加速度计是可穿戴设计的关键技术。几乎所有的设备都可以受益于知道它的方向，并添加加速度计提供了一种新的方法来实现复杂的用户界面。如果系统知道它是如何移动的，它可以以不同的方式响应，从改变屏幕以反映位置或方向到支持姿态控制。已经被封装在加速度计中以提供位置数据的处理功率也被用于提供这样的设计的传感器融合集线器。这可以通过允许其他传感器连接到加速度计而不必使用中央控制器或应用处理器中的处理周期来节省空间、重量和功率。
所有这些都是移动电话行业的先驱，但是加速度计正在从健身系统到智能手表等更多的设计。接口也在改变，从模拟接口移动到简单的数字链路到包含来自其他传感器的数据的控制器。可穿戴式加速度计的范围从2轴和3轴器件到6轴，集成温度和磁传感器，以在设计中提供更多的功能。
MMA32系列双轴(X和Y)硅电容、微机械加速度计来自飞思卡尔半导体，具有信号调理、4极低通滤波器和温度补偿以及两个轴的独立输出。零G偏移满量程跨度和过滤器截止是工厂设置，不需要外部设备，使其更容易包含在设计中，因为在生产线上不需要调整。类似地，完整的系统自测试能力验证系统功能。
飞思卡尔MMA32双轴加速度计示意图
图1：MMA32双轴加速度计在X和Y轴上有不同的灵敏度。
加速度计是一种表面微机械电容传感单元(G-cell)和包含在单个封装中的CMOS信号调理ASIC，其使用块体微机械加工的“帽”晶片密封在晶片级上。
G细胞是一种机械多晶硅结构，可以认为是两个固定板，中间有可移动的板。中心板可以通过使系统加速而从其静止位置偏转，并且这种变化被捕获为板间电容的变化。CMOS ASIC使用开关电容技术来测量G电池电容器，并从两个电容器之间的差中提取加速度数据。ASIC还提供信号和滤波器(开关电容器)信号，提供与X轴上100克和Y轴50克的不同灵敏度的加速度成比例的高电平输出电压。
飞思卡尔MMA32双轴加速度计图像
图2：将MMA32双轴加速度计集成到一个设计中。
2轴装置可以容易地作为可穿戴设计的一部分连接到尽可能接近中央微控制器的电源线上的0.1μF电容器以解耦电源。确保加速度计下方有接地平面将有助于降低噪声，并且该接地平面应连接到接口中的所有开放终端。
加速度计输出的1 KΩ和0.01μF的RC滤波器将有助于最小化开关电容滤波电路的时钟噪声。此外，重要的是要确保电源和接地的PCB布局不耦合电源噪声，并且加速度计和微控制器不是高电流路径。选择A/D采样率和任何外部电源的开关频率，使它们不干扰内部加速度计采样频率，将防止混叠误差，该误差会从传感器给出不正确的结果，并提供来自系统的虚假响应。
加速度计也可用于高级可穿戴设计中的导航，而ADS16305 ISISOR，现在从英维思公司提供完整的惯性系统，包括陀螺仪和三轴加速度计。每个传感器将IMEMS技术与信号调理相结合，优化动态性能，并且工厂校准表征每个传感器的灵敏度、偏置、对准和线性加速度。其结果是，每个传感器都有自己的动态补偿公式，在各种条件下提供精确的传感器测量。
ADIS16305提供了一种简单、成本低廉的集成精确、多轴惯性传感的方法，因为所有必要的运动测试和校准都是工厂生产过程的一部分，大大减少了系统集成时间。
一种改进的SPI接口和寄存器结构提供更快的数据收集和配置控制，ADIS16305使用与ADIS1635X、ADIS1636X和ADIS1640X家庭兼容的引脚，当与接口Flex连接器一起使用时。
用户寄存器为SPI接口上的所有输入/输出操作提供寻址。每个16位寄存器都有两个7位地址：一个用于高位字节，一个用于下字节。虽然ADIS16305独立地产生数据，但它作为SPI从设备工作，它使用16位段作为主处理器与系统处理器通信。单个寄存器读取需要这16个位序列中的两个，其中第一个提供读命令位(R/W=0)和目标寄存器地址(A6到A0)。第二序列在数据输出(DUT)线上发送寄存器内容(D15到D0)。SPI在全双工模式下工作，这意味着主处理器可以使用DoT读取输出数据，同时使用相同的系统时钟脉冲来传输DIN上的下一个目标地址。
同时，来自意法半导体的A3G4250D是一种低功率的三轴角速率传感器，具有零速率级的高稳定性和对温度和时间的敏感度。传感元件与接口芯片相结合，该接口芯片通过标准SPI数字接口向外部世界提供测量的角速率，以简化与控制器的集成。一个I/C兼容接口也是可用的。该传感元件是利用意法半导体开发的专用微加工工艺制造硅晶片上的惯性传感器和致动器。A3G4250D的满刻度为±245 dPS，并且可以用用户可选带宽测量速率，以便仅使用应用所需的功率。
从意法电子学看A3G4250D三轴加速度计
图3：来自意法半导体的A3G4250D三轴加速度计的结构。
来自飞思卡尔的XTrFISH FXOS9000CQ是一个具有集成线性加速度计和磁强计的6轴传感器，可用于便携式导航设备到医疗监控设备的可穿戴设计。虽然该规范称为6轴，塑料封装将一个3轴直线加速度计和3轴磁力计与一个可选择的Ii C或点对点SPI串行接口相结合，具有14位加速度计和16位磁力仪ADC分辨率，以及其他来自数字的嵌入式函数。铝信号处理器
FXOS9000CQ具有动态可选择的加速度范围为±2克/±4克/±8克，固定磁测量范围为±1200μt。输出数据速率(ODR)范围为1.563 Hz至800 Hz，可由用户对每个传感器进行选择。交错的磁和加速度数据可在ODR率高达400赫兹。可编程的自动ODR改变还使用自动唤醒和返回休眠功能来节省功率，这既适用于磁性事件，也适用于加速事件中断源。
XXF型FXO7900CQ六轴加速度计简图
图4：XFrutoFXO7900CQ六轴加速度计和磁传感器可用于构建可穿戴系统的电子罗盘。
结论
当今许多加速度计提供了从加速度计到中央处理器的简单SPI或I C接口，使得对于可穿戴系统的设计者来说，集成是更简单的，无论使用2、3或6轴传感器。然而，需要注意的是传感器的放置。避免高电流路径，并确保采样率被选择以避免切换模式电源的抗混叠，并确保数据尽可能精确。这允许设计者为最新的可穿戴设备添加广泛的新的用户界面技术和定位功能。