做无人机的对ICM-42688-P应该很熟的，六轴IMU，3轴陀螺加3轴加速度计。这玩意现在涨价到一颗80-90了，当然，有渠道的肯定有低的拿货价格。
前段时间看到别人给我分享了一个开源项目。一块板上焊了32颗ICM-42688-P，正中央是Lattice的FPGA，型号iCE40UP5K。四周一圈全是ICM-42688-P，算了一下光传感器料钱就有三千了。板上还留了个22pin的FPC座，插的是树莓派相机那种排线，数据从这出去。
项目叫IMU Array，在github上以MIT协议全开源，我截图时这个开源仓库有351个星。原理图、Gerber、BOM、FPGA的Verilog代码、MicroPython代码，一样不缺。
打开BOM看了一下，这个BOM使用iBOM做的，直接打开一个网页文件，左边列表里选择元器件的时候，右边会在装配图上显示元器件的位置。比较适合diy手工焊接或者手工摆件。
开源资料里找到一个《BOM_JLCSMT.xlsx》，打开看了一下，估计这板子应该就是在嘉立创贴的了。
做这个的目的是干嘛？他要替代地震仪里的检波器。传统方案是动圈式检波器，机械结构，想探到低频还得配负阻抗变换器加一堆运放。设计文档里作者明说，就是想甩掉那些昂贵的ADI模拟芯片组。
但是，但是，MEMS的噪声天生比检波器大，怎么办？数学上有个笨办法，但是真管用。N颗一样的传感器测同一个物理量，取平均，随机噪声降到√N分之一。32颗，就是可以把噪声降低到5.66分之一。
ICM-42688-P加速度计的噪声密度是70ug每根号赫兹。除以5.66约等于12ug，这已经是地震观测圈才聊的量级。一颗不够就上32颗，以量取胜，就这么直白。
但是这么多传感器不是焊上去就完事，32颗芯片零偏各不同，灵敏度各不同，安装角度差半度输出就不一样。于是布局上他学索尼大法：4颗一组，组内每颗旋转90度，让轴灵敏度误差互相抵消。毕竟索尼那块16颗IMU的阵列板，按照作者原话，强到被出口管制。
还有一个最致命的问题：32颗传感器怎么接？
一根SPI总线中SCK、MOSI、CS是共享的，每颗传感器单独一根MISO，加起来36根IO。
这个就是框图，画得明明白白：32根MISO进FPGA，SPI四根线出到主控。
这是原理图。
可是如果仔细看这个框图，就会发现这个FPGA并不是主机。传感器的片选CS不是归他管，最离谱的是，这32个传感器共用一个CS，也就是说只能同时读取。那么，我们梳理一下这个读取逻辑。
连接到FPC的主控通过CS拉低32个传感器的CS信号，然后通过连接32个传感器的MOSI信号发起读取传感器的指令。32个传感器同时采集并通过MISO把数据传输出去，但是这个数据传输到了FPGA的32个管脚。这里就体会到了为啥要用FPGA，它可以并行采集完这32个传感器的数据，然后编码之后等待MCU找它一次读完。
所以这个项目最关键的地方就是，32个传感器是同时采样的。
框图里还有一个32kHz时钟信号，看看ICM-42688-P的原理图就知道了，这个信号给到了9脚，而9脚的功能有同步。这样就可以做到内部逻辑同步，同一瞬间采样。毕竟如果采样时间对不齐，那么采样就是不同时刻完成的，这样的阵列没卵用。
这是逻辑分析仪抓下来的时序。
工作台实拍，传感器板和树莓派Pico通过排线连接，完成采集处理。
我算了一下。32颗IMU价值两三千。FPGA不到50，再加6层PCB板、排线、树莓派Pico，加上SMT焊接，这一套硬件可能要到四五千。换来的，理论层面把噪声降低到了5.66分之一。不对啊，我怎么感觉这比直接用ADI的方案更贵了呢。
不过话说回来，前几年还真有一个搞前沿研究的老哥找我画一个板子，当时他的想法是用FPGA驱动16个BMI088，我没太理解为啥这么做，现在算是理解了，这事是可以做的，而且有很大的探索价值。我有几千颗BMI270，回头试试。
这是github仓库地址：github.com/will127534/IMU_Array。
