相信每個人或多或少都聽過報章雜志提到微機(jī)電系統(tǒng)(以下簡稱MEMS: Micro Electronic Mechanical System)，而意法半導(dǎo)體(STMicroelectronic)在MEMS產(chǎn)品線上，相當(dāng)?shù)凝R全。從最具代表性的加速規(guī)(G-sensor)，陀螺儀(Gyroscope), 到電子羅盤(E-Compass)，應(yīng)有盡有。其中G-sensor的LIS331DLH和陀螺儀的L3G4200D皆已位列iPad和iPhones4的供應(yīng)煉中。

Accelerometro(加速規(guī), G-sensor)

我們首先接口G-sensor在筆電上的應(yīng)用，其中最具代表性的料號為LIS33DE和LIS331DLH: 電腦在儲存方面，相當(dāng)倚靠硬盤(Hard Drive)。硬盤是標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械產(chǎn)品，采用高容量的碟盤和極高的轉(zhuǎn)速運作，時下基本的轉(zhuǎn)速都是7500rpm(每分鐘7500轉(zhuǎn))。尤其是現(xiàn)在的電腦作業(yè)系統(tǒng)皆為多工，運作過程中，作業(yè)系統(tǒng)隨時隨地會對硬盤做讀寫的動作。如果是桌上型還好，不會經(jīng)常性的移動。但是筆記本電腦，體積小，便于攜帶。相信很多人一定看過，在筆電未闔蓋(或是關(guān)機(jī))的情況下，就帶著到處開會。同時很多人也不知道，硬盤并不適合在移動的情況下，做讀寫動作。所以筆電制造商，就是考慮到這一點。假如筆電在傳感到移動時，就將硬盤的讀寫頭(Pickup Head)迅速拉離正處于高轉(zhuǎn)速中的碟盤，以避免產(chǎn)生撞擊。筆電如何偵測移動，就是靠G-sensor。G-sensor的G值變化，就可表示目前筆電刻正處于受力的情況。

前述是G-sensor在筆電運用中較典型的一種。當(dāng)然，G-sensor不只可以做硬盤保護(hù)功能。目前時下最流行的平版電腦(Tablet PC)亦用來做畫面翻轉(zhuǎn)(Dispaly Rotation)的依據(jù)，賽車游戲的方向盤旋轉(zhuǎn)，傾斜偵測...等。

再下來提到Apple已采用的L3G4200D Digital Gyroscope，這是一顆同時有三種量度且可動態(tài)選擇的數(shù)位陀螺儀。量度種類為角速度(Angualr Rate)。最重要的功能即用來量測旋轉(zhuǎn)運動。有很多人問是否可以用陀螺儀來取代加速規(guī)? 我想利用這個機(jī)會澄清一件事，加速規(guī)能傳感的運動模型是直線運動，而陀螺儀能傳感的運動模型是旋轉(zhuǎn)運動。所以，沒有互相取代的問題，甚至有互補的功能。L3G4200D和其他的消費性陀螺儀相較起來，大同小異。最大的賣點就是有兩項: 1. Sleep to Wakeup。2. 可動態(tài)選擇量度。Sleep to Wakeup最主要的精神在于如果設(shè)計在消費型電子產(chǎn)品同時又是便攜式(Handheld Device)產(chǎn)品，勢必在功耗上相當(dāng)?shù)囊?。如果產(chǎn)品的角速度長時間無任何的變化，幾乎可以確定使用者已將此產(chǎn)品擱置，這時產(chǎn)品就可被設(shè)定進(jìn)入睡眠模式(Sleeping Mode)。在睡眠模式中，當(dāng)產(chǎn)品偵測出突發(fā)性的高轉(zhuǎn)速，這時就可知道使用者已開始使用該產(chǎn)品，陀螺儀就會Wakeup進(jìn)入一般模式(Active Mode)，且透過中斷將MCU喚醒，MCU將會陸續(xù)將所有周邊元件都喚醒。此法可有效降低非運作模式(Inactive Mode)中的功耗。目前時下最流行的體感游戲(PS3, Wii等)，就是利用陀螺儀的特性，偵測人類的運動模式，同時反映至電視螢?zāi)簧稀?/p>

最后我要介紹的是電子羅盤(E-Compass)。E-Compass實際上是一個磁力傳感計。和加速規(guī)，陀螺儀一樣有三軸。最主要是量測周遭環(huán)境的磁場值。輸出單位為高斯(Gauss)。講到這里，我們從國小的自然課本，就知道地球就是一個大磁場，而磁力傳感器就是用來偵測磁場強(qiáng)度。目前的地磁是磁力線最多的磁場，大約有0.4~0.8高斯。傳統(tǒng)上，磁力傳感計須伴隨一G-sensor以用來計算方位角(Azinuth)。LSM303DLH就是根據(jù)此須求，同時將磁力傳感計+G-sensor作成同一顆。讓開發(fā)者不用再去思考磁力傳感計和G-sensor如何搭配。免除了硬件上設(shè)計的困擾。而內(nèi)含的G-sensor即為前述所提的LIS331DLH。使用上，皆可取得正確的磁北。LSM303DLH同樣適合用手持式裝置，Sleeping to Wakeup的功能，在此的運用，可說是相得益彰。

綜觀前述，相信未來消費性電子產(chǎn)品加入MEMS的機(jī)會，會持續(xù)增加，而且MEMS在去年的成長有150%以上，同時價格持續(xù)壓低，這代表著市場的高度發(fā)展，同時也伴隨軟件開發(fā)重要性大增。