DSiT利用罗盘参考设计

简单地说，DSiT是多种技术的完美平衡与结合，设计人员可接受传感器输出未调节和未补偿的原始信号，并将它直接送至单芯片应用解决方案。DSiT包含在仪表系统中实现完美功能组合的所有要素，让设计人员创造真正的智能型感测系统，Silicon Laboratories的新型数字罗盘参考设计就是最好证明，它是具备倾斜补偿功能的多轴电子罗盘。
轻易连接小信号的能力(数百微伏至数十毫伏)在今日的传感器领域最为重要，随着感测技术和传感器应用不断超越侦测极限，最终产品设计人员所面对的系统层级挑战也将大幅增加—特别是当他们必须将功耗降至最低，并且减少运算处理和系统成本时，这些挑战会变得更复杂。
     
C8051F350数字罗盘参考设计
Silicon Laboratories选择倾斜补偿式(tilt-compensated)数字罗盘应用，作为C8051F350和DSiT的展示平台，因为它不需增加额外的辅助电路就能将小信号直接送给微控制器；除此之外，罗盘的运算需求还让峰值产出高达50 MIPS的Silicon Laboratories高速8051核心展现其强大威力。
罗盘是最古老的导航仪器之一，它里面有根悬吊的磁针可自由转动，显示地球磁场在观测点的水平分量方向。就算到了全球定位卫星(GPS)系统广泛应用的时代，电子罗盘仍是能够轻易连接至其它电子系统的重要工具。
Silicon Laboratories的罗盘设计是以C8051F350微控制器为基础，另外还有磁阻感测组件构成的三个独立轴和一个双轴加速计。磁罗盘能发挥作用，原因在于地球本身就是个巨大磁铁，周围环绕着庞大磁场。地球有两个磁极，分别在地理北极和地理南极附近，地球磁场强度约为0.5～0.6高斯，这个磁场有分量平行于地球表面，它总是指向磁北极，罗盘就是用它来显示方向。
     
面面俱到的感测系统
两项主要因素使得以罗盘决定方向变得很复杂，首先是地球的地理北极和磁北极是在两个不同位置，这通常被称为磁偏角(angle of declination)，也就是地理北方或真北方与磁北方之间的夹角。【注：方位角(azimuth)是磁北方和目标方向之间的夹角，磁北方则是垂直于重力的地球磁场分量方向。】磁偏角与观察者的相对位置有关，而且会随着时间缓慢改变。磁偏角可能偏向东方或西方，幅度最大可至25度。罗盘测量出方位角后，必须用磁偏角加以修正，才能得到相对于地理北方的真正方位。
其次则是随着所在地理位置的不同，地球磁力线与水平面之间的夹角也会改变，这通常被称为磁倾角(angle of inclination)。磁倾角是地磁向量与水平测量面之间的夹角，其大小会随着地点不同而改变，赤道的磁倾角是零度，磁北极和磁南极则将近90度。
这两种效应都必须加以计算，才能得到精确的方向；除此之外，罗盘与它所量测的磁场之间的角度(也就是罗盘相对于水平面的倾斜角)也必须列入考虑。换言之，倾斜补偿式磁罗盘的设计可简化为下列变量的计算：方位角、磁偏角和磁倾角。
磁阻感测组件只能输出数毫伏的信号，这正是DSiT最适合处理的信号。要对倾斜角、磁倾角和磁偏角进行补偿，就必须在执行期间计算三角函数—这表示系统需要高效能的核心，才能得到适当的更新速率。除此之外，为了让成本降至最低，电路必须更精简，因此它还需要高整合度的解决方案。而C8051F350正是符合这些需求的理想装置。
     
结语
必须注意的是，这种系统架构不仅能用于使用磁阻传感器的导航应用，几乎所有需要复杂处理的小信号都是DSiT的理想目标，例如实时监测、校准、线性化和制程参数控制(包括温度、压力、流量、速度、力量、电位…等)，它们只是最适合DSiT处理的众多应用之一。DSiT包含多任务器、位移式数字模拟转换器(offset DAC)、可程序增益放大器、比较器、24位Σ-Δ模拟数字转换器(Sigma Delta ADC)、内建电压参考、可程序数字滤波器和电流控制型数字模拟转换器。
 Silicon Laboratories的C8051F350微控制器内建24位八信道模拟数字转换器和8051兼容的高速处理器，其时脉频率为50MHz，最高提供50MIPS产出，C8051F350还于芯片内建8kB闪存和768 bytes的RAM内存。模拟数字转换器提供可程序的模拟数据转换速率，每秒最多转换1,000次，另外还有两个传感器激励型的8位数字模拟转换器和芯片内建温度传感器与它搭配应用。C8051F350拥有17只兼容于5V电压的弹性数字I/O接脚，芯片内建串行通讯外围包括UART、SPI和SMBus串行埠。C8051F350还包含高精准度的内部振荡器，因此不需要外接石英晶体或谐振电路，这使其成为能够支持传感器接口和最终使用者应用的单芯片解决方案。