X-NUCLEO-IKS4A1 扩展板，如何通过 I2C 连接各个传感器？
X-NUCLEO-IKS4A1 扩展板可以通过以下两种 I2C 模式连接传感器：
- 标准 I²C 总线连接
- 分层总线架构
1. 标准 I²C 总线连接
- 连接逻辑：所有传感器（包括惯性、环境传感器）通过同一 I²C 总线（
uC_I²C）连接到外部 STM32 Nucleo 板。 - 引脚配置：
- J4：1-2、11-12 引脚，定义
STM_SDA = SENS_SDA（数据引脚），HUB_SDx = GND（集线器数据引脚接地）。 - J5：1-2、11-12 引脚，定义
STM_SCL = SENS_SCL（时钟引脚），HUB_SCx = GND（集线器时钟引脚接地）。
- J4：1-2、11-12 引脚，定义
- 适用场景：简单传感器数据采集，所有设备共享主 I²C 总线，无需复杂总线管理。
2. 分层总线架构
- 举例，使用LSM6DSO16IS 作为I²C 传感器集线器：
- 主总线（
uC_I²C）：直接连接 LSM6DSV16X（6 轴 IMU）、LIS2DUXS12（3 轴加速度计）、SHT40AD1B（温湿度传感器），与 STM32 Nucleo 板的 MCU 通信，传输核心惯性 / 温湿度数据。 - 辅助总线（
SENS_I²C）：由 LSM6DSO16IS（传感器集线器） 控制，连接 LPS22DF（压力）、LIS2MDL（磁力计）、STTS22H（温度） 及 DIL24 插座（扩展外部传感器，如红外传感器），实现 6 轴 IMU 功能的供电和环境数据采集。
- 主总线（
- 引脚配置：
- J4：7-8 引脚，定义
HUB2_SDx = SENS_SDA（辅助总线数据引脚）。 - J5：7-8 引脚，定义
HUB2_SCx = SENS_SCL（辅助总线时钟引脚）。
- J4：7-8 引脚，定义
- 特点：通过集线器分层管理，提升多传感器数据处理效率，支持扩展外部传感器，适用于复杂物联网 / 环境监测应用（如同时采集惯性、温湿度、压力、磁场数据）。
关键板载传感器介绍：
-
LSM6DSO16IS：采用系统级封装，包含一个三轴数字加速度计和一个三轴数字陀螺仪，在高性能模式下以0.59 mA的电流提供强劲性能，并且具有始终开启的低功耗特性，可为个人电子产品和物联网解决方案提供最佳运动体验。
- 具有可选满量程的3轴加速度计：±2/±4/±8/±16 g
- 具有可选满量程的3轴陀螺仪：±125/±250/±500/±1000/±2000 dps
- 嵌入式ISPU：超低功耗的高性能可编程内核，可以在边缘执行信号处理和AI算法，提供无缝的数字生活体验
- 低功耗：高性能模式下的电流消耗为0.59 mA，低功耗模式下的电流消耗为0.46 mA（仅陀螺仪 + 加速度计，不包括ISPU）
- 低噪声：高性能模式下70 μg/√Hz
- 传感器中枢功能，可有效地从其他外部传感器（最多4个外部传感器）收集数据
- SPI/I²C串行接口
- 模拟电源电压：1.71 V - 3.6 V，独立IO供电（1.62 V）
-
LIS2MDL：超低功耗、高性能三轴数字磁传感器，包括一个 I2C 串行总线接口（支持标准、快速模式、快速模式增强和高速（100 kHz、400 kHz、1 MHz 和 3.4 MHz））和一个 SPI 串行标准接口。
- 3 个磁场通道
- ±50 高斯磁场动态范围
- 16 位数据输出
- SPI/I2C 串行接口
- 模拟电源电压 1.71 V 至 3.6 V
- 可选电源模式/分辨率
- 单测量模式
- 可编程中断发生器
-
LIS2DUXS12：数字式智能三轴线性加速度计，其MEMS和ASIC旨在将尽可能低的电流消耗与丰富的特性（如常开抗混叠滤波，有限状态机 (FSM)，具有自适应自配置 (ASC)，以及模拟集线器/Qvar传感通道的机器学习内核 (MLC)）相结合。
- 供电电压范围：1.62 V至3.6 V
- 四种工作电源模式
- 噪音低至220 µg/√Hz
- 嵌入式温度传感器
- 内嵌FIFO：高分辨率时，最多512个加速度和温度数据样本；低分辨率时，最多768个加速度数据样本
- 高速I²C/SPI/MIPI I3C®数字输出接口
- 嵌入式数字功能（自由落体、唤醒、单/双/三击识别、活动/休止，以及6D/4D方向）
- 高级计步器，步伐侦测和步数计算
- 大幅运动检测，倾斜检测
- 自检功能
- ±2g/±4g/±8g/±16g可编程满量程
- 1.6 Hz到800 Hz的输出数据速率
- 嵌入式机器学习内核
- 可编程有限状态机
- 集成了模拟集线器/Qvar传感通道
- 基于传感器处理输出 (FSM/MLC) 的自适应自配置 (ASC)
-
LPS22DF：超紧凑型压阻绝对压力传感器，可用作数字输出气压计，具有更低功耗和更小压力噪声。该器件包含传感元件和IC接口，该接口通过I²C、MIPI I3CSM或SPI接口实现传感元件与应用的通信，同时该器件也支持用于数据接口的广泛Vdd IO。
- 260至1260 hPa绝对压力范围
- 电流消耗低至1.7 μA
- 绝对压力精度：0.5 hPa
- 低压传感器噪声：0.34 Pa
- 高性能TCO：0.45 Pa/°C
- 嵌入式温度补偿
- 24位气压数据输出
- ODR从1 Hz到200 Hz
- SPI、I²C或MIPI I3CSM接口
- 支持1.08 V数字接口
- 嵌入式FIFO模块
- 中断功能：数据就绪、FIFO标志、压力门限
-
SHT40AD1B：数字式湿度和温度传感器
- 相对湿度精度：±1.8%RH
- 温度精度：±0.2°C
- VDD：1.08V~3.6V
- 平均电流 0.4uA (@ 1 meas/s)
- I²C 接口
- 工作范围：0~100%rh，-40~125°C
-
LSM6DSV16X：采用系统级封装，包含一个3D数字加速度计和一个3D数字陀螺仪（采用三核芯架构，通过专用的配置、处理和滤波功能在3个独立通道上处理加速度数据、角速度数据）。常开惯性模块，具有始终开启功能的同时提供低功耗特性，配嵌入式机器学习核心和Qvar静电传感器
- 三核芯架构支持UI、EIS，以及OIS数据处理
- 高达4.5 KB的智能FIFO
- 与安卓兼容
- ±2/±4/±8/±16 g满量程
- ±125/±250/±500/±1000/±2000/±4000 dps 满量程
- 模拟供电电压：1.71 V到3.6 V
- 独立IO供电（扩展的范围：1.08 V - 3.6 V
- SPI / I²C和MIPI I3C® v1.1串行接口，支持主处理器数据同步功能
- 辅助SPI用于陀螺仪和加速度计的OIS数据输出
- 可以从辅助SPI、主接口（SPI / I²C & MIPI I3C®）配置OIS
- 主接口上的EIS专用通道，具有专用滤波功能
- 高级计步器，步伐侦测和步数计算
- 大幅运动检测，倾斜度检测
- 标准中断：自由落体、唤醒、6D/4D方向检测、单击和双击
- 可编程有限状态机用于加速度计、陀螺仪，以及外部传感器数据处理（960 Hz高速率）
- 机器学习内核（具有可输出功能和滤波器），用于人工智能应用
- 嵌入式Qvar（静电传感器）支持用户界面功能（单击、双击、三击、长按、左/右 - 右/左滑动
- 嵌入式模拟集线器，用于ADC和处理模拟输入数据
- 内嵌低功耗传感器融合算法
- 嵌入式温度传感器
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