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BMI160

NRF52832

FIFO模式

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BMI160

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BMI160 – Data sheet

文件修订

0.7

文件发布日期

December 02

, 2014

文件编号

BST-BMI160-DS000-06

技术参考代码

0 273 141 187

笔记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。

数据手册

BMI160

小型，低功率惯性测量单元

博世Sensortec

BMI160

Data sheet

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BST-BMI160-DS000-06 |修订版0.7 | 2014年12月Bosch Sensortec Bosch Sensortec

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

小型，低功率惯性测量单元

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

BMI160

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BST-BMI160-DS000-06 | 修订版0.7 | 2014年12月 Bosch Sensortec

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。

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。

BMI160

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BST-BMI160-DS000-06 | Revision 0.7 | December 2014 Bosch Sensortec

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.

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

BMI160

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BST-BMI160-DS000-06 | Revision 0.7 | December 2014 Bosch Sensortec

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.

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