概述

MLC 是“機(jī)器學(xué)習(xí)核心”（Machine Learning Core）的縮寫。在 LSM6DSV16X 傳感器 中，MLC 是一種嵌入式功能，它使傳感器能夠直接運(yùn)行基于決策樹的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。通過這種功能，傳感器可以獨(dú)立完成諸如活動(dòng)識別、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度檢測和誤報(bào)過濾等任務(wù)，而無需將數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)交給外部的微控制器。MLC 通過處理來自加速度計(jì)、陀螺儀或外部傳感器的數(shù)據(jù)，計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)、應(yīng)用濾波器，并將分類結(jié)果輸出到專用寄存器中(AN5804)。

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輸出速率

在 AN5804 文檔的 Table 1. Machine learning core output data rates 中，表格列出了機(jī)器學(xué)習(xí)核心（MLC）的輸出數(shù)據(jù)速率（ODR），用于配置 MLC 數(shù)據(jù)生成的頻率。

具體來說，MLC 的輸出數(shù)據(jù)速率決定了機(jī)器學(xué)習(xí)核心處理傳感器數(shù)據(jù)并輸出結(jié)果的頻率。不同的應(yīng)用場景可能需要不同的速率來平衡功耗和性能。這個(gè)表格的目的是讓用戶根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的輸出數(shù)據(jù)速率。

執(zhí)行流程

根據(jù) AN5804 第三頁的描述，LSM6DSV16X 傳感器的 機(jī)器學(xué)習(xí)核心（MLC） 的流程可以分為以下幾個(gè)步驟：

1. 收集傳感器數(shù)據(jù)：
   1. ○ MLC 從內(nèi)置的加速度計(jì)、陀螺儀以及通過 I2C 接口連接的外部傳感器（如磁力計(jì)）中收集三軸傳感器數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括 X、Y、Z 軸的加速度和角速度。
2. 處理傳感器數(shù)據(jù)（計(jì)算塊）：
   1. ○ 在這一階段，傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理。MLC 會(huì)應(yīng)用一些濾波器（如高通、低通或帶通濾波器），并計(jì)算出用戶配置的統(tǒng)計(jì)特征（例如均值、方差、能量、峰值等）。這些特征基于用戶定義的時(shí)間窗口（window length）進(jìn)行計(jì)算，時(shí)間窗口的長度決定了統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的覆蓋范圍。
3. 構(gòu)建決策樹：
   1. ○ 處理后的特征作為輸入被傳遞到?jīng)Q策樹。決策樹是一個(gè)二叉樹結(jié)構(gòu)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中，特征值被與某個(gè)閾值進(jìn)行比較，以決定繼續(xù)走向下一節(jié)點(diǎn)的哪一條路徑。這個(gè)過程會(huì)在決策樹的各個(gè)節(jié)點(diǎn)中重復(fù)，直到生成最終的分類結(jié)果（例如：靜止、行走、跑步等）。
4. 輸出分類結(jié)果：
   1. ○ 當(dāng)決策樹到達(dá)葉節(jié)點(diǎn)時(shí)，它會(huì)輸出一個(gè)分類結(jié)果，這個(gè)結(jié)果表示所檢測的動(dòng)作或狀態(tài)。結(jié)果會(huì)被存儲(chǔ)在 MLC 的專用輸出寄存器中，供外部微處理器讀取。
5. 可選的元分類器過濾：
   1. ○ 輸出的分類結(jié)果還可以通過一種稱為 meta-classifier（元分類器） 的過濾器進(jìn)行處理。元分類器會(huì)根據(jù)多個(gè)分類結(jié)果的統(tǒng)計(jì)情況，減少短時(shí)的錯(cuò)誤分類或不穩(wěn)定的輸出。例如，如果短時(shí)間內(nèi)結(jié)果頻繁變化，元分類器會(huì)穩(wěn)定輸出。

速率設(shè)置

設(shè)置了加速度計(jì)和陀螺儀的輸出數(shù)據(jù)速率（ODR）為480Hz，這將使傳感器以較高的速率采樣數(shù)據(jù)。這種設(shè)置適用于需要高動(dòng)態(tài)精度的應(yīng)用場景，比如需要精確跟蹤快速運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用。

lsm6dsv16x_xl_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_ODR_AT_480Hz);
  lsm6dsv16x_gy_data_rate_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_ODR_AT_480Hz);

量程設(shè)置

量程和分辨率的平衡：較大的量程適合高速動(dòng)態(tài)的應(yīng)用，但會(huì)降低測量的分辨率。如果你需要檢測較小的變化或在低動(dòng)態(tài)場景下使用，建議選擇較小的量程，以獲得更高的精度。

與MLC配合使用：如果你使用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)核心（MLC）的處理，確保量程設(shè)置適當(dāng)，以便捕捉到足夠的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的分辨率。

lsm6dsv16x_xl_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_2g);
  lsm6dsv16x_gy_full_scale_set(&dev_ctx, LSM6DSV16X_125dps);

檢測狀態(tài)

鉛筆運(yùn)動(dòng)檢測應(yīng)用的構(gòu)建，檢測的四種不同場景（類別）。

1. 靜止(Steady)：筆在桌子上，不在手中。
2. 閑置(Idle)：筆在手中但未書寫。
3. 書寫(Writing)：筆在手中并在書寫。
4. 其他(other)：未被其他類別覆蓋的情況。

數(shù)據(jù)單位

加速度計(jì) 的數(shù)據(jù)單位為 mg。

陀螺儀 的數(shù)據(jù)單位為 dps。

陀螺儀數(shù)據(jù)也可以導(dǎo)入mdps。

采集數(shù)據(jù)

輪詢獲取數(shù)據(jù)，使用串口打印傳感器的數(shù)據(jù)，依次是ACC_X、ACC_Y 、ACC_Z、GYR_X、GYR_Y、GYR_Z。

/* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    lsm6dsv16x_data_ready_t drdy;
    /* Read output only if new xl value is available */
    lsm6dsv16x_flag_data_ready_get(&dev_ctx, &drdy);
    if (drdy.drdy_xl & drdy.drdy_gy) 
        {
            memset(data_raw_acceleration, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));
            memset(data_raw_angular_rate, 0x00, 3 * sizeof(int16_t));

            lsm6dsv16x_acceleration_raw_get(&dev_ctx, data_raw_acceleration);
            lsm6dsv16x_angular_rate_raw_get(&dev_ctx, data_raw_angular_rate);

            acceleration_mg[0] = lsm6dsv16x_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration[0]);
            acceleration_mg[1] = lsm6dsv16x_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration[1]);
            acceleration_mg[2] = lsm6dsv16x_from_fs2_to_mg(data_raw_acceleration[2]);

            angular_rate_mdps[0] = lsm6dsv16x_from_fs125_to_mdps(data_raw_angular_rate[0]);
            angular_rate_mdps[1] = lsm6dsv16x_from_fs125_to_mdps(data_raw_angular_rate[1]);
            angular_rate_mdps[2] = lsm6dsv16x_from_fs125_to_mdps(data_raw_angular_rate[2]);

            printf("%4.2ft%4.2ft%4.2ft%4.2ft%4.2ft%4.2ftrn",
                    acceleration_mg[0], acceleration_mg[1], acceleration_mg[2],
                    angular_rate_mdps[0], angular_rate_mdps[1], angular_rate_mdps[2]);
        }
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */

將采集到的數(shù)據(jù)保存。

靜止(Steady)

器件放置在桌子上。

最好多幾個(gè)方向。

這里采集4組數(shù)據(jù)。

閑置(Idle)

器件在手中不動(dòng)。

采集多幾個(gè)方位數(shù)據(jù)。

這里采集4組數(shù)據(jù)。

書寫(Writing)

筆在手中并在書寫。

這里采集4組數(shù)據(jù)。

其他(other)

未被其他類別覆蓋的情況。

可以采集例如逆時(shí)針數(shù)據(jù)。

這里采集4組數(shù)據(jù)。

審核編輯 黃宇