Hz），有效抑制工頻干擾。
• 6軸IMU ：包含3軸加速度計與3軸陀螺儀，支持多種功率模式與輸出數(shù)據(jù)率（ODR）。
• 數(shù)據(jù)完全同步 ：vAFE與運動信號天生同步，實現(xiàn)真正的上下文感知邊緣分析。
• 智能數(shù)據(jù)處理 ：
  • 可編程有限狀態(tài)機（FSM）
  • 機器學習核心（MLC），支持可導(dǎo)出的AI特征與濾波器
  • 自適應(yīng)自配置（ASC）與傳感器融合低功耗算法（SFLP）
• 大容量智能FIFO ：最高支持4.5 KB（啟用壓縮），支持多種觸發(fā)模式與時間戳記錄。
• 多協(xié)議接口 ：支持 I2C、SPI 與 MIPI I3C?，便于與主處理器通信。
• 超小封裝 ：2.5 mm × 3.0 mm × 0.71 mm 的LGA封裝，適用于極致緊湊的設(shè)計。

典型應(yīng)用場景

ST1VAFE6AX 非常適合以下應(yīng)用領(lǐng)域：

• 心率、脈搏、ECG監(jiān)測 ：適用于智能手表、健康手環(huán)、貼片式監(jiān)護設(shè)備。
• 運動與活動追蹤 ：如步數(shù)計數(shù)、姿態(tài)識別、動作分類。
• 情境感知設(shè)備 ：結(jié)合運動與生物信號，實現(xiàn)更智能的用戶交互與節(jié)能策略。

關(guān)鍵技術(shù)解析

1. vAFE通道：精準捕捉生物信號

vAFE通道具備以下特點：

• 輸入阻抗可調(diào)（235 MΩ 至 2.4 GΩ），適應(yīng)不同電極系統(tǒng)。
• 增益為78 LSB/mV，輸入范圍達±460 mV。
• 支持高通濾波器與陷波濾波器，可根據(jù)應(yīng)用需求靈活配置帶寬與ODR。
• 數(shù)據(jù)可存入FIFO，也可由MLC/FSM進一步處理。

2. 運動感知與融合

• 加速度計支持±2/±4/±8/±16 g量程，陀螺儀支持±125至±4000 dps。
• 支持雙通道模式，可同時輸出兩個不同量程的加速度數(shù)據(jù)。
• 內(nèi)置傳感器融合算法（SFLP），輸出四元數(shù)、重力向量與陀螺儀偏置。

3. AI就緒的嵌入式處理

• MLC 可在傳感器端執(zhí)行決策樹分類，支持多達4個樹、128個節(jié)點。
• FSM 支持8個獨立狀態(tài)機，用于手勢識別、動作觸發(fā)等。
• ASC 允許FSM或MLC實時自主配置傳感器參數(shù)，無需主機干預(yù)。

4. 功耗與存儲優(yōu)化

• 支持多種功率模式，在僅啟用vAFE時典型功耗為15 μA。
• FIFO支持壓縮存儲、時間戳記錄與多種工作模式（如連續(xù)、觸發(fā)、水印等），極大降低系統(tǒng)功耗。

開發(fā)支持與生態(tài)系統(tǒng)

STMicroelectronics 提供完整的開發(fā)工具與軟件支持，包括：

• 寄存器配置指南與嵌入式函數(shù)庫
• 機器學習模型導(dǎo)入與調(diào)試工具
• 適用于Android等主流平臺的驅(qū)動與算法包