CN103206968A

CN103206968A - 传感器输出修正电路及修正装置、顺序控制电路及方法

Info

Publication number: CN103206968A
Application number: CN2012105129414A
Authority: CN
Inventors: 山元康之介; 木村阳一
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: CN103206968B; JP5915192B2; US20130185012A1; JP2013142648A

Abstract

本发明涉及传感器输出修正电路及修正装置、顺序控制电路及方法。本发明提供的传感器输出修正电路能够减轻主机设备的负荷。对从传感器（50）供给的传感器输出进行修正的传感器输出修正电路，具备：存储单元（1），其可改写地存储用于进行所述传感器输出的修正的指令；读入单元（73、71），其读入所述指令；针对所述指令所对应的每个顺序而设置的多个顺序执行单元；以及选择单元（71、72），其从所述多个顺序执行单元中选择用于执行由所述读入单元读入的指令所对应的顺序的单元。当所述选择单元选择出的顺序执行单元执行的顺序结束时，移动所述读入单元读入指令时的存取目的地。

Description

传感器输出修正电路及修正装置、顺序控制电路及方法

技术领域

本发明涉及执行与指令对应的顺序的传感器输出修正电路、传感器输出修正装置、顺序控制电路以及顺序控制方法。

背景技术

图1是现有的传感器输出修正装置160的结构图。传感器输出修正装置160具备压力传感器150和传感器输出修正电路130，传感器输出修正电路130对从压力传感器150经由前置放大器121供给的传感器输出进行修正。传感器输出修正电路130具有ΔΣ调制器115和数字滤波器113作为将从压力传感器150或温度传感器117经由多路复用器116供给的传感器输出所对应的模拟值变换成数字值的AD变换部。此外，传感器输出修正电路130还具有EEPROM101作为存储校准数据的非易失性存储器，该校准数据用于修正压力传感器150的传感器输出的各个特性波动。

主机设备140经由SPI等通信接口电路102读出在EEPROM101中存储的校准数据，使用该读出的校准数据来进行如下运算：对将压力传感器150的传感器输出进行AD变换而得的值进行修正。此外，主机设备140还控制开关118的动作，该开关118用于使AD变换的开始/结束动作、或压力传感器150和温度传感器117启动（enable）/停止（disable）。

此外，作为传感器输出修正电路的现有技术文献，例如还有专利文献1。

专利文献1：JP特开2009-156658号公报

然而，在图1所示的现有技术中，主机设备不得不控制传感器输出修正电路的全部动作，所以主机设备的负荷较大。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够减轻主机设备的负荷的传感器输出修正电路、传感器输出修正装置、顺序控制电路以及顺序控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种传感器输出修正电路，其修正从传感器供给的传感器输出，其具备：

存储单元，其可改写地存储用于进行所述传感器输出的修正的指令；

读入单元，其读入所述指令；

针对所述指令所对应的每个顺序而设置的多个顺序执行单元；以及

选择单元，其从所述多个顺序执行单元中选择用于执行由所述读入单元读入的指令所对应的顺序的单元，

当所述选择单元选择出的顺序执行单元执行的顺序结束时，移动所述读入单元读入指令时的存取目的地。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供一种顺序控制电路，其具备：

读入单元，其读入可改写地存储的指令；

此外，为了实现上述目的，本发明还提供一种顺序控制方法，其具有以下步骤：

读入步骤，读入可改写地存储的指令；

选择步骤，从多个顺序执行单元中选择用于执行由所述读入步骤读入的指令所对应的顺序的单元，其中，所述多个顺序执行单元是针对所述指令所对应的每个顺序而设置的；以及

变更步骤，当所述选择步骤选择出的顺序执行单元执行的顺序结束时，变更在所述读入步骤中读入指令时的存取目的地。

通过本发明能够减轻主机设备的负荷。

附图说明

图1是现有的传感器信号处理装置的结构图。

图2是本发明的一个实施方式的传感器输出修正装置的结构图。

图3是传感器输出修正装置的动作顺序图的一个例子。

图4是顺序的结构图的一个例子

图5是顺序的状态图的一个例子。

符号说明

1 非易失性存储器

9 顺序执行用存储器

10 可编程定序器

30、130 传感器输出修正电路

40、140 主机设备

50、150 传感器

60、160 传感器输出修正装置

71 指令译码器

72 状态机

73 存储器控制器

77 指令表

具体实施方式

以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。

图2是本发明的一个实施方式的传感器输出修正装置60的结构图。图3是传感器输出修正装置60的动作顺序图的一个例子。如图2所示，传感器输出修正装置60是具有传感器50和传感器输出修正电路30的传感器修正系统，该传感器输出修正电路30用于对从传感器50供给的传感器输出进行修正。传感器50检测预定的物理量，将对应于该检测值的检测信号作为传感器输出来输出。作为传感器50的具体例子，例如有压力传感器、温度传感器、电压传感器、电流传感器、应变传感器、磁传感器、流速传感器等用于检测物理量的传感器。图2中示例了将一个传感器50与传感器输出修正电路30连接的结构，但被传感器输出修正电路30修正传感器输出的传感器既可以是一个也可以是多个。

传感器输出修正电路30是没有内置微型计算机的半导体集成电路。传感器输出修正电路30分为模拟电路块部和数字电路块部。模拟电路块部包括：带隙电路（band gap circuit）20、振荡器（oscillator）19、上电复位电路（poweron reset circuit）5、校准器（regulator）4、温度传感器17、开关（switch）18、多路复用器（multiplexer）16、ΔΣ调制器15。数字电路块部包括：校准器控制器（regulator controller）3、控制寄存器（control register）11、存储对传感器输出的AD变换值进行修正而得的值的存取用存储器12、CIC滤波器（cascade integral comb filter：级联积分梳状滤波器）13、通信接口电路（通信IF）2、非易失性存储器1、引导装入器（boot loader）6、顺序执行用存储器9、定序器（sequencer）10、GPIO（通用输入输出）14、修正运算用存储器7、进行积和运算（MAC）等运算的运算电路8。

以下，以使用压力传感器作为传感器50的情况为例对本发明的实施方式进行说明。

（步骤S1）

在非易失性存储器1中保存在检查工序中测得的传感器50的各传感器特性所对应的修正系数和模拟修整值。此外，在非易失性存储器1中还保存预先决定的定序器程序（sequencer program）。非易失性存储器1是通过设于传感器输出修正电路30外部的改写装置能够改写存储内容的存储单元。改写装置例如可以是主机设备（host device）40、也可以是其以外的设备。

（步骤S2）

当用通信IF2从主机设备40接收到AD变换指令时，通过校准器控制器3使校准器4、上电复位电路5和振荡器19启动（enable）。

（步骤S3）

当通过上电复位电路5将复位（reset）供给引导装入器6时，引导装入器6从非易失性存储器1读入对应于传感器特性的修正系数，并将其保存在修正运算用存储器7中。接下来，引导装入器6从非易失性存储器1中读入定序器程序，并将其保存于顺序执行用存储器9中。进而，引导装入器6从非易失性存储器1读入模拟修整值，通过控制寄存器11根据该模拟修整值来调整各模拟电路块部。引导装入器6通过进行CRC运算来检查从非易失性存储器1读入的值是否正常，如果正常则通知控制寄存器11引导装入结束。

（步骤S4）

控制寄存器11收到引导装入结束，使定序器10启动。成为了启动的定序器10从顺序执行用存储器9读入包含于顺序程序中的指令，执行与该读入的指令对应的顺序。

（步骤S5）

定序器10进行各块的设定（ΔΣ调制器15的动作模式、过采样率（oversampling ratio）、GPIO14的设定等）。

（步骤S6）

定序器10通过开关18使温度传感器17启动，将多路复用器16的信道（channel）切换到温度传感器17的输入。

（步骤S7）

定序器10使ΔΣ调制器15和CIC滤波器13启动。

（步骤S8）

定序器10等待CIC滤波器13的输出，将CIC滤波器13的输出保存在修正运算用存储器7中。

（步骤S9）

定序器10使温度传感器17、ΔΣ调制器15、CIC滤波器13停止。

（步骤S10）

定序器10从修正运算用存储器7读入温度传感器17的修正系数和CIC滤波器13的输出，通过运算电路8使用温度传感器17的修正系数来修正CIC滤波器13的输出，由此对温度值（例如单位为℃（摄氏度）的物理量）进行修正运算。定序器10将该温度值保存在修正运算用存储器7和主机设备40的存取用存储器12中。

（步骤S11）

定序器10通过运算电路8从修正运算用存储器7读入传感器50的温度修正系数和上述的温度值，计算出用于修正传感器50的传感器输出的传感器修正系数，并将其保存于修正运算用存储器7中。

（步骤S12）

定序器10通过开关18使与传感器连接端口相连的传感器50启动，将多路复用器16的信道切换到传感器50的输入。

（步骤S13）

定序器10使ΔΣ调制器15和CIC滤波器13启动。

（步骤S14）

（步骤S15）

定序器10使传感器50、ΔΣ调制器15、CIC滤波器13停止。

（步骤S16）

定序器10从修正运算用存储器7读入与传感器50有关的上述传感器修正系数和CIC滤波器13的输出值，通过运算电路8使用该传感器修正系数来修正CIC滤波器13的输出值，由此对压力值（例如单位为Pa（帕斯卡）的物理量）进行修正运算。定序器10将该压力值保存于修正运算用存储器7和存取用存储器12中。

（步骤S17）

定序器10通过运算电路8将上述压力值变换成高度值（例如单位为m（米）的物理量），并将其保存在修正运算用存储器7和存取用存储器12中。

（步骤S18）

定序器10经由GPIO14通知主机设备40AD变换以及修正运算结束。

（步骤S19）

主机设备40经由通信IF2读入保存于存取用存储器12中的温度值、压力值、高度值。

（步骤S20）

当检测出主机设备40对存取用存储器12进行了存取（access）时，通过校准器控制器3使校准器4、上电复位电路5、振荡器19、带隙电路20停止，成为待机（standby）状态。

通过重复这样的步骤，作为物理量（从传感器50和温度传感器17供给的传感器输出经单位换算后而得的值）主机设备40可以得到温度值、压力值、高度值。

接下来，对定序器10的结构进行详细说明。

图4是定序器10的结构图。定序器10是具有状态机（state machine）72的顺序控制电路。状态机72是通过输入到状态机72的信号和当前状态（state）来决定下一状态（state）的顺序电路。状态机72对存储器控制器（RAM存取控制器）73、指令译码器（command decoder）71、循环控制器（loop controller）74、中断控制器（interrupt controller）75、定时器76等定序器10的其它构成电路输出与状态对应的控制信号。此外，定序器10还通过从控制寄存器11供给的启动信号（使能信号）来启动。

非易失性存储器1是为了对从传感器50供给的传感器输出进行修正运算而可改写地存储用于指示执行多个顺序的指令数据的辅助存储装置。如上所述，在引导时从非易失性存储器1读出在非易失性存储器1中预先存储的指令数据，并将其存储在作为主存储装置的顺序执行用存储器9中。

存储器控制器（memory controller）73和指令译码器71是以指令数据为单位依次从作为工作存储器而发挥功能的顺序执行用存储器9读入指令数据的单元。另外，指令译码器71和状态机72是如下单元：解析由指令读入单元读入的指令，并从针对每个顺序而设置的多个顺序执行单元中选择用于执行与该指令对应的顺序的单元。状态机72具有：执行图5时在状态S33处理的顺序的单元、执行在状态S35、S36处理的顺序的单元、执行在状态S37处理的顺序的单元、执行在状态S38、39处理的顺序的单元。

图5是定序器10的状态图的一个例子。参照图4对图5所示的状态迁移进行说明。定序器10根据状态机72的状态而进行动作，在图5中其状态用S*（*是整数）来表示。

通过向状态机72输入启动信号来启动定序器10时，在读出存储器状态S31，存储器控制器73从顺序执行用存储器9读出指令数据。由存储器控制器73读出的顺序执行用存储器9的初始地址例如是0号地址。在引导时从非易失性存储器1转发存储于顺序执行用存储器9中的指令数据。

在指令决定状态S32，指令译码器71通过将从顺序执行用存储器9读出的指令数据与预先准备的指令表（command table）77进行比较，来解析该指令数据的内容。指令表77例如用逻辑电路构成。通过用逻辑电路来构成指令表，能够提高指令数据的解析速度。也可以将指令表77预先存储于ROM等存储器中。状态机72根据指令决定状态S32中指令译码器71进行的指令比较结果来变更（选择）状态迁移目的地。

表1

接下来示出了状态迁移目的地的例子。表1表示指令的例子。

（指令例1）

如果指令决定状态S32读出的指令数据是启动定序器10的外部电路或进行预定设定的指令（例如表1的指令cmd1），则状态机72的状态迁移至设置状态S33。在设置状态S33，指令译码器71输出使各外部电路启动的启动信号等信号。作为该外部电路，如图4所示，例如有开关18、ΔΣ调制器15、CIC滤波器13、运算电路8以及多路复用器16等。

接下来，在地址增加状态S34，存储器控制器73将为了执行下一指令而对顺序执行用存储器9进行存取时的顺序执行用存储器9的存储器地址，从当前的存储器地址增加预定的地址值。然后，迁移至读出存储器状态S31，定序器10的一连串的指令执行动作结束。

（指令例2）

如果在指令决定状态S32读出的指令数据是从顺序执行用存储器9读出用于设定预定电路的设定值并将其设定给该预定电路的指令（例如表1的指令cmd2），则状态机72的状态迁移至设定值读出状态S35。在设定值读出状态S35，存储器控制器73将顺序执行用存储器9的存储器地址从当前的存储器地址增加预定的地址值，从顺序执行用存储器9读出设定值。在设定值设定状态S36，指令译码器71将从顺序执行用存储器9读出的设定值设定给预定电路。

（指令例3）

如果在指令决定状态S32读出的指令数据是进行执行运算、等待时间、等待中断、启动数字滤波器的指令（例如表1的指令cmd3），则状态机72的状态迁移至应答等待状态S37。在应答等待状态S37，指令译码器71输出预定电路块各自的启动信号，待机到从各电路块返回来结束信号或触发信号。若返回来结束信号或触发信号，则状态机72的状态迁移至地址增加状态S34。

（指令例4）

如果在指令决定状态S32读出的指令数据是循环指令（例如表1的指令cmd4），则状态机72的状态迁移至循环地址读出状态S38。在循环地址读出状态S38，存储器控制器73将顺序执行用存储器9的存储器地址从当前的存储器地址增加预定的地址值，从顺序执行用存储器9读出循环目的地地址。在循环地址设定状态S39，存储器控制器73将顺序执行用存储器9的存储器地址变更为在循环地址读出状态S38读出的循环目的地地址。然后，迁移至读出存储器状态S31，定序器10的一连串的指令执行动作结束。

其中，在循环地址读出状态S38，循环控制器74判断循环次数是否达到指定次数，中断控制器75判断是否输入了循环结束中断。当循环结束时，从循环地址读出状态S38迁移至地址增加状态S34。

这样，定序器10通过从顺序执行用存储器9读出一个或多个存储器地址数据，针对一个指令执行与指令对应的顺序。当一个指令所对应的顺序结束时，状态机72在使定序器10结束的指令以外的指令下通过再次迁移至读出存储器状态S31而被初始化，重复读出存储器状态S31以后的指令。每当与一个指令对应的顺序结束时，在下次的指令读入时存取的顺序执行用存储器9的存储器地址被移动预定的地址值。由于按照存储于顺序执行用存储器9中的地址顺序执行与指令对应的顺序，因此用户通过使预先准备的指令以按照想要使这些指令动作的顺序将其存储于顺序执行用存储器9中的方式预先存储于非易失性存储器1中，能够使定序器10可编程。

例如，当传感器输出修正装置60是每启动一次就进行一次AD变换的模块时，以定序器10按照如下顺序进行动作的方式将各指令存储于顺序执行用存储器9中：

（指令cmd11）启动传感器50

（指令cmd12）启动ΔΣ调制器15以及CIC滤波器13

（指令cmd13）等待CIC滤波器13的输出

（指令cmd14）停止ΔΣ调制器15以及CIC滤波器13

（指令cmd15）停止传感器50

（指令cmd16）运算电路8进行修正运算

（指令cmd17）向主机40输出运算结果

另外，例如当传感器输出修正装置60是若启动一次就持续进行AD变换直至输入中断的模块时，以定序器10按照如下顺序进行动作的方式将各指令存储于顺序执行用存储器9中：

（指令cmd21）启动传感器50

（指令cmd22）启动ΔΣ调制器15以及CIC滤波器13

（指令cmd23）开始循环

（指令cmd23-1）等待数字滤波器12的输出

（指令cmd23-2）运算电路8进行修正运算

（指令cmd23-3）向主机40输出运算结果

（指令cmd24）判定循环是否结束

（指令cmd25）停止ΔΣ调制器15以及CIC滤波器13

（指令cmd26）停止传感器50

这样，通过组合对应于传感器50的使用用途而使用的指令和其顺序，能够使顺序执行用存储器9存储含有多个指令的任意顺序程序。

因此，根据上述的实施方式，不用安装MPU就能构成可编程定序器（programmable sequencer）10，由此，能够不依赖主机设备40的处理能力地、规模小且高速地将传感器输出值变换成物理量。此外，由于主机设备40能够以最小限度的指令取得传感器检测出的物理量，所以还能够降低主机设备40的处理能力。另外，由于能够减少来自主机设备40的控制、在主机设备40的复杂运算处理，所以还能够削减传感器修正系统整体的耗电。

此外，由于是按顺序描述来自主机设备40的指令这样的形式，所以定序器程序能够容易地进行编程。另外，将对传感器输出修正装置60的动作顺序进行定义的顺序程序预先存储于非易失性存储器1中，由此，用一种传感器修正电路30就能够应对多种传感器的修正。另外，通过用绝对值形式将传感器修正系数保存于非易失性存储器1中，能够应对多个种类的传感器修正。另外，通过用绝对值形式将传感器修正系数保存于非易失性存储器1中，能够应对传感器的个体波动。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施方式，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对上述的实施方式进行各种变形、组合、改良、置换等。

例如，在对非易失性存储器1使用了一次只读存储器（one time ROM）的情况下，通过使用限制写入的电路，能够构成用户（例如主机设备40侧）无法随意变更的传感器模块。此外，当非易失性存储器1为可改写的情况下，通过改变存储于非易失性存储器1中的定序器程序，能够执行不同的定序器动作。

另外，例如通过将多个顺序程序和多个修正系数预先保存于非易失性存储器1中，能够按照来自主机设备40的控制信号执行不同的顺序程序。此外，通过将多个传感器与多路复用器16连接，用一个IC就能控制和修正多个不同的传感器。

另外，传感器并不限于压力传感器，还可以对应例如加速度传感器、温度传感器等各种传感器。此外，并不局限于ΔΣAD变换器，也可以是其它形式的AD变换器。

Claims

1.一种传感器输出修正电路，其修正从传感器供给的传感器输出，其特征在于，所述传感器输出修正电路具备：

读入单元，其读入所述指令；

2.根据权利要求1所述的传感器输出修正电路，其特征在于，

所述选择单元根据所述读入单元读入的指令与预先准备的指令表之间的比较结果，选择用于执行该指令所对应的顺序的单元。

3.根据权利要求2所述的传感器输出修正电路，其特征在于，

用逻辑电路构成所述指令表。

4.一种传感器输出修正装置，其特征在于，具备：

权利要求1~3中任一项所述的传感器输出修正电路；以及

所述传感器。

5.一种顺序控制电路，其特征在于，具备：

读入单元，其读入可改写地存储的指令；

6.一种顺序控制方法，其特征在于，具有以下步骤：

读入步骤，读入可改写地存储的指令；