デバイスの初期評価は手早く済ませ、実評価や製品開発へ。
STマイクロエレクトロニクス社（以下、ST社）のMEMSセンサー評価ツールは、直感的な基板構造と分かりやすいGUIにより、初めての方でも簡単にセンサーの動作確認が行えます。本記事では、ST社のMEMSセンサー製品の紹介と評価ツールのセットアップ手順を全2回の記事で分かりやすく解説し、すぐにデバイス評価を始められるようサポートします。
ST社 MEMS製品のご紹介
ST社では、加速度センサーやジャイロセンサーを中心に多様なMEMSセンサーラインナップを提供しています。ここでは、最新技術を搭載し注目を集めているMEMSセンサー製品を中心に解説します。
iNEMO™慣性モジュール LSM6DSV320X
加速度測定3軸とジャイロ測定3軸を合わせて6軸の測定が可能で、モーション検知や姿勢制御など幅広い用途に対応します。加速度測定は最大±320g、ジャイロ測定は最大±4000dpsをフルスケールとして設定可能となり、高速・高衝撃な環境下でも正確なデータ取得が可能です。
加速度測定では、±2～±16gの低Gチャネルと、±32g～±320gの高Gチャネルが同時に動作します。これにより、微小な加速度を高精度で取得しながら、衝突等の突発的な大きな加速度も正確に取得可能となります。
さらに、Finite
State Machine (FSM)やMachine Learning Core
(MLC)といった先進機能も搭載しています。
FSMやMLCはセンサー側に判断アルゴリズムを組み込むことで、センサー単体で高精度のデータ解析や判定を実現します。
判断アルゴリズムは、ST社の提供する無償ツールMEMS
Studioで生成することも可能です。
FSMやMLCに関連するさらに詳細な情報は、ST社Webページ上に用意されていますので、是非ご覧ください。
ホストコントローラとの通信には、I2CとSPIに加え、MIPI I3C® にも対応しており、高いデータレートでのデータ出力も実現しています。
iNEMO™慣性モジュール ISM330IS
前述のLSM6DSV320Xと同様に、加速度測定3軸とジャイロ測定3軸を合わせて6軸の測定が可能です。加えて本製品は、製品ライフが比較的長期となる産業機器などのアプリケーション向けに、長期供給保証の対象となっています。
最新の保証期限については、社のWebページに掲載されています。
また、特徴的な機能として、Intelligent Sensor Processing Unit
(ISPU)が搭載されています。
ISPUは、ST社独自のプログラマブルDSPであり、センサー単体で信号処理とAI学習による判断アルゴリズムの実行が可能です。この機能によって、コントローラデバイスを含むシステム消費電力を削減できます。
さらに、本製品にはセンサーハブとしての機能も搭載されています。
最大４個のセンサーをISM330ISに接続し、収集したデータをISPUで処理することも可能です。
その他センサー製品
これらセンサー製品の他にも地磁気や大気圧センサー、6軸モーションMEMSセンサーとvertical Analog Front-End（vAFE）をワンパッケージにしたバイオセンサーといった新たなカテゴリーの製品も加わっています。
また、FlightSense®（ToF測距センサー）、BrightSense®（CMOSイメージセンサー）などのイメージング＆フォトニクス・ソリューションも提案しています。ご興味のあるセンサー製品がありましたら、是非当社までお問い合わせください。
評価ツールのご紹介
ST社ではさまざまな評価ツールを準備していますが、ここではMEMSセンサー評価ツールに絞ってご紹介します。
初期の特性評価から測定ログ取得、アルゴリズム検証、試作評価といった一連の開発にご使用いただけます。
【評価ボード】 STEVAL-MKIシリーズ
ST社MEMSセンサー評価ボードの基本となるシリーズです。センサーが実装された小型のアダプタ・ボードと、接続したアダプタ・ボードのセンサーをPCから制御できるマザー・ボードの2種類があります。
アダプタ・ボード
アダプタ・ボードはマザー・ボードのDIL24ソケットに組付けられるように開発されていますが、汎用性の高いシンプルな構成となっているので、アダプタ・ボードをユーザーの作成した機器に取り付けて、ユーザーのコントローラデバイスから制御するといったような使い方も可能です。アダプタ・ボードは製品ごとに用意されていますが、代表製品を紹介します。
STEVAL-MKI251A
マザー・ボード
マザー・ボードはアダプタ・ボードを接続するためのDIL24ソケット、制御コントローラとしてST社製のマイコンが搭載されています。
STEVAL-MKI109D
USB
Type-Cコネクターにて、PCと接続します。
基板上には、ST社製マイコンSTM32H563ZIT6が実装されており、デバイスとPC上の評価ツールをブリッジする役割を持っています。
STEVAL-MKI109D
STEVAL-MKI109Dは、STEVAL-MKI109V3のアップデート版です。（STEVAL-MKI109V3は生産終了）
特徴的なアップデート・ポイントをご紹介します。
| 項目 | STEVAL-MKI109V3 | STEVAL-MKI109D |
|---|---|---|
| 搭載MCU | STM32F401VE（Arm Cortex-M4） | STM32H563ZI（Arm Cortex-M33） |
| 対応インターフェース | I²C, SPI, TDM | I²C, I3C, SPI, TDM |
| GUIソフトウェア | MEMS Studio | MEMS Studio |
| USBコネクター | USB 2.0 Full-Speed | USB Type-C |
| SDカードスロット | なし | あり（MicroSD、カード別売） |
| ファームウェア更新 | DFU（USB経由） | DFU（USB経由） |
① 搭載マイコンがSTM32F401からSTM32H563にアップデート
STM32H563は、最大250MHzのクロック周波数で動作可能なSTM32H5シリーズの製品です。
従来のSTM32F401の最大クロック周波数84MHzに比べ、非常に高速な処理が可能となります。
センサーとの通信インターフェースとして、I2C・SPI・TDMに加えて、新たにMIPI
I3C® に対応しており、より高いデータレートでデータ読み出しが可能です。
② コネクターがUSB Type-Cにアップデート
従来はMicro-Bコネクターが採用されていましたが、STEVAL-MKI109DではUSB Type-Cコネクターにアップデートされています。
③ MicroSDカードスロットが追加搭載
写真右側のSTEVAL-MKI109DにMicroSDカードを挿入できるスロットが搭載されています。
以下の画像は、マザー・ボード表の写真です。
左がSTEVAL-MKI109V3、右がSTEVAL-MKI109Dです。
マザー・ボード 表（左：STEVAL-MKI109V3 / 右：STEVAL-MKI109D）
続いて、マザー・ボード裏の写真です。
左がSTEVAL-MKI109V3、右がSTEVAL-MKI109Dです。
マザー・ボード 裏（左：STEVAL-MKI109V3 / 右：STEVAL-MKI109D）
アダプタ・ボードをマザー・ボードに組み付けると、以下のようになります。
組付け時は1番ピンの位置にご注意ください。
マザー・ボードとアダプタ・ボードにシルク印刷されているST社ロゴの向きを合わせます。
マザー・ボードのDIL24ソケットにアダプタ・ボードを挿し込んだ状態
【評価ソフトウェア】 MEMS Studio
先述のマザー・ボードSTEVAL-MKI109Dを介して、センサーのレジスタ設定の実行や、センサーの測定データの描画・ログ保存、FSMやMLCの設定など、センサーの評価に関するさまざまな機能を集約した統合GUIとなります。
難しい設定検討を省いて、すぐにセンサーを動作させ出力を確認することもできます。
また、MEMS Studioは、Windows/Mac/Linuxに対応しており、幅広い開発環境で活用いただけます。
MEMS Studio 動作イメージ
主な機能
- センサーのレジスタRead / Write
- 測定データログの保存・測定データの描画（Line、Barなど）
- センサーの割り込み信号の取得
- 測定データの分析（FFTなど）
- 測定データから、MLCやFSMを動作させるアルゴリズムを生成
- GUIを使用したユーザーアルゴリズムの構築
MEMS StudioはST社のWebページ上で公開されており、無償で使用することが可能です。
以下のST社 製品ページから、入手いただけます。
まとめ：評価環境の全体像を把握し、次は“実践セットアップ”へ！
ST社のMEMSセンサー評価ボードとMEMS Studioを活用すれば、MEMSセンサーの初期評価を短時間で始められます。本記事では、製品ラインアップと評価ツールの特徴を整理しましたが、実際の導入では「接続が認識されない」「設定がうまくいかない」など、現場ならではの課題も発生しがちです。
次回記事では、評価ボードのセットアップ手順と、よくあるトラブルの対処方法を具体的に解説します。
USB認識やファームウェア更新、データ取得や各種設定値の確認など、エンジニアが“詰まりやすいポイント”を実例でご紹介。
これから評価を始める方も、すでに導入済みの方も、ぜひ次回記事を参考に、スムーズな評価環境構築にお役立てください。
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