ST LIS3DH User Manual

LIS3DH

MEMS digital output motion sensor ultra low-power high performance 3-axes “nano” accelerometer

Features

Wide supply voltage, 1.71 V to 3.6 V

Independent IOs supply (1.8 V) and supply voltage compatible

Ultra low-power mode consumption down to 2 µA

±2g/±4g/±8g/±16g dynamically selectable fullscale

I2C/SPI digital output interface

16 bit data output

2 independent programmable interrupt generators for free-fall and motion detection

6D/4D orientation detection

Free-fall detection

Motion detection

Embedded temperature sensor

Embedded self-test

Embedded 96 levels of 16 bit data output FIFO

10000 g high shock survivability

ECOPACK® RoHS and “Green” compliant

Applications

Motion activated functions

Free-fall detection

Click/double click recognition

Intelligent power saving for handheld devices

Pedometer

Display orientation

Gaming and virtual reality input devices

Impact recognition and logging

Vibration monitoring and compensation

Description

The LIS3DH is an ultra low-power high performance three axes linear accelerometer

LGA-16 (3x3x1 mm)

belonging to the “nano” family, with digital I2C/SPI serial interface standard output. The device features ultra low-power operational modes that allow advanced power saving and smart embedded functions.

The LIS3DH has dynamically user selectable full scales of ±2g/±4g/±8g/±16g and it is capable of measuring accelerations with output data rates from 1 Hz to 5 kHz. The self-test capability allows the user to check the functioning of the sensor in the final application. The device may be configured to generate interrupt signals by two independent inertial wake-up/free-fall events as well as by the position of the device itself. Thresholds and timing of interrupt generators are programmable by the end user on the fly. The LIS3DH has an integrated 32-level first in, first out (FIFO) buffer allowing the user to store data for host processor intervention reduction. The LIS3DH is available in small thin plastic land grid array package (LGA) and it is guaranteed to operate over an extended temperature range from -40 °C to +85 °C.

Table 1.

Device summary

 

Order codes

 

Temp.

Package

Packaging

 

range [°C]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LIS3DH

 

-40 to +85

LGA-16

Tray

 

 

 

 

 

LIS3DHTR

 

-40 to +85

LGA-16

Tape and reel

 

 

 

 

 

May 2010

Doc ID 17530 Rev 1

1/42

www.st.com

Contents

LIS3DH

 

 

Contents

1

Block diagram and pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 8

 

1.1

Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

 

1.2

Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

2

Mechanical and electrical specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

 

2.1

Mechanical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

 

2.2

Temperature sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

 

2.3

Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

 

2.4

Communication interface characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

2.4.1 SPI - serial peripheral interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4.2 I2C - Inter IC control interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.5 Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3

Terminology and functionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

 

3.1

Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

3.1.1 Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.1.2 Zero-g level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.2 Functionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.2.1 Normal mode, low power mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3.2.2 Self-test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.2.3 6D / 4D orientation detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.3 Sensing element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.4 IC interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.5 Factory calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.6 FIFO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.7 Auxiliary ADC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4

Application hints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

 

4.1

Soldering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

5

Digital main blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

5.1 FIFO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.1.1 Bypass mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

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LIS3DH

Contents

 

 

5.1.2 FIFO mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 5.1.3 Stream mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 5.1.4 Stream-to-FIFO mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 5.1.5 Retrieve data from FIFO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6

Digital interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

 

6.1

I2C serial interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

6.1.1 I2C operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6.2 SPI bus interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

 

6.2.1

SPI read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

 

6.2.2

SPI write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

 

6.2.3

SPI read in 3-wires mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

7

Register mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

26

8

Registers description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

8.1 STATUS_AUX (07h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

8.2 OUT_1_L (08h), OUT_1_H (09h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

8.3 OUT_2_L (0Ah), OUT_2_H (0Bh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

8.4 OUT_3_L (0Ch), OUT_3_H (0Dh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

8.5 INT_COUNTER (0Eh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8.6 WHO_AM_I (0Fh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8.7 TEMP_CFG_REG (1Fh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8.8 CTRL_REG1 (20h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

8.9 CTRL_REG2 (21h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

8.10 CTRL_REG3 (22h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

8.11 CTRL_REG4 (23h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

8.12 CTRL_REG5 (24h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

8.13 CTRL_REG6 (25h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

8.14 REFERENCE/DATACAPTURE (26h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

8.15 STATUS_REG (27h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

8.16 OUT_X_L (28h), OUT_X_H (29h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

8.17 OUT_Y_L (2Ah), OUT_Y_H (2Bh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

8.18 OUT_Z_L (2Ch), OUT_Z_H (2Dh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

8.19 FIFO_CTRL_REG (2Eh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

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Contents

 

 

LIS3DH

 

 

 

 

 

8.20

FIFO_SRC_REG (2Fh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 34

 

8.21

INT1_CFG (30h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 34

 

8.22

INT1_SRC (31h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 35

 

8.23

INT1_THS (32h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 36

 

8.24

INT1_DURATION (33h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 36

 

8.25

CLICK_CFG (38h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 36

 

8.26

CLICK_SRC (39h) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 37

 

8.27

CLICK_THS (3Ah) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 38

 

8.28

TIME_LIMIT (3Bh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 38

 

8.29

TIME_LATENCY (3Ch) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 38

 

8.30

TIME WINDOW(3Dh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 38

9

Package information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 39

10

Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . 41

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LIS3DH

List of figures

 

 

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Figure 1. Block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Figure 2. Pin connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Figure 3. SPI slave timing diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Figure 4. I2C Slave timing diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Figure 5. LIS3DH electrical connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Figure 6. Read and write protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Figure 7. SPI read protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Figure 8. Multiple bytes SPI read protocol (2 bytes example) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Figure 9. SPI write protocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Figure 10. Multiple bytes SPI write protocol (2 bytes example) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Figure 11. SPI read protocol in 3-wires mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Figure 12. LGA-16: Mechanical data and package dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

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List of tables

LIS3DH

 

 

List of tables

Table 1. Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Table 2. Pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Table 3. Mechanical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Table 4. Temperature sensor characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Table 5. Electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Table 6. SPI slave timing values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Table 7. I2C slave timing values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Table 8. Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Table 9. Operating mode selection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Table 10. Serial interface pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Table 11. Serial interface pin description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Table 12. SAD+Read/Write patterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Table 13. Transfer when master is writing one byte to slave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Table 14. Transfer when master is writing multiple bytes to slave:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Table 15. Transfer when master is receiving (reading) one byte of data from slave: . . . . . . . . . . . . . 22 Table 16. Transfer when master is receiving (reading) multiple bytes of data from slave . . . . . . . . . 22 Table 17. Register address map. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Table 18. STATUS_REG_AUX register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Table 19. STATUS_REG_AUX description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Table 20. INT_COUNTER register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Table 21. WHO_AM_I register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Table 22. TEMP_CFG_REG register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Table 23. TEMP_CFG_REG description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Table 24. CTRL_REG1 register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Table 25. CTRL_REG1 description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Table 26. Data rate configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Table 27. CTRL_REG2 register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Table 28. CTRL_REG2 description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Table 29. High pass filter mode configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Table 30. CTRL_REG3 register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Table 31. CTRL_REG3 description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Table 32. CTRL_REG4 register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Table 33. CTRL_REG4 description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Table 34. Self test mode configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Table 35. CTRL_REG5 register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Table 36. CTRL_REG5 description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Table 37. CTRL_REG6 register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Table 38. REFERENCE register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Table 39. REFERENCE register description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Table 40. STATUS register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Table 41. STATUS register description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Table 42. REFERENCE register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Table 43. REFERENCE register description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Table 44. FIFO mode configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Table 45. FIFO_SRC register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Table 46. INT1_CFG register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Table 47. INT1_CFG description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Table 48. Interrupt mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

6/42

Doc ID 17530 Rev 1

LIS3DH

List of tables

 

 

Table 49. INT1_SRC register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Table 50. INT1_SRC description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Table 51. INT1_THS register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Table 52. INT1_THS description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Table 53. INT1_DURATION register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Table 54. INT1_DURATION description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Table 55. CLICK_CFG register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Table 56. CLICK_CFG description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Table 57. CLICK_SRC register. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Table 58. CLICK_SRC description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Table 59. CLICK_THS register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Table 60. CLICK_SRC description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Table 61. TIME_LIMIT register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Table 62. TIME_LIMIT description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Table 63. TIME_LATENCY register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Table 64. TIME_LATENCY description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Table 65. TIME_WINDOW register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Table 66. TIME_WINDOW description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Table 67. LGA-16: Mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Table 68. Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Doc ID 17530 Rev 1

7/42

Block diagram and pin description

LIS3DH

 

 

1 Block diagram and pin description

1.1Block diagram

Figure 1. Block diagram

 

X+

 

 

 

 

 

 

 

Y+

CHARGE

 

 

 

 

 

 

Z+

AMPLIFIER

 

 

 

 

 

a

MUX

 

A/D

 

 

 

 

 

CONVERTER 1

 

 

CS

 

 

Z-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y-

 

 

CONTROL

I2C

SCL/SPC

 

 

 

 

 

 

 

X-

 

 

LOGIC

 

SDA/SDO/SDI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SPI

 

 

 

 

 

 

 

SDO/SA0

 

ADC1 - ADC Input1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ADC2 - ADC Input2

 

 

 

 

 

 

ADC3 - ADC Input3

 

A/D

 

 

 

 

 

 

 

CONVERTER 2

 

 

 

 

 

TEMPERATURE

 

 

 

 

 

 

 

SENSOR

 

 

 

 

 

 

 

 

TRIMMING

 

96 Level

CONTROL LOGIC

INT 1

SELF TEST

REFERENCE

CLOCK

 

&

 

CIRCUITS

FIFO

 

 

 

 

 

INTERRUPT GEN.

INT 2

 

 

 

 

 

1.2Pin description

Figure 2. Pin connection

Z

1

X

Y

(TOP VIEW)

DIRECTION OF THE

DETECTABLE

ACCELERATIONS

 

 

 

 

Vdd

ADC2

 

ADC1

Pin 1 indicator

ADC3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vdd_IO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

1

GND

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INT1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RES

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SCL/SPC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INT2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GND

 

9

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CS

SDO/SA0

SDA/SDI/SDO

 

(BOTTOM VIEW)

8/42

Doc ID 17530 Rev 1

LIS3DH

 

 

Block diagram and pin description

 

 

 

 

 

 

Table 2.

Pin description

 

 

 

 

 

 

 

Pin#

 

Name

Function

 

 

 

 

 

 

1

 

Vdd_IO

Power supply for I/O pins

 

 

 

 

 

 

2

 

NC

Not connected

 

 

 

 

 

 

3

 

NC

Not connected

 

 

 

 

 

 

4

 

SCL

I2C serial clock (SCL)

 

 

SPC

SPI serial port clock (SPC)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

GND

0V supply

 

 

 

 

 

 

 

 

SDA

I2C serial data (SDA)

 

6

 

SDI

SPI serial data input (SDI)

 

 

 

SDO

3-wire interface serial data output (SDO)

 

 

 

 

 

 

7

 

SDO

SPI serial data output (SDO)

 

 

SA0

I2C less significant bit of the device address (SA0)

 

 

 

 

8

 

CS

SPI enable

 

 

I2C/SPI mode selection (1: I2C mode; 0: SPI enabled)

 

 

 

 

 

9

 

INT2

Inertial interrupt 2

 

 

 

 

 

 

10

 

RES

Connect to GND

 

 

 

 

 

 

11

 

INT1

Inertial interrupt 1

 

 

 

 

 

 

12

 

GND

0 V supply

 

 

 

 

 

 

13

 

ADC3

Analog to digital converter input 3

 

 

 

 

 

 

14

 

Vdd

Power supply

 

 

 

 

 

 

15

 

ADC2

Analog to digital converter input 2

 

 

 

 

 

 

16

 

ADC1

Analog to digital converter input 1

 

 

 

 

 

Doc ID 17530 Rev 1

9/42

Mechanical and electrical specifications

LIS3DH

 

 

2 Mechanical and electrical specifications

2.1Mechanical characteristics

Vdd = 2.5 V, T = 25 °C unless otherwise noted (a)

Table 3.

Mechanical characteristics

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test conditions

Min.

Typ.(1)

Max.

Unit

 

 

FS bit set to 00

 

±2.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2)

FS bit set to 01

 

±4.0

 

 

FS

Measurement range

 

 

 

 

 

FS bit set to 10

 

±8.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FS bit set to 11

 

±16.0

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FS bit set to 00

 

1

 

mg/digit

 

 

 

 

 

 

 

So

Sensitivity

FS bit set to 01

 

2

 

mg/digit

 

 

 

 

 

FS bit set to 10

 

4

 

mg/digit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FS bit set to 11

 

12

 

mg/digit

 

 

 

 

 

 

 

TCSo

Sensitivity change vs

FS bit set to 00

 

0.01

 

%/°C

temperature

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TyOff

Typical zero-g level

FS bit set to 00

 

±40

 

mg

offset accuracy(3),(4)

 

 

 

 

 

 

 

 

TCOff

Zero-g level change

Max delta from 25 °C

 

±0.5

 

mg/°C

vs temperature

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

An

Acceleration noise

FS bit set to 00, Normal Mode

 

220

 

ug/sqrt(H

density

(Table 9), ODR = 100Hz

 

 

z)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FS bit set to 00

 

276

 

LSb

 

 

X axis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vst

Self-test

FS bit set to 00

 

276

 

LSb

output change(5),(6),(7)

Y axis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FS bit set to 00

 

984

 

LSb

 

 

Z axis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Top

Operating

 

-40

 

+85

°C

temperature range

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Typical specifications are not guaranteed.

2.Verified by wafer level test and measurement of initial offset and sensitivity.

3.Typical zero-g level offset value after MSL3 preconditioning.

4.Offset can be eliminated by enabling the built-in high pass filter.

5.The sign of “Self-test output change” is defined by CTRL_REG4 STsign bit, for all axes.

6.Self-test output changes with the power supply. “Self-test output change” is defined as OUTPUT[LSb](CTRL_REG4 ST bit=1) - OUTPUT[LSb](CTRL_REG4 ST bit=0). 1LSb=1mg, ±2 g Full-scale.

7.Output data reach 99% of final value after 1 ms when enabling self-test mode, due to device filtering.

a. The product is factory calibrated at 2.5 V. The operational power supply range is from 1.71V to 3.6 V.

10/42

Doc ID 17530 Rev 1

LIS3DH

Mechanical and electrical specifications

 

 

2.2Temperature sensor characteristics

Vdd =2.5 V, T=25 °C unless otherwise noted (b)

Table 4.

Temperature sensor characteristics

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test condition

Min.

Typ.(1)

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

TSDr

Temperature sensor output change vs

 

 

1

 

digit/°C(2)

temperature

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TODR

Temperature refresh rate

 

 

ODR

 

Hz

 

 

 

 

 

 

 

Top

Operating temperature range

 

-40

 

+85

°C

 

 

 

 

 

 

 

1.Typical specifications are not guaranteed.

2.8-bit resolution.

2.3Electrical characteristics

Vdd = 2.5 V, T = 25 °C unless otherwise noted (c)

Table 5.

Electrical characteristics

 

 

 

 

 

Symbol

Parameter

Test conditions

Min.

Typ.(1)

Max.

Unit

 

 

 

 

 

 

 

Vdd

Supply voltage

 

1.71

2.5

3.6

V

 

 

 

 

 

 

 

Vdd_IO

I/O pins supply voltage(2)

 

1.71

 

Vdd+0.1

V

Idd

Current consumption in normal mode

50 Hz ODR

 

11

 

µA

 

 

 

 

 

 

 

Idd

Current consumption in normal mode

1 Hz ODR

 

2

 

µA

 

 

 

 

 

 

 

IddLP

Current consumption in low-power mode

50 Hz ODR

 

6

 

µA

 

 

 

 

 

 

 

IddPdn

Current consumption in power-down

 

 

0.5

 

µA

mode

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VIH

Digital high level input voltage

 

0.8*Vdd_IO

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

VIL

Digital low level input voltage

 

 

 

0.2*Vdd_IO

V

 

 

 

 

 

 

 

VOH

High level output voltage

 

0.9*Vdd_IO

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

VOL

Low level output voltage

 

 

 

0.1*Vdd_IO

V

 

 

 

 

 

 

 

BW

System bandwidth(3)

 

 

ODR/2

 

Hz

Ton

Turn-on time(4)

ODR = 100 Hz

 

1

 

ms

Top

Operating temperature range

 

-40

 

+85

°C

 

 

 

 

 

 

 

1.Typical specification are not guaranteed.

2.It is possible to remove Vdd maintaining Vdd_IO without blocking the communication busses, in this condition the measurement chain is powered off.

3.Referred to Table 25 for the ODR value and configuration.

4.Time to obtain valid data after exiting power-down mode.

b.The product is factory calibrated at 2.5 V.

c.The product is factory calibrated at 2.5 V. The operational power supply range is from 1.71 V to 3.6 V.

Doc ID 17530 Rev 1

11/42

ST LIS3DH User Manual

Mechanical and electrical specifications

LIS3DH

 

 

2.4Communication interface characteristics

2.4.1SPI - serial peripheral interface

Subject to general operating conditions for Vdd and Top.

Table 6.

SPI slave timing values

 

 

 

 

Symbol

Parameter

 

Value (1)

Unit

 

 

 

Min

 

Max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tc(SPC)

SPI clock cycle

100

 

 

ns

 

 

 

 

 

 

fc(SPC)

SPI clock frequency

 

 

10

MHz

 

 

 

 

 

 

tsu(CS)

CS setup time

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

th(CS)

 

CS hold time

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tsu(SI)

SDI input setup time

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

th(SI)

 

SDI input hold time

15

 

 

ns

 

 

 

 

 

 

 

tv(SO)

 

SDO valid output time

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

th(SO)

SDO output hold time

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tdis(SO)

SDO output disable time

 

 

50

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 3. SPI slave timing diagram

 

 

 

CS

(3)

 

 

 

(3)

 

tsu(CS)

 

tc(SPC)

th(CS)

 

SPC

(3)

 

 

 

(3)

 

tsu(SI)

th(SI)

 

 

 

SDI

(3)

MSB IN

 

LSB IN

(3)

 

 

tv(SO)

th(SO)

 

tdis(SO)

SDO

(3)

MSB OUT

 

LSB OUT

(3)

Note: 1 Values are guaranteed at 10 MHz clock frequency for SPI with both 4 and 3 wires, based on characterization results, not tested in production.

2Measurement points are done at 0.2·Vdd_IO and 0.8·Vdd_IO, for both Input and output port.

3When no communication is on-going, data on CS, SPC, SDI and SDO are driven by internal pull-up resistors.

12/42

Doc ID 17530 Rev 1

LIS3DH

Mechanical and electrical specifications

 

 

2.4.2I2C - Inter IC control interface

Subject to general operating conditions for Vdd and top.

Table 7.

I2C slave timing values

 

 

 

 

 

 

Symbol

 

Parameter

I2C standard mode (1)

I2C fast mode (1)

Unit

 

Min

Max

Min

 

Max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(SCL)

 

SCL clock frequency

0

100

0

 

400

kHz

tw(SCLL)

 

SCL clock low time

4.7

 

1.3

 

 

µs

tw(SCLH)

 

SCL clock high time

4.0

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

tsu(SDA)

 

SDA setup time

250

 

100

 

 

ns

th(SDA)

 

SDA data hold time

0.01

3.45

0.01

 

0.9

µs

tr(SDA) tr(SCL)

SDA and SCL rise time

 

1000

20 + 0.1C

(2)

300

 

 

 

 

 

 

 

b

 

ns

tf(SDA) tf(SCL)

SDA and SCL fall time

 

300

20 + 0.1C

(2)

300

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

th(ST)

 

START condition hold time

4

 

0.6

 

 

 

tsu(SR)

 

Repeated START condition

4.7

 

0.6

 

 

 

 

setup time

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

µs

 

 

 

 

 

 

 

 

tsu(SP)

 

STOP condition setup time

4

 

0.6

 

 

 

 

 

 

 

tw(SP:SR)

 

Bus free time between STOP

4.7

 

1.3

 

 

 

 

and START condition

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Data based on standard I2C protocol requirement, not tested in production.

2.Cb = total capacitance of one bus line, in pF.

Figure 4. I2C Slave timing diagram

 

 

 

 

 

REPEATED

 

 

 

 

 

START

 

START

 

 

 

 

 

 

 

 

tsu(SR)

START

SDA

 

 

 

 

tw(SP:SR)

 

 

 

 

 

f(SDA)

tr(SDA)

 

tsu(SDA)

th(SDA)

 

 

 

 

 

tsu(SP)

STOP

SCL

 

 

 

 

 

th(ST)

tw(SCLL)

tw(SCLH)

tr(SCL)

tf(SCL)

 

Note: Measurement points are done at 0.2·Vdd_IO and 0.8·Vdd_IO, for both port.

Doc ID 17530 Rev 1

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