一颗芯片就可以做无人机——博世BMF055评测

前言

近年来技术的进步非常迅速，物联网，家庭自动化、办公自动化、工业自动化正在进入我们的生活的同时也变的越来越智能，器件的集成度也越来越高，摩尔定律失效已经近在眼前，为了寻求更高的集成度，为了集成更多的功能，为了节省更多的空间，SIP渐渐的被应用到产品当中，今天我们要介绍的BMF055就是一个典型的代表，BMF055是Bosch公司推出的将多种传感器和一个MCU集成到一个Package中的产品。

定位

BMF055 是一款九轴运动传感器，内置一个加速度计、一个陀螺仪、一个磁力仪和一个 Atmel | SMART SAM D20 ARMCortex M0+ 内核MCU，传感器集成如下图：

这款产品的大小只有5.2x 3.8 x 1.1毫米，属于Bosch传感技术公司的 Application-Specific Sensor Node (ASSN)产品家族，可以轻松整合广泛应用范围内的各类应用，从机器人和无人飞机到游戏和导航，再到物联网专用的增强现实和人机接口设备 -所有这些应用都需要一种定制化的 SiP 解决方案，如下图：

除此之外，博世传感技术公司还提供了一个 SDK(软件开发工具包)，带有预编译的 BSX Lite融合库和集成指南，以及针对各种具体传感器的 API 源代码，还有可作为 AtmelStudio 插件的范例项目。

开箱

BMF055评估套件包括两部分，一部分是BMF055的核心板，叫Shuttle Board，如下图：

板子反面，如下图：

这块核心板简单的不能再简单了一块BMF055，一颗晶振，两颗匹配电容，三颗电阻，四颗去耦电容，就构成了这块Shuttle Board。

另一部分叫Application Board，如下图：

这块Application Board也很简单，USB供电，一块电源变换芯片，JTGA接口，以及Arduino接口，还有几个扩展接口就构成了这块板子。

其实很早以前小编就关注着BMF055这款产品，因为拥有这样高的集成度的产品，BMF055应该是比较早的产品了，但是为什么测评有写的这么晚呢，因为，之前很难买到BMF055的评估板，后来又只买到了BMF055的Shuttle Board，买到Shuttle Board之后又一直买不到Application Board，后来的后来就是前一段时间小编终于买到了Application Board，这样也把这两块宝贝集齐了。

产品功能

1. 套件特性

(1) Atmel SMART SAM D20 MCU

(2) 加速度计

(3) 陀螺仪

(4) 磁力计

(5) USB调试供电接口

(6) JTAG 调试接口

(7) Arduino接口

(8) 电源选择插针

2. BMF055芯片特性：

(1) SAM D20 MCU ARM Cortex M0+ 内核

(2) SAM D20具有256KBytes Flash

(3) SAM D20具有32KBytes SRAM

(4) 加速度计测量范围±2g/±4g/±8g/±16g

(5) 陀螺仪测量范围 ±125°/s to ±2000°/s

(6) 地磁计测量范±1300µT (x-, y-axis); ±2500µT (z-axis)

(7) 操作电压 2.4-3.6V

(8) 工作温度 -40℃-85℃

3. 芯片内结构：

BMF055是将BMA280 加速度传感器，BMG160陀螺仪，BMM150地磁计和D20 MCU集成到一个封装当中，构成了一块SIP，芯片内部连接如下图：

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产品设计

1. 结构设计

Shuttle Board和Application Board都是矩形设计，板子有两个边为V-cut方式拼板，但是板子的边缘没有毛刺，由于板子上的器件比较少，板子略显空旷，好在板子上

还有些连接器，板子可以兼容Arduino的接口，并且板子上预留了排座，板子下面预留了排针，适合扩展其他的板卡。

2. 外观接口

值得注意的是，为了防止板子被插反，在Shuttle Board上设置了两个缺失的针脚，Application Board上有两个缺失的插座孔，这样的细节也是值得称赞的，如下图：

3. 功能设置

(1) 供电方案

开发板提供了两种供电方式，分别是由USB供电和Arduino 供电，可有由板上的插针选择，如下图：

连接1和2插针由Arduino供电，连接2和3插针由USB供电。

(2) JTAG调试工具

板上设置了JTAG调试接口，与Shuttle Board相连接，如下图：

(3) USB接口

开发板提供了1个Micro USB一个用于系统供电。

产品使用方案

1. 软件说明

Atmel Studio是Atmel公司的免费IDE，Atmel Studio7.0为最新版本，支持Atmel公司的SMART 和 AVR系列产品，IDE支持C/C++以及汇编编程。

接下来我们就简单介绍一下BMF055套件在Atmel Studio中的使用。

2. 连接计算机使用

将Shuttle Board 安装到Application Board，如下图：

将J-link分别于开发板和计算机相连，如下图：

运行Atmel Studio 7.0

打开Atmel Studio 7.0，如下图：

更新Atmel Studio的 Software Framework，如下图：

添加BMF055的示例工程，如下图：

建立示例工程，如下图：

接下来我们编译工程，如下图：

接下来设置好下载选项，下载程序，如下图：

由于Atmel 的MCU我们之前介绍过很多，这里就不做详细的说明了。

Application Board可以扩展其他的Arduino扩展板，连接方法如下图：

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小编将自己的Arduino UNO R3安装到了板子上，如下图：

可以根据不同的扩展板开发不同的应用。

这样的产品最适合的无人机类的产品，这也带来了最简洁的方案，Bosch也做出了无人机相关的设计，如下图：

其他资料

官方提供了相关的数据手册和用户手册，如下图：

根据官方提供的数据手册和用户手册都是比较详细的，加上Atmel Studio中提供的例程，并且SAM D20是我们非常熟悉的产品，想要了解学习BMF055的使用应该没有太大的难度。

总结及展望

在这物联网，可穿戴设备和智能设备飞速发展的时代，产品的体积越来越小，对器件的体积和集成度要求也越来越高，向BMF055这样的SIP产品也正是解决集成度和器件体积的绝佳方案，器件的使用也变得更加容易，产品的设计和PCB的设计也变得更加容易，这正是眼前可穿戴设计等产品需要的解决方案，看到这样的产品真的就可以一块芯片就可以设计无人机了。

选型及用料

由于板子比较简单，两块板加一块也没有几个元件，这里就不介绍这两块板子的器件选型和用料了。

官方资料

Atmel官网

http://www.atmel.com/

SAM D MCUs

http://www.atmel.com/products/microcontrollers/arm/sam-d.aspx

Bosch Sensortec

http://www.bosch-sensortec.com/

BMF055

http://www.bosch-sensortec.com/en/bst/products/all_products/bmf055