基于MEMS加速度计的GPS终端系统设计

MEMS加速度计的中断输出引脚，用于连接系统MCU的中断输入。加速度计可在后台侦测加速度或动作，系统CPU保持在省电的睡眠模式，当加速度计侦测到中断事件时，微处理器从睡眠模式被唤醒，查看陔中断是否须处理，并作出进一步的处理。

　　2.3 软件设计

　　根据系统整机功耗设计，主要是以MEMS加速度计作为运动开关唤醒系统CPU，合理地配置GPS、GSM各模块的工作、睡眠、待机模式，尽量减少其工作耗电时间。为了避免误检，防止传感器不必要地开启系统从而缩短电池寿命，当MEMS加速度计检测到运动并产生唤醒CPU中断后，CPU可以进一步查询MEMS加速度值，进行确认，达到“双保险”。整个软件流程图如图5所示。

　　3 实验与分析

　　3.1 目标体运动检测

　　对于MEMS加速度计设计，最主要的一点是运动判据的确定，人体运动与车辆运动不一样，人体行走与奔跑不一样，反映在加速度的变化上也不一样，有些幅度大，有些幅度小;另外加速度计的放置也有关系，会影响到三个坐标的值。基于众多因素的考虑，需要大量实验来确定，尤其是阈值问题。不过好在本系统不需要精密地、定量地检测目标体的振动量，只需要分清静止状态和运动状态，找出一个合适的阈值，给出运动与静止的界限。

　　图6是一个典型的目标体静止状态和运动状态下各轴加速度检测值图。图中前半部分与后半部分装置放置方向不同，前半部分装置Z轴与加速度芯片Z轴一致朝下，后半部分X轴朝下。从图和数据可以看出阈值大约为0.4 m/s2，超过这个值就可认力运动了。

　　为了更清晰明了地表示加速度值，可以对所采的三轴加速度值进行适当的数值处理能得到比较清楚的数据和图形，并可方便地看出阈值，如图7所示。从图中更清楚地看出阈值为0.4 m/s2。

　　阈值的选取需要结合具体的应用场景，多次实验，找出最合适的量，以避免误报(多报或者缺报)的情况。

　　3.2 整机待机情况

　　本机采用锂电池供电，工作电压为3.3～4.2 V，结构所允许范围内电池容量为1500 mAh，GPS定位模块的工作功耗为60mA(4 V)，GSM发射状态时功耗约为150～200 mA(4 V)，在没有采用MEMS加速度计省电设计时，大约工作6个多小时。采用MEMS加速度计低功耗设计，可以明显节电，只有目标体运动时消耗大电流;经过实际应用场景测试，待机时间远超过6小时，按每天目标体运动2小时的场景，可待机3～4天;结合其他的省电方案，如长时间间隔数据传输，还可以待机更长时间，这样即可达到实际运用的要求。

　　结语

　　本文采用MEMS加速度计作为运动检测开关，辨别便携式GPS定位终端所在目标体的动静状态，并由此决定是否唤醒系统CPU工作，合理配置GPS、GSM各功耗较大模块的工作时间，达到整个系统低功耗，延长锂电池供电待机时长，可以实际应用。