AK8963C

[AK8963]
AK8963
3軸電子コンパス
1. 特徴
□ 高感度ホール素子を内蔵した、地磁気検出方式の 3 軸電子コンパスICです。
□ 携帯電話や歩行者ナビゲーション、その他携帯機器向けに最適化されています。
□機能:
• コンパス用途に適した3軸磁気センサ
• 磁気データ出力用 A/D コンバータ内蔵
• 3軸各成分 14/16 ビットデータ出力
- 感度:
0.6 µT/LSB typ. (14-bit)
0.15 µT/LSB typ. (16-bit)
• シリアルインターフェース
- I2C バスインターフェース
標準モードと、高速モード(Philips I2C specification Ver.2.1)に対応
- 4 線式 SPI
• 動作モード:
パワーダウン、単発測定、連続測定、トリガ測定、セルフテスト、ヒューズ ROM アクセス
• 測定データ読み出しタイミング通知機能(データレディ)
• 磁気センサオーバーフロー検出機能
• 発振器内蔵
• パワーオンリセット回路内蔵
• 内部磁場発生器によるセルフテスト機能
□動作温度範囲:
•
-30°C ~ +85°C
□動作電源電圧:
• アナログ電源
+2.4V ~ +3.6V
• デジタルインターフェース
+1.65V~アナログ電源電圧
□消費電流:
• パワーダウン時:
3 µA typ.
• 測定時:
-平均消費電流(@測定周波数 8Hz): 280µA typ.
□パッケージ:
AK8963C
AK8963N
MS1356-J-02
1.6mm × 1.6mm × 0.5 mm (typ.)
3.0mm × 3.0mm × 0.75 mm (typ.)
14 ピン WL-CSP (BGA) :
16 ピン QFN パッケージ:
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2013/10
[AK8963]
2. 概要
AK8963 は高感度ホール素子技術を用いた3軸電子コンパス用ICです。
AK8963 は、地磁気検出のためにX軸、Y軸、Z軸を備えた磁気センサ、磁気センサドライブ回路、各軸の
信号増幅用アンプおよび信号処理回路を、一つの小さなパッケージに収めました。セルフテスト機能も搭
載されています。省スペースなフットプリントと薄型パッケージであることから、GPS を搭載した携帯電話で
の歩行者ナビゲーション機能の実現に適しています。
AK8963 は以下の特徴があります。:
(1) シリコンモノリシックで作られたホール素子と磁気収束板によって、3軸磁気センサをシリコンチップ上
に形成しています。また、アナログ回路、デジタル論理回路、電源ブロックおよび入出力ブロックも同一
チップ上に集積しています。
(2) 広い測定レンジと高分解能を、低消費電流で実現しています。
出力データ分解能:
14 ビット (0.6 µT/LSB)
16 ビット (0.15 µT/LSB)
測定レンジ:
±4900µT
平均消費電流(@測定周波数 8Hz): 280µA typ.
(3) シリアルインターフェース
- I2C バスインターフェースを通して、外部の CPU から AK8963 の機能制御や測定データの読み出しを
行えます。
- 4線式 SPI もサポートしています。 シリアルインターフェースの電源は別電源になっており、1.65V まで
の低電圧仕様にも対応可能です。
(4) DRDY ピンと DRDY ビットで、測定が終了し測定データがレジスタに設定され、読み出し準備が完了し
たことを通知します。
(5) 内蔵の発振器を使用して動作しますので、外部からクロックを供給する必要がありません。
(6) 内蔵の磁場発生器を用いたセルフテスト機能により、最終製品上で磁気センサの動作確認を行えま
す。
MS1356-J-02
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[AK8963]
3. 目次
特徴 ............................................................................................................................................. 1
概要 ............................................................................................................................................. 2
目次 ............................................................................................................................................. 3
回路構成 ...................................................................................................................................... 5
4.1. ブロックダイアグラム .............................................................................................................. 5
4.2. ブロック機能 .......................................................................................................................... 5
4.3. ピン機能 ................................................................................................................................ 6
5. 諸特性.......................................................................................................................................... 7
5.1. 絶対最大定格 ....................................................................................................................... 7
5.2. 推奨動作条件 ....................................................................................................................... 7
5.3. 電気的特性 ........................................................................................................................... 7
5.3.1. DC 特性 ........................................................................................................................ 7
5.3.2. AC 特性......................................................................................................................... 8
5.3.3. アナログ回路特性 .......................................................................................................... 9
5.3.4. 4 線式 SPI ................................................................................................................... 10
5.3.5. I2C バスインターフェース ...............................................................................................11
6. 機能説明 .................................................................................................................................... 12
6.1. 電源状態 ............................................................................................................................. 12
6.2. リセット機能 ......................................................................................................................... 12
6.3. 動作モード........................................................................................................................... 13
6.4. 各動作モードの説明 ............................................................................................................ 14
6.4.1. パワーダウンモード ...................................................................................................... 14
6.4.2. 単発測定モード ............................................................................................................ 14
6.4.3. 連続測定モード1および2 ............................................................................................. 15
6.4.3.1.
データレディ .......................................................................................................... 15
6.4.3.2.
正常な読み出し手順 ............................................................................................. 15
6.4.3.3.
測定期間中のデータ読み出し ............................................................................... 16
6.4.3.4.
データの読み飛ばし .............................................................................................. 17
6.4.3.5.
終了動作 .............................................................................................................. 17
6.4.3.6.
磁気センサオーバーフロー .................................................................................... 18
6.4.4. 外部トリガ測定モード.................................................................................................... 18
6.4.5. セルフテストモード ........................................................................................................ 19
6.4.6. ヒューズ ROM アクセスモード ....................................................................................... 19
7. シリアルインターフェース ............................................................................................................. 20
7.1. 4 線式 SPI .......................................................................................................................... 20
7.1.1. データ書き込み ............................................................................................................ 20
7.1.2. データ読み出し ............................................................................................................ 21
7.2. I2C バスインターフェース ..................................................................................................... 22
7.2.1. データ転送 ................................................................................................................... 22
7.2.1.1.
データの変更 ........................................................................................................ 22
7.2.1.2.
スタート/ストップコンディション ............................................................................. 22
7.2.1.3.
アクノリッジ ........................................................................................................... 23
7.2.1.4.
スレーブアドレス ................................................................................................... 23
7.2.2. WRITE 命令 ................................................................................................................ 24
7.2.3. READ 命令.................................................................................................................. 25
7.2.3.1.
カレントアドレス読み出し ....................................................................................... 25
7.2.3.2.
ランダム読み出し .................................................................................................. 25
8. レジスタ ...................................................................................................................................... 26
8.1. 各レジスタの説明 ................................................................................................................ 26
8.2. レジスタマップ...................................................................................................................... 27
1.
2.
3.
4.
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[AK8963]
8.3. 各レジスタの詳細な説明 ...................................................................................................... 28
8.3.1. WIA: デバイス ID ......................................................................................................... 28
8.3.2. INFO: インフォメーション .............................................................................................. 28
8.3.3. ST1: ステータス 1 ........................................................................................................ 28
8.3.4. HXL ~ HZH: 測定データ ............................................................................................. 29
8.3.5. ST2: ステータス 2 ........................................................................................................ 30
8.3.6. CNTL1: コントロール1 ................................................................................................. 30
8.3.7. CNTL2: コントロール2 ................................................................................................. 31
8.3.8. ASTC: セルフテスト ..................................................................................................... 31
8.3.9. TS1, TS2: テスト 1, 2 ................................................................................................... 31
8.3.10. I2CDIS: I2C 無効 ......................................................................................................... 31
8.3.11. ASAX, ASAY, ASAZ: 感度調整値 ................................................................................ 32
9. 外部接続推奨例 ......................................................................................................................... 33
9.1. I2C バスインターフェース...................................................................................................... 33
9.2. 4 線式 SPI .......................................................................................................................... 34
10. パッケージ .................................................................................................................................. 35
10.1. マーキング .......................................................................................................................... 35
10.2. ピン配列 .............................................................................................................................. 35
10.3. 外形寸法図 ......................................................................................................................... 36
10.4. 推奨フットプリントパターン.................................................................................................... 37
11. 磁場と出力コードの関係 ............................................................................................................. 38
MS1356-J-02
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[AK8963]
4. 回路構成
ブロックダイアグラム
4.1.
3-axis
Hall
sensor
Chopper
SW
PreAMP
Integrator & ADC
MUX
RSTN
OSC1
HE-Drive
Magnetic source
Interface,
Logic
& Register
Timing
Control
Voltage
Reference
SCL/SK
SDA/SI
CSB
SO
DRDY
OSC2
POR
CAD0
4.2.
CAD1
TST1
TRIG
VSS
VDD
RSV
FUSE ROM
VID
ブロック機能
ブロック
3-axis Hall sensor
MUX
モノリシックホール素子です。
ホール素子を選択するマルチプレクサです。
Chopper SW
HE-Drive
チョッパ動作を行います。
磁気センサドライブ回路です。磁気センサを定電流駆動します。
Pre-AMP
固定ゲイン差動アンプです。磁気センサからの信号を増幅します。
Integrator & ADC
OSC1
Pre-AMP の出力を積分、A/D 変換します。
内蔵の発振器です。センサ測定のためのクロックを生成します。
12MHz(typ.)
内蔵の発振器です。シーケンサのためのクロックを生成します。
128kHz(typ.)
パワーオンリセット回路です。VDD の立ち上がり時にリセット信号を生成します。
OSC2
POR
機能
Interface Logic &
Register
外部の CPU とデータのやり取りを行います。
DRDY ピンはセンサの測定が終わり、データの読み出し準備が完了したことを通知し
ます。
2
I C バスインターフェースは SCL と SDA の2つのピンを使います。標準モードと高速モ
ードの二つのモードをサポートしています。VID ピンに 1.65Vを印加することで低電圧
仕様をサポートします。
4線式SPIもサポートしており、SK、SI、SO、CSB ピンを用います。4線式 SPI でも
VID ピンの電圧を 1.65V まで下げることができます。
Timing Control
Magnetic Source
内部動作に必要なタイミング信号を、OSC1 で生成されたクロックを基準に生成しま
す。
セルフテストに必要な磁場を内部で生成します。
FUSE ROM
ヒューズROMです。調整に使います。
MS1356-J-02
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[AK8963]
4.3.
ピン機能
QFN
Pin
No.
WLCSP
Pin
No.
Pin
name
I/O
Power
supply
system
Type
1
A1
DRDY
O
VID
CMOS
2
A2
CSB
I
VID
CMOS
I
VID
CMOS
Function
データレディ信号出力ピン
“H”アクティブです。測定が終了し、データの読み出し準備が完了したことを
通知します。
4線式SPIのチップセレクトピン
SCL
3
A3
”L”アクティブです。I2C バスインターフェースを選択する場合は VID ピンと接
続してください。
I2C バスインターフェースを選択した場合(CSB ピンが VID に接続されている
場合)
SCL: コントロールデータクロック入力ピン
入力:シュミットトリガ
4 線式 SPI を選択した場合
SK
SK: シリアルクロック入力ピン
2
SDA
5
I/O
A4
VID
CMOS
C バスインターフェースを選択した場合(CSB ピンが VID に接続されている
場合)
SDA: コントロールデータ入出力ピン
入力: シュミットトリガ、出力:オープンドレイン
4 線式 SPI を選択した場合
SI
I
SI: シリアルデータ入力ピン
15
B1
VDD
-
-
Power
4
B3
RSV
O
VID
CMOS
アナログ電源ピン.
予約ピン
電気的に無接続にしてください。
I2C バスインターフェースを選択した場合(CSB ピンが VID に接続されている
場合)
6
B4
SO
O
VID
CMOS
Hi-Z 出力です。電気的に無接続にしてください。
4 線式 SPI を選択した場合
シリアルデータ出力ピン
13
C1
VSS
-
-
Power
Ground ピン
14
C2
TST1
I
VDD
CMOS
100kΩ の内蔵抵抗でプルダウンされています。電気的に無接続にするか、
または VSS に接続してください。
テストピン
外部トリガパルス入力ピン
外部トリガ測定モード時のみ有効です。100kΩ の内蔵抵抗でプルダウンさ
れています。外部トリガ測定モードを使用しないときは電気的に無接続にす
るか、または VSS に接続してください。
7
C3
TRG
I
VID
CMOS
8
C4
VID
-
-
Power
デジタル入出力の正電源ピン
CMOS
I2C バスインターフェースを選択した場合(CSB ピンが VID に接続されている
場合)
CAD0: スレーブアドレス 0 入力ピン
VDD または VSS に接続してください。
12
D1
CAD0
I
VDD
4 線式 SPI を選択した場合
VSS に接続してください。
11
D2
CAD1
I
VDD
CMOS
10
D4
RSTN
I
VID
CMOS
MS1356-J-02
I2C バスインターフェースを選択した場合(CSB ピンが VID に接続されている
場合)
CAD1: スレーブアドレス 1 入力ピン
VDD または VSS に接続してください。
4 線式 SPI を選択した場合
VSS に接続してください。
リセットピン。
“L”でレジスタをリセットします。 使用しないときは VID ピンに接続してくださ
い。
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[AK8963]
5. 諸特性
5.1.
絶対最大定格
Vss=0V
項目
記号
Min.
Max.
単位
V+
-0.3
+4.3
電源電圧(Vdd, Vid)
V
VIN
-0.3
(V+)+0.3
入力電圧
V
IIN
±10
入力電流
mA
TST
-40
+125
保存温度
°C
(注 1) これらの値のいずれか一つでも超えた条件で使用した場合、デバイスを破壊することがあります。また、
通常の動作は保障されません。
5.2.
推奨動作条件
Vss=0V
項目
備考
動作温度
電源電圧
5.3.
記号
Ta
Vdd
Vid
VDD ピン電圧
VIDピン電圧
Min.
-30
2.4
1.65
Typ.
Max.
+85
3.6
Vdd
3.0
単位
°C
V
V
電気的特性
特に記載のない場合は次の条件によります。
Vdd=2.4V ~ 3.6V, Vid=1.65V ~ Vdd, 温度範囲 = -30°C~85°C
5.3.1. DC 特性
項目
高レベル入力電圧 1
記号
VIH1
低レベル入力電圧 1
高レベル入力電圧 2
低レベル入力電圧 2
高レベル入力電圧 3
低レベル入力電圧 3
入力電流1
VIL1
VIH2
VIL2
VIH3
VIL3
IIN1
入力電流2
IIN2
入力電流3
(プルダウン電流)
入力電流4
(プルダウン電流)
ヒステリシス入力電圧
(注 2)
高レベル出力電圧1
低レベル出力電圧1
低レベル出力電圧2
(注 3) (注 4)
消費電流(注 5)
IIN3
SK/SCL
SI/SDA
CSB
RSTN
CAD0
CAD1
TRG
IIN4
条件
Min.
70%Vid
Typ.
Max.
単位
V
30%Vid
Vid+0.5
30%Vid
Vin=Vss or Vid
-10
30%Vdd
+10
V
V
V
V
V
µA
Vin=Vss or Vdd
-10
+10
µA
Vin=Vid
100
µA
TST1
Vin=Vdd
100
µA
VHS
SCL
SDA
VOH1
VOL1
VOL2
SO
DRDY
IDD1
VDD
VID
Vid≥2V
Vid<2V
IOH≥-100µA
IOL≤+100µA
IOL≤3mA Vid≥2V
IOL≤3mA Vid<2V
パワーダウンモード
Vdd=Vid=3.0V
磁気センサドライブ時
セルフテストモード
3
20%Vid
0.4
20%Vid
10
V
V
V
V
V
V
µA
5
9
0.1
10
15
5
mA
mA
µA
IDD2
IDD3
IDD4
(注 2)
(注 3)
(注 4)
ピン
CSB
RSTN
TRG
SK/SCL
SI/SDA
70%Vid
-0.5
70%Vdd
CAD0
CAD1
SDA
(注 6)
5%Vid
10%Vid
80%Vid
シュミットトリガ入力(設計参考値)
最大負荷容量: 400pF (I2C バスインターフェースに対する各バスラインの容量性負荷です)
出力はオープンドレインです。外部でプルアップ抵抗に接続してください。
MS1356-J-02
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(注 5)
(注 6)
外付けの抵抗負荷がない状態。
①Vdd=ON, Vid=ON, RSTN ピン=“L”、②Vdd=ON, Vid=OFF(0V), RSTN ピン=“L”、③Vdd=Off(0V),
Vid=On。
5.3.2. AC 特性
項目
電源立上げ時間 (注 7)
記号
PSUP
POR完了時間 (注 7)
PORT
電源切断時電圧
電源投入インターバル(注 7)
モード設定前の待ち時間
(注 7)
(注 8)
ピン
VDD
VID
SDV
VDD
VID
PSINT
VDD
VID
条件
VDD(VID)ピンが0.2VからVdd
(Vid)になるまでの時間(注 8)
PSUP後、パワーダウンモードに
なるまでの時間 (注 8)
PORが再始動する為の電源切
断時の電圧 (注 8)
PORが再始動する為のSDV以
下の電圧保持時間 (注 8)
Twat
Min.
Typ.
Max.
50
単位
ms
100
µs
0.2
V
100
µs
100
µs
設計参考値
パワーオンリセット回路は、VDD/VID 電源電圧の立ち上がりを検出して、内部回路をリセットし、レジス
タを初期値にします。リセット後、パワーダウンモードになります。
PORT :100us
パワーダウンモード
パワーダウンモード
VDD/(VID)
SDV:0.2V
0V
PSUP :50ms
項目
トリガ入力有効パルス幅
トリガ入力有効周波数
(注 9)
(注 9)
記号
tTRIGH
tTRIGf
PSINT :100µs
ピン
TRG
TRG
条件
Min.
200
Typ.
Max.
100
単位
ns
Hz
測定終了後から次のトリガ入力までの時間を 1.3ms としたときの値となります。
tTRIGH
VIH
MS1356-J-02
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[AK8963]
項目
リセット入力有効パルス幅(L区間)
記号
tRSTL
ピン
RSTN
条件
Min.
5
Typ.
Max.
単位
µs
tRSTL
VIL
5.3.3. アナログ回路特性
項目
測定データ出力ビット数
記号
DBIT
測定時間
TSM
磁気センサ感度
BSE
磁気センサ測定範囲(注 11)
磁気センサオフセット初期値(注 12)
BRG
条件
BIT = “0”
BIT = “1”
単発測定モード
Min.
Tc=25°C (注 10)
BIT = “0”
BIT = “1”
0.57
0.1425
Tc=25°C (注 10)
±4912
Tc=25°C
BIT = “0”
-500
Typ.
14
16
7.2
Max.
単位
Bit
9
ms
0.6
0.15
0.63
0.1575
µT/LSB
µT
+500
LSB
(注 10) ヒューズ ROM に保存されている感度調整値を用いて調整された後の値(調整方法は8.3.11参照)
(注 11) 設計参考値
(注 12) 出荷時、意図的に磁場を印加しない条件下での、測定データレジスタの値
MS1356-J-02
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[AK8963]
5.3.4. 4線式SPI
4 線式 SPI は mode3 に準拠しています。
項目
CSB setup time
Data setup time
Data hold time
SK high time
記号
Tcs
Ts
Th
Twh
SK low time
条件
50
単位
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
ns
Tcd
50
ns
Tr
Tf
Tch
100
100
ns
ns
ns
Vid≥2.5V
2.5V>Vid≥1.65V
Vid≥2.5V
2.5V>Vid≥1.65V
Twl
SK setup time
SK to SO delay time
(注 13)
CSB to SO delay time
(注 13)
SK rise time (注 14)
SK fall time (注 14)
CSB high time
(注 13) SO 負荷容量: 20pF
(注 14) 設計参考値
Tsd
Tdd
Min.
50
50
50
100
150
100
150
50
Typ.
Max.
150
[4線式 SPI]
Tch
Tcs
Tsd
CSB
Ts
Th
Tdd
Twh
Tcd
Twl
SK
SI
Hi-Z
Hi-Z
SO
[立上り時間と立下り時間]
Tr
Tf
0.9Vid
0.1Vid
SK
MS1356-J-02
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[AK8963]
5.3.5. I2C バスインターフェース
CSB pin = “H”
I2Cバスインターフェースは標準モードと高速モードに対応します。標準モード/高速モードは fSCL で自
動的に選択されます。
(1) 標準モード
fSCL≤100kHz
記号
fSCL
tHIGH
tLOW
tR
tF
tHD:STA
tSU:STA
tHD:DAT
tSU:DAT
tSU:STO
tBUF
項目
SCL clock frequency
SCL clock "High" time
SCL clock "Low" time
SDA and SCL rise time
SDA and SCL fall time
Start Condition hold time
Start Condition setup time
SDA hold time (vs. SCL falling edge)
SDA setup time (vs. SCL rising edge)
Stop Condition setup time
Bus free time
Min.
Typ.
単位
kHz
µs
µs
µs
µs
µs
µs
µs
ns
µs
µs
Max.
100
4.0
4.7
1.0
0.3
4.0
4.7
0
250
4.0
4.7
(2) 高速モード
100kHz<fSCL≤400kHz
記号
fSCL
tHIGH
tLOW
tR
tF
tHD:STA
tSU:STA
tHD:DAT
tSU:DAT
tSU:STO
tBUF
tSP
項目
SCL clock frequency
SCL clock "High" time
SCL clock "Low" time
SDA and SCL rise time
SDA and SCL fall time
Start Condition hold time
Start Condition setup time
SDA hold time (vs. SCL falling edge)
SDA setup time (vs. SCL rising edge)
Stop Condition setup time
Bus free time
Noise suppression pulse width
Min.
Typ.
単位
kHz
µs
µs
µs
µs
µs
µs
µs
ns
µs
µs
ns
Max.
400
0.6
1.3
0.3
0.3
0.6
0.6
0
100
0.6
1.3
50
[I2C バスインターフェースタイミング]
1/fSCL
VIH2
SCL
VIL2
VIH2
SDA
VIL2
tLOW
tBUF
tR
tHIGH
tF
tSP
VIH2
SCL
VIL2
tHD:STA
Stop
MS1356-J-02
tHD:DAT
tSU:DAT
tSU:STA
tSU:STO
Start
Stop
Start
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6. 機能説明
電源状態
6.1.
Vdd = OFF(0V) かつ Vid = OFF(0V) の状態から、VDDとVIDがONすると、POR回路によりパワー・オン・リ
セット(POR)が働き、全てのレジスタが初期化され、AK8963はパワーダウンモードへ移行します。
下表の状態は全て設定可能ですが、状態②から状態③への遷移及び状態③から状態②への遷移は禁止
とします。
表 6.1
状態
①
6.2.
VDD
OFF(0V)
VID
OFF(0V)
②
③
OFF(0V)
2.4V~3.6V
1.65V~3.6V
OFF(0V)
④
2.4V~3.6V
1.65V~Vdd
電源状態
OFF(0V).
外部インターフェースには影響しません。SCL,SDA 以外
のデジタル入力ピンは L(0V)固定としてください。
OFF(0V). 外部インターフェースには影響しません。
OFF(0V).
外部インターフェースには影響しません。SCL,SDA 以外
のデジタル入力ピンは L(0V)固定としてください。
ON
リセット機能
電源がオン状態のときは、常に VID≦VDD となるように設定して下さい。
パワー・オン・リセット(POR)は、VDD 電源が立ち上がり時に動作有効となるレベル(約 1.4V:設計参考値)
に達するまで働きます。POR 解除後、全てのレジスタは初期値に設定されており、パワーダウンモード状態
になります。
VDD=2.4V~3.6V の場合は POR 回路、及び VID 電源監視回路が働いている状態となっております。
VID=0V の場合はリセット状態になるため、リセット状態の電流(IDD4)が消費されます。
AK8963には4種類のリセット機能があります。
(1) パワーオンリセット(POR)
Vddの立ち上がりを検出すると、POR回路が動作し、AK8963はリセットされます。
(2) VID監視
VidがOFF(0V)になると、AK8963はリセットされます。
(3) リセットピン(RSTN)
リセットピンを使ってAK8963をリセットすることができます。リセットピンを使用しない場合はVIDに直
結してください。
(4) ソフトリセット
SRSTビットを設定するとAK8963はリセットされます。
AK8963がリセットされると、全てのレジスタは初期化され、パワーダウンモードへ移行します。
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6.3.
動作モード
AK8963には以下の7つの動作モードがあります。
(1) パワーダウンモード
(2) 単発測定モード
(3) 連続測定モード1
(4) 連続測定モード2
(5) 外部トリガ測定モード
(6) セルフテストモード
(7) ヒューズROMアクセスモード
CNTL1 レジスタの MODE[3:0] のビットを設定することで、対応した動作モードが開始されます。
あるモードから他のモードへの遷移を下図に示します。
MODE[3:0]=“0001”
パワーダウン
モード
MODE[3:0]=“0000”
単発測定モード
センサを一回測定し、データを出力すると自動的に
パワーダウンモードに遷移します。
自動的に遷移
MODE[3:0]=“0010”
MODE[3:0]=“0000”
MODE[3:0]=“0110”
MODE[3:0]=“0000”
MODE[3:0]=“0100”
MODE[3:0]=“0000”
MODE[3:0]=“1000
MODE[3:0]=“0000”
連続測定モード1
センサの測定を 8Hz で自動的に繰り返します。
MODE[3:0]=“0000”を書き込むことでパワーダウン
モードに遷移します。
連続測定モード2
センサの測定を 100Hz で自動的に繰り返します。
MODE[3:0]=“0000”を書き込むことでパワーダウン
モードに遷移します。
外部トリガ測定モード
外部トリガ入力によりセンサを一回測定し、データ
を出力すると自動的に外部トリガ入力待ち状態とな
ります。MODE[3:0]=“0000”を書き込むことでパワー
ダウンモードに遷移します。
セルフテストモード
セルフテストを行い、データを出力すると自動的に
パワーダウンモードに遷移します。
自動的に遷移
MODE[3:0]=“1111
MODE[3:0]=“0000”
フューズ ROM アクセスモード
フューズROM 読み出しに必要な回路をオンします。
MODE[3:0]=“0000”を書き込むことでパワーダウン
モードに遷移します。
図 6.1 動作モード
電源を投入すると、AK8963はパワーダウンモードに入ります。MODE[3:0]に規定の値が設定されると、
AK8963は特定の動作モードへ遷移し、動作を開始します。各モード間の遷移は、必ず一度パワーダウン
モードを経由してください。パワーダウンモードからのみ他のモードへの遷移が可能です。連続してモード
設定をする場合は、次のモード設定を行うまで100µs(Twat)の待ち時間が必要です。
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6.4.
各動作モードの説明
6.4.1. パワーダウンモード
ほぼ全ての内部回路の電源がオフになります。パワーダウンモードでは全てのレジスタにアクセスすること
ができます。ただし、ヒューズROMデータについては正確な値は読み出されません。読み出し/書き込み
レジスタに設定された値は保持されており、ソフトリセットでリセットされます。
6.4.2. 単発測定モード
単発測定モード(MODE[3:0]=“0001”)が設定されると、センサ測定を行い、信号処理が完了すると、測定
データを測定データレジスタ(HXL~HZH)へ格納し、自動的にパワーダウンモードへ遷移します。パワー
ダウンモードに遷移すると、MODE[3:0]は“0000”になります。同時に、ST1レジスタのDRDYビットが“1”に
なります。これをデータレディといいます。データレディのときに測定データレジスタ(HXL~HZH)のうちい
ずれか一つまたはST2レジスタが読み出されるとDRDYビットは“0”になります。パワーダウンモードから別
モードへの遷移では“1”を保持します。DRDYピンはDRDYビットと同じ状態です。(図 6.2参照)
センサが測定している間(測定期間)、測定データレジスタは前のデータを保持しています。よって、測定
期間中にデータを読み出すことができます。測定期間中にデータの読み出しを行った場合、保持されてい
た前のデータが読み出されます。
動作モード:
パワーダウン
単発測定
(1)
(2)
(3)
測定期間
測定データレジスタ
最後のデータ
測定データ(1)
測定データ(2)
測定データ(3)
DRDY
レジスタ書き込み
測定データ(3)
測定データ(1)
読み出されるデータ
MODE[3:0]="0001"
MODE[3:0]="0001"
MODE[3:0]="0001"
図 6.2 単発測定モード(測定期間外にデータ読み出しを行った場合)
動作モード:
パワーダウン
単発測定
(1)
(2)
(3)
測定期間
測定データレジスタ
最後のデータ
測定データ(1)
測定データ(2)
測定データ(3)
DRDY
測定データ(1)
読み出されるデータ
レジスタ書き込み
MODE[3:0]="0001"
MODE[3:0]="0001"
MODE[3:0]="0001"
図 6.3 単発測定モード(測定期間内にデータ読み出しを行った場合)
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6.4.3. 連続測定モード1および2
連続測定モード1(MODE[3:0]=“0010”)または2(MODE[3:0]=“0110”)を設定するとそれぞれ8Hzまたは
100Hzで繰り返しセンサの測定を行います。センサの測定およびデータ処理が終了すると、測定データを
測定データレジスタ(HXL~HZH)に保存し、周期測定に必要な最小限の回路を残し全ての回路が休止状
態(PD)となります。次の測定タイミングが来ると自動的にPDから復帰し、再度センサの測定を行います。
連続測定モードはパワーダウンモードを設定(MODE[3:0]=“0000”)することで終了します。モードの設定
を行わない限り測定を繰り返します。
連続測定モード中に再度連続測定モードを設定(MODE[3:0]=“0010”またはMODE[3:0]=“0110”)した場
合、新たに連続測定が開始されます。このときST1、ST2、および測定データレジスタ(HXL~HZH)はリセ
ットされません。
(N-1)番目
PD
N番目
測定
(N+1)番目
測定
PD
PD
8Hz または 100Hz
図 6.4 連続測定モード
6.4.3.1. データレディ
測定データがレジスタに格納され読み出し準備ができると、ST1レジスタのDRDYビットが“1”に変化します。
この状態を「データレディ」と呼びます。DRDYピンはDRDYビットと同じ状態です。正しく測定が行われて
いる場合、測定が終わって休止状態(PD)に遷移するときにデータレディとなります。
6.4.3.2. 正常な読み出し手順
(1) 以下のいずれかの方法でデータレディであるかどうかを確認してください。
・ ST1レジスタのDRDYビットをポーリングする
・ DRDYピンの状態を監視する
データレディであった場合、以下のステップに進んでください。
(2) ST1レジスタを読む(ST1レジスタをポーリングしている場合は必要ありません)
DRDY:
データレディであるかどうかを示しています。“0”の場合はデータレディではなく、“1”の場
合はデータレディです。
DOR:
今から読もうとしているデータより前に測定データの読み飛ばしがあったかどうかを示して
います。“0”の場合は前回読み出した測定データとの間に読み飛ばした測定データがな
いこと、“1”の場合は読み飛ばした測定データがあることを示します。
(3) 測定データを読む
測定データレジスタ(HXL~HZH)のうちいずれか一つまたはST2レジスタを読み始めると、AK8963は
データ読み出しを開始したと判断します。データ読み出しを開始するとDRDYビットとDORビットは“0”
となります。
(4) ST2レジスタを読む(必須)
HOFL:
磁気センサ測定データがオーバーフローしているかどうかを示します。“0”はオーバーフロ
ーしていないこと、“1”はオーバーフローしていることを示します。
ST2レジスタを読むことにより、データの読み出しが終了したと判断します。データの読み出し中は測定
データレジスタの内容が保護されますので、データの更新が行われません。ST2レジスタを読むことに
よりデータ保護が解除されます。データレジスタアクセス後は必ずST2レジスタを読み出してください。
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(N-1)番目(N)番目
PD
測定
測定データレジスタ
データ(N-1)
(N+1)番目
測定
PD
データ(N)
PD
データ(N+1)
DRDY
読み出されるデータ
ST1 データ(N)
ST1 データ(N+1)
ST2
ST2
図 6.5 正常な読み出し手順
6.4.3.3. 測定期間中のデータ読み出し
センサが測定している間(測定期間)、測定データレジスタ(HXL ~ HZH)は前のデータを保持しています。
よって、測定期間中にデータを読み出すことができます。測定期間中にデータの読み出しを行った場合、
保持されていた前のデータが読み出されます。
(N-1)番目(N)番目
PD
測定
測定データレジスタ
データ(N-1)
(N+1)番目
測定
PD
PD
データ(N)
DRDY
読み出されるデータ
ST1 データ(N)
ST2
ST1 データ(N)
ST2
図 6.6 測定期間中のデータ読み出し
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6.4.3.4. データの読み飛ばし
N回目の測定が終わってからN+1回目の測定が終わるまでに測定データが読み出されなかった場合、
DRDYは測定データが読み出されるまで保持されます。このとき、N回目のデータは読み飛ばされているた
め、DORビットが“1”となります。(図 6.7参照)
また、N回目の測定が終わってから読み出しを開始し、N+1回目の測定が終わっても読み出しを終了しな
かった場合にはN回目のデータが正常に読み出されるようにデータレジスタを保護します。このときN+1回
目のデータは読み飛ばされているため、DORビットが“1”となります。(図 6.8参照)
上記どちらの場合もDORビットは次にデータ読み出しを開始するタイミングで“0”となります。
(N-1)番目(N)番目
PD
測定
測定データレジスタ
データ(N-1)
(N+1)番目
測定
PD
データ(N)
PD
データ(N+1)
DRDY
DOR
ST1 データ(N+1)
読み出されるデータ
ST2
図 6.7 データの読み飛ばし:データを読まなかった場合
(N-1)番目(N)番目
PD
測定
測定データレジスタ
データ(N-1)
PD
(N+1)番目
測定
PD
(N+2)番目
測定
PD
データ(N+2)
データ(N)
読み出し中のため
データレジスタが保護される
データが更新されていないため
データレディにならない
DRDY
(N+1)番目のデータはスキップされる
DOR
読み出されるデータ
ST1 データ(N)
ST2
ST1 データ(N+2)
図 6.8 データの読み飛ばし:次の測定が始まる前にデータを読み終わらなかった場合
6.4.3.5.終了動作
連続測定モードを終了する場合はパワーダウンモード(MODE[3:0]=“0000”)を設定してください。
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6.4.3.6.磁気センサオーバーフロー
AK8963の測定レンジは、各軸の測定値の絶対値の和が4912μT未満に制限されています。
|X|+|Y|+|Z| < 4912μT
磁場の大きさがこの制限を超えている場合、測定時に格納されるデータは正しくありません。このような場
合を「磁気センサオーバーフロー」と呼びます。
磁気センサオーバーフローが起こると、HOFLビットが“1”になります。HOFLビットは次の測定開始時に“0”
になります。
6.4.4. 外部トリガ測定モード
外部トリガ測定モードを設定するとAK8963はトリガ入力待ち状態となります。TRGピンにパルスを入力する
と、その立ち上がりに同期してセンサの測定を開始します。センサの測定およびデータ処理が終了すると、
測定データを測定データレジスタ(HXL~HZH)に保存し、トリガ入力待ちに必要な最小限の回路を残し全
ての回路が休止状態(PD)となります。次の測定タイミングが来ると自動的にPDから復帰し、再度センサの
測定を行います。
外部トリガ測定モードはパワーダウンモードを設定(MODE[3:0]=“0000”)することで終了します。パワーダ
ウンモードが設定されない限り外部トリガ入力待ち状態を続けます。
外部トリガ測定モード中に再度外部トリガ測定モードを設定(MODE[3:0]=“0100”)した場合、新たにトリガ
入力待ち状態となります。ST1、ST2、および測定データレジスタ(HXL~HZH)がリセットされません。また、
データ測定中は外部トリガは無視されます。
外部トリガ測定モードにおけるデータ読み出し手順、読み出し専用レジスタの動作などは連続測定モード
と同じです。
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6.4.5. セルフテストモード
セルフテストモードはセンサが正常動作しているかを確認するために用います。
セルフテストモード(MODE[3:0]=“1000”)が設定されると、内部磁場発生器によって磁場が生成され、セン
サが測定を行います。測定データは測定データレジスタ(HXL~HZH)に格納され、AK8963は自動的に
パワーダウンモードへ遷移します。
セルフテストモードを設定する前にASTCレジスタのSELFビットに“1”を書き込んでください。セルフテストモ
ードでのデータ読み出し手順と読み出し専用レジスタの機能は単発測定モードと同じです。
セルフテストが終了したら、他の動作を行う前にSELFビットに“0”を書き込んでください。
<セルフテストの手順>
(1) パワーダウンモードを設定します。(MODE[3:0]=“0000”)
(2) ASTCレジスタのSELFビットに“1”を書き込みます。(その他のビットは“0”にしてください。)
(3) セルフテストモードを設定します。(MODE[3:0]=“1000”)
(4) 下記のいずれかの方法でデータレディかどうかを確認します。
- ST1レジスタのDRDYビットをポーリングする
- DRDYピンを監視する
データレディであれば、次のステップに進みます。
(5) 測定データ(HXL~HZH)を読み出します。
(6) ASTCレジスタのSELFビットに“0”を書き込みます。
(7) パワーダウンモードを設定します。(MODE[3:0]=“0000”)
<セルフテストの判定>
上記セルフテストの手順で読み出した測定データを、感度調整値(8.3.11参照)で調整した後の値が下表
の範囲に入っていれば、センサは正常動作しています。
14ビット出力(BIT=“0”)
閾値
HX[15:0]
HY[15:0]
HZ[15:0]
-50≦HX≦50
-50≦HY≦50
-800≦HZ≦-200
HX[15:0]
HY[15:0]
HZ[15:0]
-200≦HX≦200
-200≦HY≦200
-3200≦HZ≦-800
16ビット出力(BIT=“1”)
閾値
6.4.6. ヒューズROMアクセスモード
ヒューズ ROM アクセスモードは、ヒューズ ROM のデータを読み出すために用います。ヒューズ ROM には
各軸の感度調整データが書き込まれています。
ヒューズ ROM データを読み出す前に、ヒューズ ROM アクセスモード(MODE[3:0]=“1111”)を設定してくだ
さい。この設定により、ヒューズ ROM 読み出しに必要な回路がオンします。
ヒューズ ROM データの読み出し後は、パワーダウンモード(MODE[3:0]=“0000”)に設定してください。
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7. シリアルインターフェース
AK8963はI2Cバスインターフェースと4線式SPIをサポートしており、CSBピンで選択できます。3線式SPIとし
て使うにはSIピンとSOピンを外部でwired-ORにしてください。
CSB pin=“L”:
4線式 SPI
CSB pin=“H”: I2C バスインターフェース
7.1.
4 線式 SPI
4線式SPIは、SK、SI、SO、CSBの4本のデジタル線で構成されており、16ビットのプロトコールにて提供さ
れます。連続読み出し動作に対応しています。
データは、読み出し/書き込み(R/W)コントロールビット、レジスタアドレス(7ビット)およびコントロールデー
タ(8ビット)からなります。
全軸(X,Y,Z)の測定データをすべて読み出すために、1バイト以上の読み出しに対し自動インクリメント読
み出しコマンドを使用するオプションが用意されています。(連続読み出し)。
CSBピンはローアクティブです。入力データはSKピンの立ち上がりエッジで取り込まれ、出力データはSK
ピンの立下りエッジで変化します。(SPI MODE 3)
CSBピンが“L”に遷移すると通信を開始し、CSBピンが“H”に遷移すると停止します。SKピンはCSBピンの
遷移中は“H”でなければなりません。またCSBピンが“H”かつSKピンが“H”の間はSIピンを変化させてはい
けません。
7.1.1. データ書き込み
SKピンの16ビットシリアルクロック入力に同期させて、SIピンに16ビットデータを入力してください。16ビット
の入力データは、前半の8ビットでR/Wコントロールビット(R/W=“0”のとき書き込み)とレジスタアドレス(7ビ
ット)を指定し、後半の8ビットでコントロールデータ(8ビット)を指定します。
クロックパルスの数が16以下の場合、データは書き込まれません。クロックパルスの数が16よりも多い場合、
16クロックパルスよりも後のSIピンに入力されたデータは無視されます。
複数アドレスへの連続書き込み動作には対応していません。
CSB
1
2
3
4
5
6
7
8
9
RW
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
D7
10
11
12
13
14
15
16
SK
SI
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
(INPUT)
SO
Hi-Z
(OUTPUT)
図7.1 4線式SPI書き込み
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7.1.2. データ読み出し
SKピンの16ビットシリアルクロック入力の最初の8ビットに同期して、R/Wコントロールビットと7ビットのレジス
タアドレスを入力してください。すると指定したレジスタが保持している値がMSBからSOピンに出力されま
す。
1バイトのデータを読み終えたあとで、さらにクロックを入力し続けると、アドレスがインクリメントされ次のアド
レスのデータが出力されます。したがって、CSBピンが”L”で、かつ15番目のクロックの立下りエッジ後に、
次のアドレスのデータがSOピンから出力されます。CSBピンを“L”から“H”にすると、SOピンがハイインピー
ダンス状態になります。
AK8963には、00H~0CH と10H ~12H の2種類のインクリメント系列があります。 例えば、データは次のよ
うに読み出されます:00H → 01H → … → 0BH → 0CH → 00H → 01H … 、または 10H → 11H → 12H →
10H … 。
指定されたアドレスが00H~12H以外の場合、AK8963は選択されていないと認識し、SOピンをハイインピ
ーダンスの状態に保ちます。したがって、ユーザはその他のアドレスを他のデバイスに使うことができます。
CSB
1
2
3
4
5
6
7
8
RW
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
9
10
11
12
13
14
15
16
SK
SI
(INPUT)
SO
(OUTPUT)
Hi-Z
Hi-Z
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
図7.2 4線式SPI読み出し
MS1356-J-02
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[AK8963]
7.2.
I2C バスインターフェース
AK8963 の I2C バスインターフェースは、標準モード(最大 100kHz)および高速モード(最大 400kHz)をサ
ポートしています。
7.2.1. データ転送
AK8963 にバス経由でアクセスするには、最初にスタートコンディションを入力する必要があります。
次に、デバイスアドレスを含む1バイトのスレーブアドレスを送信します。このとき、AK8963は自身のスレー
ブアドレスと比較します。これらのアドレスが一致した場合、AK8963はアクノリッジを生成し、読み出しまた
は書き込み命令を実行します。命令終了時にはストップコンディションを入力してください。
7.2.1.1. データの変更
SDA ラインのデータ変更は、SCL ラインのクロックが“Low”区間に行ってください。SCL ラインのクロック信
号が“High”のとき、SDA ラインの状態は一定でなければなりません。(SDA ラインのデータを変更できるの
は SCL ラインのクロック信号が“Low”のときに限られています。)
SCLラインが“High”のあいだ、SDAラインのデータの状態はスタートコンディションまたはストップコンディシ
ョンが入力されたときのみ変更されます。
SCL
SDA
データライン一定
データ変更可
図 7.3 データ変更
7.2.1.2. スタート/ストップコンディション
SCL ラインが“High”のときに、SDA ラインを“High”から“Low”にする場合、スタートコンディションが生成さ
れます。全ての命令はスタートコンディションから始まります。
SCLラインが“High”のときに、SDAラインを“Low”から“High”にすると、ストップコンディションが生成されま
す。全ての命令はストップコンディションとともに終了します。
SCL
SDA
ス タ ート コ ン ディ シ ョ ン
ス ト ッ プ コ ン ディ シ ョ ン
図 7.4 スタートコンディションとストップコンディション
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7.2.1.3. アクノリッジ
データを送信する IC は、1 バイトのデータを送信し終わると SDA ラインを開放します(“High”の状態)。
データを受信した IC は、次のクロックで、SDA ラインを“Low”にします。この動作をアクノリッジといいます。
アクノリッジによって、データの転送が正常に行われたかどうか確認することができます。
AK8963 はスタートコンディションとスレーブアドレスを受信したあとにアクノリッジを生成します。
WRITE 命令を実行するときには、各バイト受け取り毎にアクノリッジを生成します。
READ命令を実行するときには、アクノリッジの生成につづいて指定のアドレスに格納されているデータを
送出します。次にSDAラインを開放したのち、SDAラインをモニターします。もし、マスタICがストップコンデ
ィションの代わりにアクノリッジを生成した場合、AK8963は次のアドレスに格納されている8ビットデータを送
出します。アクノリッジが生成されない場合、データの送出を終了します。
ア ク ノ リ ッ ジ のた め の
ク ロ ッ ク パルス
マ ス タ ーか
ら の SCL
1
8
9
送出側の
データ 出力
非ア ク ノ リ ッ ジ
受信側の
データ 出力
ス タ ート
コ ン ディ シ ョ ン
アク ノ リ ッ ジ
図 7.5 アクノリッジの生成
7.2.1.4. スレーブアドレス
AK8963 のスレーブアドレスは、CAD0/1 ピンを設定することで、次のリストから選択することができます。
CAD ピンが VSS に接続されているとき、対応するスレーブアドレスビットは“0”です。CAD ピンが VDD に接
続されているとき、対応するスレーブアドレスは“1”です。
表 7.1 CAD0/1ピンの設定とスレーブアドレスの関係
CAD1
CAD0
スレーブアドレス
0
0
0CH
0
1
0DH
1
0
0EH
1
1
0FH
スタートコンディションにつづいてスレーブアドレスを含んだ最初の1バイトが送出されると、スレーブアドレ
スで指定されているバス上の通信すべき IC が選択されます。
スレーブアドレスが送出されると、そのアドレスに一致するデバイスアドレスを持つ IC はアクノリッジを送出し
たのち、命令を実行します。最初の 1 バイトの 8 番目のビット(Least Significant Bit – LSB)が R/W ビットで
す。
R/Wビットを“1”に設定すると、READ命令が実行されます。R/Wビットを“0”に設定すると、WRITE命令が
実行されます。
MSB
0
LSB
0
0
1
1
CAD1
CAD0
R/W
図 7.6 スレーブアドレス
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7.2.2. WRITE 命令
R/W ビットを“0”に設定すると、AK8963 は書き込み動作を行います。
書き込み動作ではAK8963はスタートコンディションと最初の1バイト(スレーブアドレス)を受信したのちアク
ノリッジを生成し、つづいて2バイト目を受信します。2バイト目はMSBファーストの構成で、内部コントロール
レジスタのアドレスを指定します。
MSB
LSB
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
A0
図 7.7 レジスタアドレス
2 バイト目(レジスタアドレス)を受信し終わると、AK8963 はアクノリッジを生成し、つづいて 3 バイト目の受信
をします。
3バイト目以降はコントロールデータを表します。コントロールデータは8ビットからなり、MSBファーストの構
成です。AK8963は各バイトを受け取るごとにアクノリッジを生成します。データ転送は、常に、マスタによっ
て生成されたストップコンディションによって終了します。
MSB
LSB
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
図 7.8 コントロールデータ
AK8963は複数のバイトのデータを一度に書き込むことができます。
第3バイト(コントロールデータ)受信後、AK8963はアクノリッジを生成し、次のデータを受信します。
データを1バイト送信後、ストップコンディションを送らず、更にデータが送信された場合、LSI内部のアドレ
スカウンタが自動的にインクリメントされ、データは次のアドレスに書き込まれます。アドレスは00Hから0CH
までと10Hから12Hまで対応しており、00Hから0CHの区間においては、0CHまでカウントされた場合、次は
00Hに戻ります。10Hから12Hの区間においては、12Hまでカウントされた場合、次は10Hに戻ります。実際
にユーザが書き込む事ができるアドレスは、Read/Writeレジスタのみ(0AH~0FH)となります。(8.2参照)
Data(n+x)
P
ACK
Data(n+1)
ACK
Data(n)
ACK
Register
Address(n)
ACK
Slave
Address
ACK
S
ACK
SDA
Stop
Start
R/W=0
図 7.9 書き込み
MS1356-J-02
- 24 -
2013/10
[AK8963]
7.2.3. READ 命令
R/W ビットを“1”に設定すると、AK8963 は READ 動作を行います。
AK8963 が指定アドレスのデータを送出したのち、マスタ IC がストップコンディションの代わりにアクノリッジ
を生成した場合、その次のアドレスを読み出すことができます。
アドレスは 00H から 0CH と 10H から 12H を使用できます。アドレスが 00H から 0CH の範囲でアドレスが 0CH
からカウントアップされるとき、次のアドレスは 00H に戻ります。アドレスが 10H から 12H の範囲でアドレスが
12H からカウントアップされるとき、次のアドレスは 10H に戻ります。
AK8963は、カレントアドレス読み出しと、ランダム読み出しをサポートしています。
7.2.3.1. カレントアドレス読み出し
AK8963 は LSIチップ内にアドレスカウンタを持っています。カレントアドレスを読み出す動作では、このカウ
ンタで指定されるアドレスのデータを読み出します。
内部アドレスカウンタは、最後にアクセスしたアドレスの、次のアドレスを保持しています。
例えば、READ 命令のために最後にアクセスしたアドレスが“n”のとき、カレントアドレスの読み出し命令を
行うと、アドレス“n+1”のデータが読み出されます。
カレントアドレス読み出し動作において、AK8963は、READ命令(R/Wビット=“1”)に対するスレーブアドレ
スを受信したのちアクノリッジを生成します。つづいて、AK8963は内部アドレスカウンタで指定されるデータ
の転送を次のクロックで開始し、内部アドレスカウンタを1だけインクリメントします。AK8963が1バイトのデー
タを送出したのち、アクノリッジの代わりにストップコンディションを生成した場合、読み出し動作は終了しま
す。
S
T
A
R
T
SDA
S
S
T
O
P
R/W="1"
スレ ーブ
アド レ ス
データ (n)
A
C
K
A
C
K
データ (n+2)
データ (n+1)
A
C
K
データ (n+x)
A
C
K
P
A
C
K
図 7.10 カレントアドレス読み出し
7.2.3.2. ランダム読み出し
ランダム読み出し動作によって、任意のアドレスのデータを読み出すことができます。
ランダム読み出しでは、READ 命令(R/W ビット=“1”)に対するスレーブアドレスを送出する前に、ダミーとし
て WRITE 命令を実行する必要があります。ランダム読み出し動作では、スタートコンディションを最初に生
成し、つづいて WRITE 命令のためのスレーブアドレスと読み出しアドレスを続けて送出します。このアドレ
ス送出の応答として AK8963 がアクノリッジを生成したのち、スタートコンディションと READ 命令(R/W ビッ
ト=”1”)のためのスレーブアドレスを再度生成します。AK8963 はこのスレーブアドレス送出に対する応答と
してアクノリッジを生成します。これにつづいて、AK8963 は指定されたアドレスのデータを送出し、内部アド
レスカウンタを 1 だけインクリメントします。
データ送出後に、マスタ IC がアクノリッジの代わりにストップコンディションを生成した場合、読み出し動作
は終了します。
S
T
A
R
T
SDA
S
S
T
A
R
T
R/W="0"
レ ジ スタ
ア ド レ ス (n)
ス レ ーブ
アド レ ス
A
C
K
S
A
C
K
S
T
O
P
R/W="1"
スレ ーブ
アド レ ス
データ (n)
A
C
K
データ (n+1)
A
C
K
データ (n+x)
A
C
K
P
A
C
K
図 7.11 ランダム読み出し
MS1356-J-02
- 25 -
2013/10
[AK8963]
8. レジスタ
8.1.
各レジスタの説明
AK8963は表8.1に示した20のアドレスのレジスタを持っています。各アドレスは8bitのデータで構成されま
す。前出のシリアルインターフェースを経由して外部CPUとデータの送受信を行います。
表8.1 レジスタテーブル
名前
アドレス
WIA
INFO
ST1
HXL
HXH
HYL
HYH
HZL
HZH
ST2
CNTL1
CNTL2
ASTC
00H
01H
02H
03H
04H
05H
06H
07H
08H
09H
0AH
0BH
0CH
TS1
0DH
TS2
0EH
I2CDIS
0FH
ASAX
ASAY
ASAZ
RSV
10H
11H
12H
13H
READ/
WRITE
READ
READ
READ
READ
READ
READ/
WRITE
READ/
WRITE
READ/
WRITE
READ/
WRITE
READ/
WRITE
READ
READ
READ
READ
内容
デバイス ID
インフォメーション
ステータス1
測定データ
ビット幅
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
8
説明
データステータス
X軸データ
Y軸データ
Z軸データ
ステータス2
コントロール1
コントロール2
セルフテスト
データステータス
機能制御
8
8
テスト 1
8
ユーザ使用禁止
テスト 2
8
ユーザ使用禁止
I2C 無効
8
X 軸感度調整値
Y 軸感度調整値
Z軸感度調整値
予約
8
8
8
8
ヒューズ ROM
ヒューズ ROM
ヒューズROM
ユーザ使用禁止
00H~0CH と、10H~12H のアドレスはそれぞれ、シリアルインターフェースの自動インクリメント機能に対応
しています。10H~12H のアドレスの値はヒューズ ROM アクセスモードでのみ読み出すことができます。そ
の他のモードでは、読み出された値は正しくありません。
MS1356-J-02
- 26 -
2013/10
[AK8963]
8.2.
レジスタマップ
アドレス
レジスタ名
D7
読み出し専用レジスタ
00H
WIA
0
01H
INFO
INFO7
02H
ST1
03H
HXL
HX7
04H
HXH
HX15
05H
HYL
HY7
06H
HYH
HY15
07H
HZL
HZ7
08H
HZH
HZ15
09H
ST2
0
書き込み/読み出しレジスタ
0AH
CNTL1
0
0BH
CNTL2
0
0CH
ASTC
0DH
TS1
0EH
TS2
0FH
I2CDIS I2CDIS7
読み出し専用レジスタ
10H
ASAX
COEFX7
11H
ASAY
COEFY7
12H
ASAZ
COEFZ7
13H
RSV
-
D6
表 8.2 レジスタマップ
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
INFO2
0
HX2
HX10
HY2
HY10
HZ2
HZ10
0
0
INFO1
DOR
HX1
HX9
HY1
HY9
HZ1
HZ9
0
0
INFO0
DRDY
HX0
HX8
HY0
HY8
HZ0
HZ8
0
1
INFO6
0
HX6
HX14
HY6
HY14
HZ6
HZ14
0
0
INFO5
0
HX5
HX13
HY5
HY13
HZ5
HZ13
0
0
INFO4
HX4
HX12
HY4
HY12
HZ4
HZ12
BITM
1
INFO3
0
HX3
HX11
HY3
HY11
HZ3
HZ11
HOFL
0
0
SELF
I2CDIS6
0
0
I2CDIS5
BIT
0
I2CDIS4
MODE3
0
I2CDIS3
COEFX6
COEFY6
COEFZ6
-
COEFX5
COEFY5
COEFZ5
-
COEFX4
COEFY4
COEFZ4
-
COEFX3 COEFX2 COEFX1 COEFX0
COEFY3 COEFY2 COEFY1 COEFY0
COEFZ3 COEFZ2 COEFZ1 COEFZ0
-
MODE2 MODE1 MODE0
0
0
SRST
I2CDIS2 I2CDIS1 I2CDIS0
AK8963は、VDDがONになるとPOR機能がはたらき、VIDのON、OFF(0V)に関わらず全てのレジスタが
初期化されます。レジスタのデータを読み書きするためにはVIDがONである必要があります。
TS1とTS2は出荷テスト用のレジスタですので、ユーザはこれらのレジスタは使用しないでください。
RSVは予約レジスタですので、ユーザはこのレジスタは使用しないでください。
MS1356-J-02
- 27 -
2013/10
[AK8963]
8.3.
各レジスタの詳細な説明
8.3.1. WIA: デバイス ID
アドレス
レジスタ名
読み出し専用レジスタ
00H
WIA
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
1
0
0
1
0
0
0
AKM のデバイス ID です。1 バイトの固定値です。
48H: 固定値
8.3.2. INFO: インフォメーション
アドレス
レジスタ名
読み出し専用レジスタ
01H
INFO
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
INFO7
INFO6
INFO5
INFO4
INFO3
INFO2
INFO1
INFO0
INFO[7:0]: AKM 用のデバイス情報
8.3.3. ST1: ステータス1
アドレス
レジスタ名
読み出し専用レジスタ
02H
ST1
Reset
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
DOR
0
DRDY
0
DRDY: データレディ
"0":
通常状態
"1":
データレディ
DRDYビットは、単発測定モード、連続測定モード1、2、外部トリガ測定モード、セルフテストモードの
いずれかのモードで動作している場合、データ読み出しの準備ができたときに“1”になります。ST2レ
ジスタおよび測定データレジスタ(HXL~HZH)のいずれか一つを読み出すと“0”になります。
DOR: データオーバーラン
"0":
通常状態
"1":
データオーバーラン
DORビットは、連続測定モード1,2および外部トリガ測定モードで、読み飛ばしたデータブロックがあ
った場合は “1”に変化します。ST2レジスタおよび測定データレジスタ(HXL~HZH)のいずれか一つ
を読み出すと“0”となります。
MS1356-J-02
- 28 -
2013/10
[AK8963]
8.3.4. HXL ~ HZH: 測定データ
レジスタ名
読み出し専用レジスタ
03H
HXL
04H
HXH
05H
HYL
06H
HYH
07H
HZL
08H
HZH
Reset
アドレス
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
HX7
HX15
HY7
HY15
HZ7
HZ15
0
HX6
HX14
HY6
HY14
HZ6
HZ14
0
HX5
HX13
HY5
HY13
HZ5
HZ13
0
HX4
HX12
HY4
HY12
HZ4
HZ12
0
HX3
HX11
HY3
HY11
HZ3
HZ11
0
HX2
HX10
HY2
HY10
HZ2
HZ10
0
HX1
HX9
HY1
HY9
HZ1
HZ9
0
HX0
HX8
HY0
HY8
HZ0
HZ8
0
磁気センサ X 軸、Y 軸、Z 軸の測定データ
HXL[7:0]: X軸測定データの下位8ビット
HXH[15:8]: X軸測定データの上位8ビット
HYL[7:0]: Y軸測定データの下位8ビット
HYH[15:8]: Y軸測定データの上位8ビット
HZL[7:0]: Z軸測定データの下位8ビット
HZH[15:8]: Z軸測定データの上位8ビット
測定データは、二の補数かつリトルエンディアンで格納されています。各軸の測定範囲は10進表記で、
14ビット出力時は-8190から+8190、16ビット出力時は-32760から+32760です。
表 8.3 測定データフォーマット
測定データ (各軸) [15:0]
二の補数
16 進
10 進
14 ビット出力
0001 1111 1111 1110
1FFE
8190
|
|
|
0000 0000 0000 0001
0001
1
0000 0000 0000 0000
0000
0
1111 1111 1111 1111
FFFF
-1
|
|
|
1110 0000 0000 0010
E002
-8190
16 ビット出力
0111 1111 1111 1000
7FF8
32760
|
|
|
0000 0000 0000 0001
0001
1
0000 0000 0000 0000
0000
0
1111 1111 1111 1111
FFFF
-1
|
|
|
1000 0000 0000 1000
8008
-32760
MS1356-J-02
- 29 -
磁束密度 [µT]
4912(max.)
|
0.6
0
-0.6
|
-4912(min.)
4912(max.)
|
0.15
0
-0.15
|
-4912(min.)
2013/10
[AK8963]
8.3.5. ST2: ステータス2
アドレス
レジスタ名
読み出し専用レジスタ
09H
ST2
Reset
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
0
BITM
0
HOFL
0
0
0
0
0
0
0
HOFL: 磁気センサオーバーフロー
"0":
通常状態
"1":
磁気センサオーバーフローが発生
単発測定モード、連続測定モード1、2、外部トリガ測定モードおよびセルフテストモードにおいて、測
定データレジスタが飽和していなくても、磁気センサオーバーフローが起こり得ます。このような場合、
測定データは正しくなく、HOFLビットが“1”になります。これは次の測定が開始されると“0”になります。
詳細は6.4.3.6 を参照してください。
BITM: 出力ビット設定(ミラー)
"0":
14 ビット出力
"1":
16 ビット出力
CNTL1レジスタBITビットの値のミラーデータです。
ST2 レジスタは測定データ読み終わりレジスタでもあります。連続測定モード1,2および外部トリガ測定
モードで、測定データレジスタ(HXL~HZH)のいずれか一つを読み出すと、読み出し開始となり、ST2
レジスタを読むまでデータ読み出し中とみなされます。よって、測定データレジスタのいずれか一つでも
読み出した場合には必ず読み終わりに ST2 レジスタを読んでください。
8.3.6. CNTL1: コントロール1
レジスタ名
D7
書き込み/読み出しレジスタ
0AH
CNTL1
0
Reset
0
アドレス
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
BIT
0
MODE3
0
MODE2
0
MODE1
0
MODE0
0
MODE[3:0]: 動作モード設定
"0000" パワーダウンモード
"0001": 単発測定モード
"0010": 連続測定モード1
"0110": 連続測定モード2
"0100": 外部トリガ測定モード
"1000": セルフテストモード
"1111": ヒューズROMアクセスモード
上記以外設定禁止
BIT: 出力ビット設定
"0":
14 ビット出力
"1":
16 ビット出力
いずれかのモードが設定されると、AK8963は設定されたモードへ移行します。詳細は6.3を参照してく
ださい。
MS1356-J-02
- 30 -
2013/10
[AK8963]
8.3.7. CNTL2: コントロール2
アドレス
レジスタ名
D7
書き込み/読み出しレジスタ
0BH
CNTL2
0
Reset
0
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
SRST
0
SRST: ソフトリセット
"0":
通常
"1":
リセット
“1”を書き込むと、全てのレジスタが初期化されます。リセット後、SRSTビットは自動的に“0”に戻りま
す。
8.3.8. ASTC: セルフテスト
レジスタ名
D7
読み出し/書き込みレジスタ
0CH
ASTC
Reset
0
アドレス
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
SELF
0
0
0
0
0
0
0
SELF: セルフテスト制御
"0":
通常状態
"1":
セルフテストのための磁場を発生
ASTCレジスタのSELFビット以外のビットに“1”を書き込まないでください。SELFビット以外のビットに“1”
を書き込んだ場合、正常な測定が行えません。
8.3.9. TS1, TS2: テスト 1, 2
アドレス
レジスタ名
読み出し/書き込みレジスタ
0DH
TS1
0EH
TS2
Reset
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
0
0
0
0
0
0
0
TS1とTS2レジスタは出荷時テスト用レジスタです。ユーザは使用しないでください。
8.3.10. I2CDIS: I2C無効
アドレス
レジスタ名
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
読み出し/書き込みレジスタ
0FH
I2CDIS
I2CDIS7 I2CDIS6 I2CDIS5 I2CDIS4 I2CDIS3 I2CDIS2 I2CDIS1 I2CDIS0
Reset
0
0
0
0
0
0
0
0
このレジスタはI2Cバスインターフェースを無効にします。I2Cバスインターフェースはデフォルトでは有効
になっています。I2Cバスインターフェースを無効にするには“00011011”をI2CDISレジスタに書き込んで
ください。するとI2Cバスインターフェースは無効になります。
I2Cバスインターフェースを無効化した後、I2CDISレジスタにその他の値を設定することは出来ません。
I2Cバスインターフェースを再び有効化するためには、AK8963をリセットするか、もしくはI2Cバスインター
フェースのスタートコンディションを8連続で入力してください。
MS1356-J-02
- 31 -
2013/10
[AK8963]
8.3.11. ASAX, ASAY, ASAZ: 感度調整値
アドレス
レジスタ名
読み出し専用レジスタ
10H
ASAX
11H
ASAY
12H
ASAZ
Reset
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
COEFX7 COEFX6 COEFX5 COEFX4 COEFX3 COEFX2 COEFX1 COEFX0
COEFY7 COEFY6 COEFY5 COEFY4 COEFY3 COEFY2 COEFY1 COEFY0
COEFZ7 COEFZ6 COEFZ5 COEFZ4 COEFZ3 COEFZ2 COEFZ1 COEFZ0
-
出荷時に各軸の感度調整値がヒューズ ROM に書き込まれています。
ASAX[7:0]: 磁気センサ X 軸の感度調整値
ASAY[7:0]: 磁気センサ Y 軸の感度調整値
ASAZ[7:0]: 磁気センサ Z 軸の感度調整値
<感度調整方法>
測定データレジスタ読み出し値を H、対応する測定軸の感度調整値を ASA、感度調整後の測定データ
を Hadj とすると、
 ( ASA − 128) × 0.5 
+ 1
Hadj = H × 
128


MS1356-J-02
- 32 -
2013/10
[AK8963]
9. 外部接続推奨例
9.1.
2
I C バスインターフェース
<AK8963C>
VID
POWER 1.65V~Vdd
VDD
POWER 2.4V~3.6V
Slave address select
CAD1 CAD0 address
VSS VSS 0 0 0 1 1 0 0 R/W
VSS VDD 0 0 0 1 1 0 1 R/W
VDD VSS 0 0 0 1 1 1 0 R/W
VDD VDD 0 0 0 1 1 1 1 R/W
Host CPU
Power for i/f
GPIB
RSTN
CAD1
CAD0
AK8963C
VID
TST2
TRG
C
TST1
I2C i/f
RSV
SDA
/SI
SCL
/SK
CSB
4
3
2
0.1µF
0.1µF
VSS
(Top view)
SO
D
B
VDD
DRDY
A
1
Interrupt
破線で示したピンは無接続とする。
<AK8963N>
AK8963C と同様。
MS1356-J-02
- 33 -
2013/10
[AK8963]
9.2.
4 線式 SPI
<AK8963C>
VID
POWER 1.65V~Vdd
VDD
POWER 2.4V~3.6V
Host CPU
Power for i/f
GPIB
RSTN
CAD1
CAD0
AK8963C
VID
TST2
TRG
C
TST1
SPI i/f
RSV
SDA
/SI
SCL
/SK
CSB
4
3
2
0.1µF
0.1µF
VSS
(Top view)
SO
D
B
VDD
DRDY
A
1
Interrupt
破線で示したピンは無接続とする。
<AK8963N>
AK8963C と同様。
MS1356-J-02
- 34 -
2013/10
[AK8963]
パッケージ
10.
10.1. マーキング
<AK8963N>
• 会社名:
AKM
• 製品名:
8963
• デートコード: X1X2X3X4X5
X1= 識別コード
X2= 西暦年コード
X3X4 = 週コード
X5 =ロット
<AK8963C>
• 製品名:
8963
• デートコード: X1X2X3X4X5
X1= 識別コード
X2= 西暦年コード
X3X4 = 週コード
X5 =ロット
AKM
8963
8963
X1X2X3X4X5
X1X2X3X4X5
<Top view>
<Top view>
10.2. ピン配列
<AK8963C>
D
C
B
A
4
RSTN
VID
SO
SDA/SI
3
2
CAD1
TST1
TRG
RSV
SCL/SK
<Top view>
1
CAD0
VSS
VDD
DRDY
CSB
<AK8963N>
CAD0
CAD1
RSTN
NC
12
11
10
9
8
VID
7
TRG
VDD 15
6
SO
NC 16
5
SDA/SI
VSS 13
AK8963N
<Top view>
TST1 14
4
RSV
CSB
3
SCL/SK
2
DRDY
MS1356-J-02
1
- 35 -
2013/10
[AK8963]
10.3. 外形寸法図
<AK8963C>
[mm]
1.59±0.03
1.2
4
3
2
1
1
2
3
4
D
0.4
1.2
1.59±0.03
C
B
A
0.4
0.24±0.03
0.40
0.57 max.
0.13
0.05
C
C
<AK8963N>
[mm]
3.00±0.05
B
9
1.8±0.10
0.45 REF.
9
13
8
16
5
12
0.25 REF.
8
13
1.8±0.10
3.00±0.05
12
A
C0.25
16
5
0.35±0.10
1
4
4
0.50 REF.
1
0.25±0.05
0.10 M C A B
0.05 C
MS1356-J-02
0.75±0.05
- 36 -
2013/10
[AK8963]
10.4. 推奨フットプリントパターン
<AK8963C>
[mm]
<AK8963N>
[mm]
2.25
0.575
0.50
MS1356-J-02
0.30
- 37 -
2013/10
[AK8963]
11.
磁場と出力コードの関係
測定データは矢印方向の磁束密度に比例して増加します。
<AK8963C>
Z
<AK8963N>
Y
Y
X
896
3
XXX
XX
A KM
896
XXX 3
XX
X
Z
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