CN106374925B - 供测量数据采集之用的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供测量数据采集之用的方法和装置。本文中公开了供测量系统之用的方法。一些实施例包括在控制单元处接收表示时钟信号和配置信息的时钟接收信号；基于时钟接收信号提供表示配置信息的控制信号；以及将控制信号传输到传感器单元。一些实施例包括根据配置信息配置传感器单元。一些实施例包括在控制单元处被配置成处理由传感器单元提供的数据。该方法包括接收数据接收信号以及选择数据接收信号的解释作为至少以下中的一个：传感器数据信号和另一数据信号。本文中还公开了供测量系统之用的接口、控制单元和传感器单元。

Description

供测量数据采集之用的方法和装置

技术领域

本公开涉及供测量数据采集之用的方法和装置。

背景技术

本文中公开的概念和实施例涉及测量数据采集的技术领域。典型地，通过使用传感器单元获得测量数据。传感器单元包括被耦合到对要被检测的物理量敏感的探针的换能器。换能器被配置成输出与如由探针“看见”的物理量的数量相当的模拟测量信号（本文中也被称为模拟传感器信号）。

在许多应用中，紧邻换能器放置处理设备是不可能的。因此，模拟测量信号在被处理之前需要行进一定距离。模拟测量信号需要例如在传输线上行进的距离越长，模拟测量信号例如由于衰减或由于传输线上的噪声失真或以其它方式恶化得越多，并且越少最终看见的模拟测量信号仍可以是所测量的量的真实表示。因此，传感器单元可以包括模数转换器，其位于接近于换能器并被耦合到换能器以便接收模拟传感器信号并且被配置成输出本质上表示由换能器获得的信息的数字感测信号。在典型的应用中，传感器单元被耦合到处理单元并被配置成将数字感测信号传输到处理单元用于处理。由于数字信号的传输在对抗衰减和噪声的不利影响上典型地更稳健，因此在处理单元处接收的数字感测信号提供比模拟信号从换能器到处理单元的直接传输可能提供的更靠近真值的所测量的量的表示。

给定物理量的测量有时要求对应的传感器单元在苛刻的电条件中操作。特别地，例如由接地提供的参考电压可能胡乱地改变。因此，可以提供使传感器单元与控制单元电分离的屏障。在屏障处，用在测量数据采集中的传感器参考电压（在本文中也被称为传感器接地电势）与用在所获得的数据的处理中的控制器参考电压（本文中也被称为控制单元接地电势）彼此分离。

用以跨使控制单元侧上的电条件与传感器单元侧上苛刻的电条件有效地分离的屏障通信的接口要求在工程和质量方面的显著的努力。

发明内容

以下内容介绍简化的发明内容以便提供对本发明的一个或多个方面的基本理解。本发明内容不是本发明的广泛的综述，并且既不意图识别本发明的关键或决定性元素，也不意图描绘本发明的范围。相反，发明内容的主要目的是以简化形式介绍本发明的一些概念作为对稍后介绍的更详细的描述的前奏。

设备和技术的代表性实现提供了测量系统中的一个或多个传感器单元和控制单元之间的通信。一些实施例在通信跨过使（一个或多个）传感器单元与控制单元电分离的屏障的情况下尤其有用。

下面所描述的是与供测量系统之用的方法、供测量系统之用的接口、供测量系统之用的控制单元、测量系统、以及传感器单元相关的实施例。

在理解本发明内容将不被用于解释或限制权利要求的范围或意义的情况下主张本发明内容。本发明内容不意图识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，其也不意图被用作对确定所要求保护的主题的范围的帮助。还公开了其它方法、装置和系统。本领域技术人员将在阅读以下具体实施方式时并在观看附图时认识到附加的特征和优势。

独立权利要求在各种方面中限定本发明。从属权利要求在各种方面中限定根据本发明的实施例。

附图说明

参考附图阐述具体实施方式。在附图中，参考标号的最左侧数位识别其中出现参考标号的附图。在不同附图中的参考标号中使用相同的第二和第三数位指示类似或同样的项目。

图1图解根据一些实施例的测量系统的框图。

图2图解根据一些实现的信号的时间线。

图3图解根据一些实现的信号的时间线。

图4图解根据一些实施例的传感器单元的框图。

图5图解根据一些实施例的测量系统的框图。

图6图解根据一些实施例的测量系统的框图。

图7图解根据一些实施例的控制单元的框图。

图8图解根据一些实现的信号的时间线。

图9图解根据一些实施例的测量系统的框图。

图10图解根据一些实施例的在测量系统中实现的方法的流程图。

图11图解根据一些实施例的系统的框图。

图12图解根据一些实施例的系统的框图。

图13图解根据一些实现的数据表示。

具体实施方式

如将从以下具体实施方式特别是当结合附图阅读时变得显而易见的，本文中描述的实施例例如在测量数据采集的领域中可以是有用的。与常规解决方案相比，在用于测量数据采集的传感器单元的高效使用中可以改善至少一个效果。例如，被配置成控制测量数据采集的控制单元可以将设置信息发信号至传感器单元，以用于传感器单元根据设置信息执行数据采集或者例如节约功率。又例如，传感器单元可以在启动时或在唤醒时将指示传感器单元其自身将要进入操作模式和/或指示物理量存在或不存在的第一测量结果传输到控制单元。

在一些实施例中，模数转换器被偏置、即被参考至传感器参考电压，而控制单元被参考至控制单元参考电压，其中传感器参考电压可以与控制单元参考电压不同。至少一个效果可以是实质上不管传感器参考电压的变化以稳定的参考电压操作控制单元，藉此操作是安全的。

一些实施例包括根据除定时之外的其它信息来调制时钟信号以供（一个或多个）传感器单元使用。在一些实施例中，调制包括改变ΣΔ（Sigma-Delta）时钟周期以形成时钟信号以便表示位值。至少一个效果可以是例如基于诸如通用非同步收发传输器（UART）通信协议的通信协议可以跨接口传送另一信息。特别地，在接口处，可以建立在将时钟信号从接口传输到传感器单元和在接口处从传感器单元接收数字信号之间的固定的定时关系。至少一个效果可以是可以使需要在屏障处对接的通信线的数目保持低的。

下面使用多个示例更详细地解释实现。虽然在这里和在下面讨论各种实现和示例，但是通过结合单独的实现和示例的特征和元素，另外的实现和示例可以是可能的。在许多应用中，多个传感器单元共同地形成测量系统的部分，其可以另外包括被配置作为处理单元来处理测量数据的控制单元。传感器单元共享到控制单元的一个接口。另外，虽然传感器单元被配置成跨接口将数字数据信号传输到控制单元，但是许多应用不允许将控制单元传送请求到传感器单元，因为它们不提供从控制单元跨接口到传感器单元的任何通信线。

图11图解根据一些实施例的系统1100的框图。系统1100包括第一测量信道，第一测量信道例如在一些实施例中包括第一传感器单元1142和第一信号线1143。系统1100还包括第二测量信道，第二测量信道例如在一些实施例中包括第二传感器单元1144和第二信号线1145。系统1100还包括多路复用器1114。多路复用器1114经由第一信号线1143被耦合到第一传感器单元1142并经由第二信号线1145被耦合到第二传感器单元1144。多路复用器1114经由输出信号线1151被耦合到控制单元1160。多路复用器1114被配置成多路复用接收自第一传感器单元1142和自第二传感器单元1144的信号，并被配置成经由输出信号线1151将串行数字数据信号DD（在本文中也被简称为DS）提供到数据接收单元1160。

控制单元1160包括用于第一测量信道的数据的第一接收器1165和用于第二测量信道的数据的第二接收器1166。控制单元1160被配置成将DS或由串行数字信号DD（DS）表示的数据提供到分别与作为第一传感器单元1142和第二传感器单元1144的所提供的数据的来源一致的第一接收器1165以及到第二接收器1166。在一些实施例中，提供第一接收器1165作为SD解调器。在一些实施例中，提供第二接收器1166作为比较器。第一接收器1165和第二接收器1166被配置成分别提供第一测量信道数据和第二测量信道数据以便能够实现例如进一步处理。本领域技术人员可以预期变体。例如，传感器单元和对应的测量数据信道的数目不必是两个。

图12图解根据一些实施例的系统1200的框图。系统1200是在图11中图解的系统1100的变体。如同在图11中所示的系统1100，系统1200包括第一测量信道，例如在一些实施例中，第一测量信道包括第一传感器单元1242和第一信号线1243。系统1200还包括第二测量信道，例如在一些实施例中，第二测量信道包括第二传感器单元1244和第二信号线1245。另外，系统1200还包括多路复用器1214。多路复用器1214经由第一信号线1243被耦合到第一传感器单元1242并经由第二信号线1245被耦合到第二传感器单元1244。多路复用器1214经由输出信号线1251被耦合到控制单元1260。多路复用器1214被配置成多路复用接收自第一传感器单元1242和自第二传感器单元1244的信号，并被配置成经由输出信号线1251将串行数字信号DD/DS提供到数据接收单元1260。

控制单元1260包括用于第一测量信道的数据和用于第二测量信道的数据的单个接收器1266。控制单元1260被配置成将串行数字信号DD或由DS表示的数据提供到单个接收器1266。单个接收器1266被配置成分别地与作为第一传感器单元1242和第二传感器单元1244的所提供的数据的来源一致地在第一数据输出线1253上输出第一测量数据以及在第二数据输出线1255上输出第二测量数据。在一些实施例中，提供单个接收器1266作为SD解调器。在一些实施例中，提供单个接收器1266作为比较器。单个接收器1266被配置成分别地经由第一和第二数据输出线1253和1255提供第一测量信道数据和第二测量信道数据以便能够实现例如进一步处理。

考虑到上述示例，本领域技术人员可以预期变体。例如，传感器单元和对应的测量数据信道的数目不必是两个。信号线、特别是其中被配置成传输数字信号的信号线不必是单个线，而是可以还被布置为多位并行总线线路。然而，如当进一步参考下面的附图研究实现时将变得显而易见的那样，在一些实现中，用于从（一个或多个）传感器单元到控制单元的信号传输的系统的输出线可以是串行信号线而不是多位并行总线。

图13图解根据一些实现的例如在从多路复用器1114、1214输出的数字信号DD（DS）中的测量数据的示例性结合表示1310。在一些实施例中，测量数据源于第一测量信道和第二测量信道。在示例中，表示1310是64位宽的。表示1310包括第一字节1311（位0至7）和第一24位字1312（位8至31），以及第二24位字1313（位32至55）和第二字节1314（位56至63）。在一些实现中，将第一24位字1312与第一字节1311相关联，并将第二字节1314与第二24位字相关联。在一些实施例中，第一字节1311和/或第二字节1314被用于表示诸如提供了在相关联的24位字中表示的数据的传感器单元的身份的控制信息。在一些实现中，不使用第一字节1311和第二字节1314。至少一个效果可以是数据的传输可以更安全，因为当避免在模拟信号的数字表示中使用最高有效位和最低有效位时可以忽略非常低的电压水平和/或非常高的电压水平。

在一些实现中，第一接收器1165和第二接收器1166、或者单个接收器1266被配置成按照有效性解释串行数字信号DD/DS。在图13中所示的示例中，在从位8至位31的范围中的位值可以被解释为有效的以表示第一信道测量数据，而其它位值被解释为关于第一信道测量数据是无效的。又例如，在从位32至位55的范围中的位值可以被解释为有效的以表示第二信道测量数据，而其它位值被解释为关于第二信道测量数据是无效的。

技术人员当然可以预期要被用在表示中的另一位数以及还有另一分割。而且，技术人员可以预期例如通过使用奇数位用于第一24位字以及偶数位用于第二24位字来交错第一和第二字节和/或第一和第二24位字。至少一个效果可以是对从多路复用器1114、1214到控制单元1160、1260的数据传输误差的增加的抗性。

采用时钟信号调制的示例性配置

在一些实现中，如在图1中所示的，测量系统100包括传感器单元110和控制单元160。虽然在本文中对一个传感器单元110进行参考，但是应理解的是，在测量系统100中所包括的传感器单元的数目不被限于一。测量系统100可以包括多于一个传感器单元。传感器单元110和控制单元160通过隔离屏障彼此电分离。特别地，传感器单元110被耦合到定义测量接地电势的第一接地101，而控制单元160被耦合到定义控制器接地电势的第二接地106。在第一接地101处的测量接地电势和在第二接地106处的控制器接地电势本质上独立于彼此，并且因此可以不同于彼此。传感器单元110和控制单元160被通信地耦合到彼此。通过接口150提供在隔离屏障处的耦合。

在一些实现中，传感器单元110包括换能器112、输入级114和ΣΔ调制器116。换能器112经由信号线113被耦合到输入级114。另外，输入级114经由信号线115被耦合到ΣΔ调制器116。换能器112被配置成感测（即，检测）物理量（例如，相电流）并在信号线113上向输入级114提供对应的输出作为模拟感测信号AS。输入级114被配置成放大并根据需要以其它方式例如通过从模拟感测信号中对噪声滤波处理模拟感测信号，并将经处理的模拟感测信号PAS在信号线115上输出到ΣΔ调制器116。ΣΔ调制器116被配置成基于经处理的模拟感测信号形成数字感测信号DS并将该数字感测信号输出到传感器单元110的信号输出端口117。在一些实现中，在预定的时间间隔期间在数字感测信号DS的串行数据位表示中提供的零和一的数目表示模拟感测信号AS的水平。传感器单元110包括控制输入端口119，其被配置成接收控制信号。在一些实现中，ΣΔ调制器116被耦合到控制输入端口119并被配置成例如在形成数字感测信号DS时使用在控制输入端口119处接收的时钟信号CLK。

在根据本文中公开的概念的一些实施例中，传感器单元110包括被耦合到控制输入端口119的时钟解调器122。在一些实现中，通过时钟信号线121提供控制输入端口119到时钟解调器122的耦合。时钟解调器122被配置成解调或以其它方式解码接收自控制输入端口119的信号以便从信号中提取所编码的信息并输出表示该提取信息的控制信号CTRL。

在一些实施例中，传感器单元110包括通信接口124，其例如经由控制信号线123被耦合到解调器122并被配置成从时钟解调器122接收控制信号CTRL。在一些实现中，通信接口124被配置成从控制信号CTRL中提取控制信息，诸如指令、参数设置、地址数据等等。在一些实施例中，通信接口124例如通过控制信号线125被耦合到输入和调制器配置模块126，其在一些实施例中被耦合到组件换能器112、输入级114和SD调制器116中的至少一个并被配置成向各组件提供诸如设置信息的配置信息。在一些实施例中，通信接口124例如通过控制信号线129被耦合到传感器单元配置和控制模块130，其例如被配置成配置传感器单元110和/或其它设备。更一般地说，传感器单元配置和控制模块130还可以被称为设备配置和控制模块，因为也可以根据本文中公开的技术通过使用设备配置控制模块130来配置和/或控制除传感器单元110之外的其它设备。应理解的是，仅为了提供示例而在本文中将输入和调制器配置模块126和传感器单元配置和控制模块130作为分离的实体讨论。然而，技术人员可以将这些实体置于一处或将一个提供为另一个的部分。通信接口124被配置成根据被分配到传感器单元110内的各模块的功能将控制信息传送到输入和调制器配置模块126和/或到传感器单元配置和控制模块130。因此，通信接口124可以向输入和调制器配置模块126和传感器单元配置和控制模块130中的至少一个提供设置信息、命令和/或其它控制信号。

现在仍参考图1，控制单元160包括信号输入端口169、ΣΔ解调器166和处理单元。在一些实施例中，处理单元被提供为数据处理单元162。信号输入端口169通过串行输入线168被耦合到ΣΔ解调器166。ΣΔ解调器166经由并行总线163被耦合到处理单元162。ΣΔ解调器166被配置成获取在信号输入端口168处接收的数字感测信号DS并解调数字感测信号DS的串行数据流用于在总线163上将并行数据信号PDS中的感测数据输出到处理单元162。ΣΔ解调器166包括抽取滤波器，其被配置成将数据格式从串行数据流改成并行数据字。在一些实施例中，抽取滤波器形成用以执行过采样的配置的一部分。至少一个效果可以是改善模拟感测信号的数字表示的分辨率和/或减少模拟感测信号的数字表示中的不期望的效果，诸如噪声和混叠。在一些实现中，ΣΔ解调器166被配置成输出数字感测数据的并行8位数据字表示。选择8位的示例仅为了陈述示例。技术人员可以预期要在并行位表示中使用的任何其它位数，例如10位、16位、24位、32位等等，而不脱离本概念。另外，应理解的是，典型地，在以最初状态开始ΣΔ解调器166的操作时和/或在例如当执行唤醒时开始向ΣΔ解调器166馈送非零数字感测信号DS时，需要时间来安排ΣΔ解调器166以便由ΣΔ解调器166输出的并行数据对应于被提供到ΣΔ解调器166的感测数据的串行流。在一些实现中，在与ΣΔ模数转换器一起使用的时钟的时钟周期中表达的安排ΣΔ解调器166所需的间隔可以与ΣΔ解调器166的阶（order）乘以过采样比率的乘积一样长。

如上所述，在一些实现中，通过使各域的接地电势与彼此分离（即，使测量接地电势与控制器接地电势分离）的隔离屏障使传感器单元110和控制单元160电分离。在一些实施例中，为了能够实现跨隔离屏障的通信，接口150被配置成将传感器单元110通信地耦合到控制单元160。在一些实现中，接口150包括光耦合元件，诸如光耦合器。在一些实现中，接口150包括电容耦合元件。在一些实现中，接口150包括磁耦合元件，诸如无芯磁耦合器，其有时也被简称为CT耦合器。在替换实施例中，隔离屏障是不完整的。在此类实施例中，测量接地电势和控制器接地电势没有被完全地分离，而是与彼此偏移可以在预定的范围内改变的偏移电压。一些实施例包括晶体管电路以实现电平位移器，其被配置成提供通信耦合。

控制单元160包括时钟发生器173，其被配置成生成或以其它方式提供时钟信号CLK以供测量系统100的上述组件中的至少一些的操作之用。在一些实现中，时钟发生器173被配置成提供时钟信号CLK以便包括信号电压交替地从高压水平到低压水平并且反之亦然的周期性改变的序列，从而交替地提供上升时钟信号边和下降时钟信号边。在一些实现中，上述组件被配置成使用时钟信号中的上升边或者下降边以根据各组件的操作中的需要来定义时钟周期。

控制单元160包括时钟调制器175，其经由时钟信号线174被耦合到时钟发生器173。时钟调制器175经由时钟信号线176被耦合到控制输出端口167。在一些实施例中，时钟调制器175还例如经由SD调制器166被耦合到处理单元162。时钟调制器175被配置成调制接收自时钟发生器174的时钟信号CLK以向控制输出端口167和/或处理单元162提供已调制时钟信号mCLK。时钟调制器175被配置成将传感器单元控制数据调制到时钟信号上以获取承载时钟信号和传感器单元控制数据两者的已调制时钟信号mCLK。

在根据一些实施例的方面中，处理单元162被配置成向时钟调制器175提供传感器单元控制数据。更特别地，在一些实施例中，处理单元162经由控制信号线161被耦合到通信接口171。在一些实施例中，通过通信总线提供控制信号线161。在一些实现中，通信接口171被配置成支持标准化通信协议。例如在一些实现中，通信接口171被配置成支持通用异步收发器（UART）通信协议。相应地，在一些实施例中，通信接口171被配置成以被包括在固定长度的帧中的位序列表示数据。在一些实现中，每一帧包括起始位（SOF）、多个数据位（在一些实现中在从五到九个数据位的范围中）、以及可选的校验位、以及停止位（STOP）。至少一个效果可以是，在没有时钟信号需要被传递（UART通信是异步的）时，在一些实施例中，根据UART的通信的定时是基于时钟信号CLK的时钟频率的。至少一个效果可以是，可以建立发送通信接口（即，通信接口171）和接收通信接口（例如，在下面将被更详细地描述的一些实施例中在传感器单元110中提供的通信接口124）之间的固定定时关系。应理解的是，作为示例陈述UART协议；技术人员可以预期使用另一通信协议，包括使用以在测量系统中使用为目的而被具体地设计的协议。

通信接口171经由时钟控制线172被耦合到时钟调制器175。在一些实现中，通信接口171被配置成从处理单元162接收控制数据信号CD。在一些实施例中，处理单元162被配置成例如通过使用通信接口171控制时钟调制器175的操作例如以设置已调制时钟信号mCLK的频率或者以设置已调制时钟信号mCLK的占空比。在一些实施例中，虽然使用已调制时钟信号mCLK中的一边（上升或下降）来编码时钟信息，但是可以使用已调制时钟信号mCLK中的另一边（下降或上升）来编码其它信息，特别是控制信息，诸如要被设置为传感器单元110的配置和/或控制命令的参数值。

现在，更详细地描述传感器单元110和控制单元160之间的耦合。在一些实施例中，通过传感器单元110和接口150之间的数字信号线151以及通过接口150和控制单元160的输入端口169之间的数字信号线152来提供传感器单元110的信号输出端口117经由接口150到控制单元160的信号输入端口169的耦合。另外，在一些实施例中，通过控制单元160和接口150之间的控制信号线156以及通过接口150和传感器单元110之间的控制信号线157来提供控制单元160的控制输出端口167经由接口150到传感器单元110的控制输入端口119的耦合。

在一些实施例中，在给定传感器单元110和控制单元160之间的上述耦合的情况下，ΣΔ调制器116和ΣΔ解调器166被配置成合作作为模数转换器以将模拟感测信号AS转换成并行数字感测信号PDS作为由模拟感测信号所承载的感测信息的并行数据位表示。

示例性测量系统可以被配置用于例如执行诸如在电驱动系统中、在智能表应用中、或在切换模式电源（SMPS）中的相电流测量。应理解的是，仅出于说明目的陈述相电流作为待测量量的示例。特别是使用适当的换能器的测量系统100不被限于被配置成测量相电流，而是可以根据需要被配置成测量任何其它物理量，例如直流电流、静电荷、电压、压力、加速度等等。

现在将描述可以例如在上面参考图1描述的实施例中实现的时控（clocking）的示例性实施例。

图2图解根据一些实现的已调制时钟信号的时间线200，如所示的那样，例如在图1中，其中SD时钟调制器175被配置成通过改变时钟信号的占空比来调制时钟信号。作为示例，图2描绘了其中时钟SD时钟调制器175从通信接口171接收零和一（在示例001中）（即，传感器单元控制数据的二元表示）的情况，所述通信接口171进而从处理单元162接收对应的位字。在一些实现中，如在图2中所示的那样，通过短占空比将零调制到时钟信号上，并且通过长占空比将一调制到时钟信号上。在图2中，短占空比是三分之一而长占空比是三分之二。又例如，短占空比可以是30%而长占空比可以是70%。对于另外的示例，短占空比可以是40%而长占空比可以是60%。也可以预期其它值；特别地，可以预期非对称实现，诸如30%的短占空比和50%的长占空比。技术人员将选择占空比百分比，其在给定的实现中可以被从彼此鉴别，以使传感器单元能够解码已调制时钟信号mCLK中的零和一。虽然本文中描述的实施例通过实现采用两个不同占空比的调制来使用控制数据的二元表示，但是应理解的是，可以设计使用多于两个不同的占空比（诸如三个占空比，例如25%、50%和75%）的实现以便编码要由时钟信号承载的控制数据。

现在，更仔细地考虑图2中所示的示例，在时间201、202和203处，已调制时钟信号mCLK中的上升边221、222和223分别地定义已调制时钟信号mCLK中的对应时钟脉冲的开始。应理解的是，代替上升边来定义时钟脉冲开始，可以同样使用下降边。每个时钟周期的持续时间T是相同的。在时间211、212和213处，已调制时钟信号mCLK中的下降边231、232和233终止高电平下的已调制时钟信号mCLK的间隔241、242和243，并从而将各占空比定义为具有高电平的已调制时钟信号mCLK的间隔241、242和243，作为总脉冲长度T的一部分。因此，下降边231、232和233分别地定义被调制到时钟信号CLK上的编码位值0、0和1。应理解的是，代替在已调制时钟信号的占空比小时将所表示的位定义成零以及如果已调制时钟信号的占空比大就将所表示的位定义成一，还可以反过来定义所表示的位的分配。

图3图解根据类似于图2中所示的示例的一些替换实现的已调制时钟信号的时间线300。在采用图3中图解的时间线的实现中，SD时钟调制器175被配置成通过改变时钟信号的占空比来调制时钟信号。在图3的示例中，如同在图2的示例中，SD时钟调制器175从通信接口171接收零和一的序列（在示例001中）。另外，在示例中，通过短占空比将零调制到时钟信号上，并且通过长占空比将一调制到时钟信号上。如同在图2的示例中，同样在图3的示例中短占空比是三分之一而长占空比也是三分之二。本领域技术人员可以预期如上面参考图2解释的其它比率。在图3中，在时间301、302和303处，已调制时钟信号mCLK中的上升边321、322和323分别地定义时钟信号CLK中的对应时钟周期361、362和363的开始。在时间311、312和313处，已调制时钟信号mCLK中的下降边331、332和333终止高电平下的已调制时钟信号mCLK的间隔341、342和343，并从而将各占空比定义为高电平下的已调制时钟信号mCLK的间隔341、342和343，作为总占空比长度的一部分。因此，下降边331、332和333分别地定义被调制到时钟信号CLK上的编码位值0、0和1。然而，在图3中图解的实现与在图2中图解的实现的不同之处在于以接连的大于一个时钟周期的长度T从通信接口171传输每个占空比。为了简单的示例性图解，图3描绘其中以提供例如所图解的时钟周期序列361a、361b、362a、362b、363a和363b的两个连续的时钟周期传输占空比的实现。然而，其它实现可以将占空比定义成包括更大数目的时钟周期，诸如三个、四个或更多个时钟周期。因为使用两个连续的时钟周期来传输在已调制时钟信号mCLK中的占空比信息，因此接收器（例如，传感器单元110）可以以完整的占空比或以平均占空比作为其解码已调制时钟信号的基础，藉此解码可以比在图2中描绘的其中占空比是基于已调制时钟信号mCLK中的一个时钟周期的情况中更准确。至少一个效果可以是对噪声和/或对不利地影响通信的其它影响的增加的抗性。

使用控制信号编码来向传感器单元110提供已调制时钟信号mCLK，控制单元160可以因此向传感器单元110提供命令，诸如掉电、加电、重置等等。至少一个效果可以是控制单元160使传感器单元110能够有效地使用功率以及能够仅操作至测量系统100中所需要的程度。使用已调制时钟信号mCLK，控制单元160还可以被配置成向传感器单元110传送其它信息，诸如输入级114的增益和偏移范围设置。在又另外的实施例中，使用已调制时钟信号mCLK，控制单元160可以传送要在滤波器诸如在输入级114中实现的低通滤波器的操作中使用的定时信息。在仍其它实施例中，使用已调制时钟信号mCLK，控制单元160可以配置或以其它方式设置在传感器单元110中实现的输出驱动器（在图1中未示出）以便以期望的功率水平在信号输出端口117处输出数字感测信号DS。

另外，控制单元160可以被配置成在已调制时钟信号mCLK中编码地址数据以便在多个传感器单元中选择性地寻址一个传感器单元110，如果在测量系统100中包括多于一个传感器单元110的话。至少一个效果可以是可以执行被绑定到实质上与控制器接地电势独立的测量接地电势的一个或多个传感器单元110的控制，同时避免跨控制器接地电势和测量接地电势之间的屏障对接附加的控制信号线。从而可以产生显著的效率，并且因此，与要求时钟信号线仅被用于传输时钟信号而不用于传输诸如控制信息或控制命令的其它信息的常规解决方案相比，可以在更多的应用中实现本文中描述的技术。

在一些实现中，在传感器单元110处接收的数据可以被用作控制数据字或用作配置数据字，藉此实现传感器单元的SD调制器116的更新的配置到控制单元的SD解调器166的配置的同步。可以根据预定的更新时间表或以控制单元160的请求来执行更新。在一些实施例中，控制单元160被配置成剔除由数字感测信号DS在传输配置请求或传输同步请求之后的预定的间隔期间接收的数据。在一些实现中，配置操作和/或传感器单元110的配置的同步可以阻止传感器单元110形成用以承载要被检测的物理量的准确表示的数字感测信号。例如，配置操作可以要求传感器单元110建立预定的输入级增益，这可能需要一些时间来安排。又例如，配置操作可以要求传感器单元的SD调制器116在能够输出任何有意义的数字信号之前来安排。如果控制单元160被配置成在传输请求之后在接受数字感测信号DS作为测量数据的表示之前对预定数目的时钟周期计数，则至少一个效果可以是避免了不反映任何物理量的值的损坏或其它不准确数据的处理。

在一些实施例中，如下面将更详细地描述的那样，传感器单元110被配置成提供第一类型数字信号DS1和第二类型数字信号DS2。可以形成第一类型数字信号DS1以表示状态数据和/或低分辨率测量数据（在本文中共同被称为其它数据），而可以形成第二类型数字信号DS2以表示高分辨率测量数据。在一些实现中，传感器单元110被配置成在启动期间、在配置时和/或在将SD调制器116同步到例如SD解调器166时形成第一类型数据信号DS1。在一些实现中，传感器单元110可以被配置成在完成前述操作时形成第二类型数字数据信号。至少一个效果可以是已经在早期（例如仍在SD调制器116的安排期间），在传感器单元110使用第二类型数字感测信号DS2传输任何更高分辨率的测量数据之前向控制单元160提供关于传感器单元110的状态或关于将要测量的物理量的存在的指示。如在本文中所使用的，状态信息包括设置信息。在一些实施例中，例如由传感器单元的自我检查等导致的误差信息可以形成用于确定诸如在数字感测信号DS中提供的串行数据的其它数据的似真性的基础。在一些实现中，状态信息指示例如传感器单元110和控制单元160之间的连接。

在一些实施例中，如将在下面详细地描述的那样，控制单元160被配置成解释数字感测信号DS以便确定该信号是否表示要被处理的数据。在一些实施例中，该确定包括关于数字感测信号DS表示什么种类的数据的解释。至少一个效果可以是控制单元160可以根据该确定的结果适配数据的处理。

图4根据一些替换实施例图解根据一些实施例的传感器单元410的框图。传感器单元410包括上面参考图1描述的传感器单元110的组件。另外，如在图4中图解的那样，传感器单元410被配置成选择性地检测各种物理量，即相电流和温度。为了这个目的，在一些实施例中，传感器单元410包括第一换能器442、第二换能器444、和多路复用器432，其经由模拟信号线433被耦合到实质上对应于在图1中图解的传感器单元110中的输入级114的输入级414。虽然出于说明的目的在本文中分离地描述多路复用器432和输入级414，但是应理解的是，可以将多路复用器432与输入级414置于一处和/或多路复用器432可以形成输入级414的一部分。

第一换能器442被配置成生成承载温度信息的模拟电信号AS1，在本文中也被称为模拟温度信号。在一些实施例中，温度信息是反映在第一换能器传感器元件（在图4中未示出）的位置处的温度的环境温度值。第一换能器442通过模拟信号线443被耦合到多路复用器432并被配置成将模拟温度信号AS1输出到多路复用器432。

第二换能器444被配置成生成承载相电流信息的模拟电信号AS2，在本文中也被称为模拟相电流信号。在一些实施例中，换能器传感器元件包括分流电阻器（在图4中未示出），并且相电流信息是反映流过分流电阻器的相电流的电压值。第二换能器444通过模拟信号线445被耦合到多路复用器432并被配置成将模拟相电流信号AS2输出到多路复用器432。

在一些实施例中，多路复用器432经由选择信号线431被耦合到输入和调制器配置模块426并被配置成从输入和调制器配置模块426接收承载来自配置模块426的配置信息的配置信号。特别地，在配置信息是选择信息的情况下，多路复用器432被配置成选择要馈送到输入级414的模拟温度信号AS1或模拟相电流信号AS2之一。在测量系统100中使用传感器单元410代替传感器单元110，即，如果将传感器单元410耦合到控制单元160，则已调制时钟信号mCLK可以被用于在传感器单元410中选择目前应检测哪个物理量。

图5图解测量系统500的框图，测量系统500包括：传感器元件542、544；被耦合到传感器元件542、544 的传感器单元510；以及被耦合到传感器单元510的控制单元560。在图5中图解的许多组件类似于在图1中图解的测量系统100中所示的对应组件。特别地，在一些实现中，接口550可以被耦合在传感器单元510和控制单元560之间。至少一个效果可以是如上所述，虽然可以在接口550处提供隔离屏障以使在传感器元件542、544和/或传感器单元510处的第一接地电势与在控制单元560处的第二接地电势安全地分离，但是接口550可以能够实现传感器单元510和控制单元560之间的通信。虽然通信接口550分别地位于传感器接地电势501和控制器接地电势506之间的隔离屏障处，但是应理解的是，在其中传感器接地电势和控制器接地电势相同使得在传感器单元510和560之间的直接连接是足够的一些实施例中可以不提供通信接口。另外，虽然在图5中的系统示出传感器单元510外部的传感器元件542、544，但是应理解的是，在一些实现中，传感器元件542、544中的一个或多个形成传感器单元510的部分（见例如图4）。

根据一些实施例，测量系统500被适配成使用频率调制时钟信号以便从控制单元560向传感器单元510传送控制信息。在一些实施例中，第一传感器元件542被配置为感温换能器，其被配置成输出表示环境温度的模拟电信号AS1（在本文中该信号也被称为模拟温度信号）。在一些实施例中，第二传感器元件544被配置为对相电流敏感的换能器。第二传感器元件544的换能器被配置成输出表示附近相电流的模拟电信号AS2（在本文中该信号也被称为模拟相电流信号）。

测量系统500被配置成使用模拟信号线543和545将模拟温度信号AS1和模拟相电流信号AS2馈送到在传感器单元510中提供的多路复用器514。多路复用器514被配置成经由模拟信号线515选择性地将模拟温度信号AS1和模拟相电流信号AS2之一输出到ΣΔ调制器（SD调制器）556。SD调制器556被配置成将数字感测信号DS提供到传感器单元510的输出端口517。

在一些实现中，传感器单元510被配置成在控制输入端口519处接收频率调制时钟信号mCLK。ΣΔ调制器516被耦合到控制输入端口519并被配置成当形成数字感测信号DS时使用频率调制时钟信号mCLK。另外，传感器单元510包括被耦合到控制输入端口519的时钟解调器522。例如通过时钟信号线521提供控制输入端口519到时钟解调器522的耦合。时钟解调器522被配置成解调或以其它方式解码接收自控制输入端口519的频率调制时钟信号以便从信号中提取所编码的选择信息。在一些实施例中，时钟解调器522被配置成鉴别在频率调制时钟信号mCLK中使用的不同频率。在一些实施例中，时钟解调器522被配置成如果频率调制时钟信号的频率是高或者低的话就分别地分配一或者零的选择位值。在一些实现中，时钟解调器522被配置成经由选择信号线531向多路复用器514输出表示所提取的选择信息（诸如选择位）的选择信号SEL。多路复用器514被配置成根据选择信息选择要输出到SD调制器556的模拟温度信号AS1和模拟相电流信号AS2之一。

现在，仍参考图5，控制单元560包括ΣΔ解调器（SD解调器）566和SD时钟调制器575。在一些实施例中，如同在上面参考图1描述的SD解调器166那样提供SD解调器566。特别地，SD解调器566被配置成获取数字感测信号DS以及解调数字感测信号DS的串行数据流用于输出例如到处理单元（在图5中未示出）。

在一些实施例中，时钟调制器575被耦合到时钟发生器（在图5中未示出）到控制输出端口567和/或到处理单元。时钟调制器575被配置成对接收自时钟发生器的时钟信号CLK进行频率调制以向控制输出端口567提供频率调制时钟信号mCLK。时钟调制器575被配置成将传感器单元控制数据频率调制到时钟信号上以获取承载时钟信号和传感器单元控制数据两者的已调制时钟信号mCLK。在一些实施例中，时钟调制器575包括分频器，其可以被选择性地用于时钟调制器575输出例如高频时钟信号和低频时钟信号。在一些实现中，高频时钟信号例如具有从10到20 MHz的范围中的频率。与之相反，在一些实施例中，低频时钟信号具有从1到5 MHz的范围中的频率。在一些实施例中，选择适合于在传感器单元的SD调制器556的操作中直接使用的频率值。例如，在已调制时钟信号的频率在从10到20 MHz的范围中的情况下，可以采用高分辨率（诸如采用在从12到14位的范围中的数字信号分辨率）实现模拟感测信号的快速模数转换速率。

采用多数据类型传输的示例性配置

图6图解根据一些实施例的测量系统600的框图。由于测量系统600的实施例包括上面参考图1描述的测量系统的一些或所有组件，因此现在将仅描述组件中的一些，而应理解的是，也可以提供上面描述的其它组件。特别地，测量系统600包括传感器单元610和控制单元660。传感器单元610和控制单元660通过隔离屏障与彼此电分离。特别地，传感器单元610被耦合到定义测量或传感器接地电势的第一接地601，而控制单元660被耦合到定义控制器接地电势的第二接地606。在第一接地601处的测量接地电势和在第二接地606处的控制器接地电势实质上独立于彼此，并且因此可以不同于彼此。传感器单元610和控制单元660被通信地耦合到彼此。通过接口650提供在隔离屏障处的耦合。

在一些实现中，传感器单元610包括换能器612、输入级614和ΣΔ调制器616。ΣΔ调制器616被被耦合到传感器单元610的信号输出端口617。换能器612经由信号线613被耦合到输入级614。另外，输入级614经由信号线615被耦合到ΣΔ调制器616。换能器612被配置成感测物理量（例如，相电流）并在信号线613上向输入级614提供对应的输出作为模拟感测信号AS。输入级614被配置成放大并以其它方式处理模拟感测信号，并将经处理的模拟感测信号PAS在信号线615上输出到ΣΔ调制器616。ΣΔ调制器616被配置成基于经处理的模拟感测信号形成数字感测信号DS并将该数字感测信号输出到传感器单元610的信号输出端口617。

传感器单元610包括控制输入端口619，其被配置成接收控制信号。在一些实现中，ΣΔ调制器616被耦合到控制输入端口619并被配置成例如在形成数字感测信号DS时使用在控制输入端口619处接收的时钟信号CLK。在本文中公开的一些实施例中（在图6中未示出），传感器单元610包括被耦合到控制输入端口619的时钟解调器。在一些实现中，通过时钟信号线提供控制输入端口619到时钟解调器的耦合。时钟解调器被配置成解调或以其它方式解码接收自控制输入端口619的信号以便从信号中提取所编码的信息并输出表示该提取信息的控制信号CTRL。

在一些实施例中，传感器单元610包括比较器683，其具有例如经由模拟信号线681被耦合到换能器612的感测输入端子，并且其具有被耦合到被设置到阈值电压VTH的阈值电压端子682的参考输入端子。另外，在一些实施例中，比较器683例如经由位信号线684被耦合到发射器687。比较器683被配置成将模拟感测信号AS与阈值电压VTH相比较并在位信号线684上向发射器687输出指示比较结果的位信号BS。

在一些实现中，传感器单元610包括状态电路部分685，其例如经由数据线686被耦合到发射器687。在一些实施例中，状态电路部分685被配置成例如作为寄存器以存储指示传感器单元的状态的状态数据并且将一些或所有数据输出到发射器687。

在一些实施例中，耦合在ΣΔ调制器616和信号输出端口617之间的选择器690被布置成以便从ΣΔ调制器616接收数字感测信号DS。在一些实现中，发射器687例如经由数据线688被耦合到选择器690。在一些实施例中，发射器687还经由选择信号线689被耦合到选择器690。选择器690的输出端子例如通过数字信号线691被耦合到输出端口617。

发射器687可以被配置成将接收自状态电路部分685的数据传输到选择器690。发射器687可以被配置成将选择信号SEL传输到选择器690。在一些实施例中，发射器687被配置成以接收自比较器683的位信号BS作为传输状态数据和/或选择信号SEL的基础。至少一个效果可以是含蓄地在接收器处传输状态数据还可以提供关于位信号BS的信息，如果接收器知道发射器687如何基于接收自比较器683的位信号BS来决定是否传输状态数据。

在一些实现中，例如如果位信号BS指示模拟感测信号AS的水平等于或大于阈值电压VTH的水平，则发射器687向选择器689发出选择数据信号SEL以便选择接收自状态电路部分685的数据用于到控制单元660的传输。与之相反，如果位信号BS指示模拟感测信号AS的水平低于阈值电压的水平，则发射器687发出选择数据信号SEL以请求数字感测信号DS的选择用于到控制单元660的传输。至少一个效果可以是在低于阈值电压的信号强度暗示无效性的情况下避免将无效感测信号传输至控制单元660。技术人员可以预期有效性的其它判据，诸如电压或信号强度过高，并且相应地，可以实现模拟感测信号必须不超出的最大电压，如果数字感测信号应被考虑为对于到控制单元660的传输有效的话。另一效果可以是改善时间的使用：当在传感器单元610处没有有效的感测信号可用于到控制单元660的传输时，传感器单元610可以代替传输无效感测信号而传输关于传感器单元的状态的信息到控制单元660。在适当地设置了阈值电压VTH的情况下，仍另一效果可以是基于比较器683的输出可以由比较器683在早期，即甚至在ΣΔ调制器616可能不是可操作的时候（例如，在传感器单元610的启动时或唤醒时的初始化期间）提供物理量的粗略感测值。

选择器690被配置成选择性地将数字感测信号DS转发到输出端口617，如下面将更详细地描述的那样。在一些实施例中，选择器690被配置成选择性地向输出端口617转发接收自SD调制器616的数字感测信号或接收自发射器687的状态信号。在一些实施例中，状态数据信号可以包括例如到输入和调制器配置模块626和传感器单元配置和控制模块630中的至少一个的设置信息、命令和/或其它控制信号。

应理解的是，仅为了提供示例而在本文中将比较器683、状态电路部分685、发射器687和/或选择器689作为分离的实体讨论。然而，技术人员可以将这些实体置于一处或将一个提供为另一个的部分。

在一些实施例中，控制单元660包括ΣΔ解调器（SD解调器）666、例如经由总线663被耦合到SD解调器666的处理单元662、以及被耦合到控制单元660的输出端口667的SD时钟电路部分675。在一些实施例中，如同在上面参考图1描述的SD解调器166那样提供SD解调器666。特别地，在一些实现中，SD解调器666被配置成获取数字感测信号DS以及解调数字感测信号DS的串行数据流用于作为并行数据信号PDS输出到处理单元662。时钟电路部分675被配置成提供时钟信号CLK在控制单元660的输出端口667处和/或到SD解调器666。在一些实现中，控制单元660被配置成如上面参考图1到5描述的那样操作。特别地，在一些实现中，时钟电路部分675包括时钟发生器和时钟调制器，如上面参考图1到5描述的那样。

图7图解被配置用于供根据诸如上面参考图1到6描述的一些实施例的测量系统之用的替换控制单元760的框图。特别地，控制单元760包括如同上面参考图6描述的控制单元660的组件。在一些实施例中，控制单元760包括ΣΔ解调器（SD解调器）766，其例如经由串行数据信号节点768被耦合到控制单元760的输入端口769。另外，控制单元760包括处理单元762，其例如经由并行总线763被耦合到SD解调器766。仍另外，控制单元760包括时钟电路部分775，其例如经由节点776被耦合到控制单元760的输出端口767以及SD解调器766。在一些实现中，控制单元760被配置成如上面参考图1到6描述的那样操作。特别地，控制单元760可以被耦合到控制器接地电势处的接地706。在一些实现中，在一个或多个传感器单元被耦合到控制单元760同时保持控制单元760与传感器单元电隔离的情况下，控制器接地电势可以独立于任何传感器接地电势并且因此有时不同于任何传感器接地电势。

现在更详细地描述控制单元760，在一些实施例中，在结构上和/或功能上正如上面参考图1描述的SD解调器166那样提供SD解调器766。特别地，在一些实现中，SD解调器766被配置成获取数字感测信号DS以及解调数字感测信号DS的串行数据流用于作为并行数据信号PDS输出到处理单元762。在一些实施例中，时钟电路部分775被配置成提供时钟信号CLK在控制单元760的输出端口767处和/或到SD解调器766。特别地，在一些实现中，时钟电路部分775包括时钟发生器和时钟调制器，其被配置成提供已调制时钟信号，例如频率调制时钟信号或又例如用占空比调制的时钟信号，如上面参考图2和3描述的那样。

在一些实现中，控制单元760包括数据接收电路部分799（在本文中也被简称为分析器），其例如通过数据线797被耦合到控制单元760的输入端口769。在一些实施例中，数据接收电路部分799还例如经由控制线798被耦合到时钟电路部分775。数据接收电路部分799被配置成接收从输入端口769提供的数据信号。另外，在一些实现中，数据接收电路部分799被配置成接收从时钟电路部分775提供的控制信号。在一些实施例中，数据接收部分799被配置成分析从输入端口769提供的数据信号。特别地，分析器799被配置成在从输入端口769提供的数据信号中鉴别数字感测信号DS与诸如承载预定的状态位模式的信号的其它数据信号DD。在一些实施例中，数据接收电路部分799例如经由信号线或总线796被耦合到处理单元762。在一些实现中，耦合是经由并行总线763的。

在一些实现中，传感器单元可以被耦合到控制单元760，其被配置成例如在启动时和/或在唤醒时输出与传感器单元的身份和/或与传感器单元正可操作相关联的预定的状态位模式。在一些实现中，耦合到控制单元760的传感器单元被配置成在与ΣΔ解调器安排的预定的持续时间等长或比ΣΔ解调器安排的预定的持续时间更长的持续时间内输出预定的状态位模式。在一些实现中，控制单元760被配置成在接收位模式时检查所接收的位模式是否是与控制单元760已知可用于耦合到控制单元760和/或与控制单元760一起操作的传感器单元相关联的预定的状态位模式之一。在一些实现中，控制单元760被配置成根据被控制单元760识别为所接收的位模式源的传感器单元的预定的状态位模式发出消息信号。在一些实现中，控制单元760被配置成如果所接收的位模式不同于任何预定的状态位模式则发出误差信号。与之相反，在所接收的位模式对应于与要被可操作地耦合到控制单元760的传感器单元相关联的预定的位模式的情况下，控制单元760被配置成信任该传感器单元如期望的那样工作并适当地与控制单元760合作。

在一些实现中，控制单元760被配置成控制对被耦合到控制单元760的传感器单元的启动和/或唤醒操作。假定传感器单元的ΣΔ调制器典型地在能够输出任何有意义的数字感测信号DS之前需要一些时间来安排，则控制单元760可以例如对预定数目的时钟周期计数从请求启动和/或唤醒预定时间间隔，其中时钟电路部分775经由信号线798向激活所接收数据的解释的数据接收电路部分799发出控制信号CTRL。因此，数据接收电路部分799可以例如将所接收的数据解释为传感器单元状态数据，从所接收的数据中提取传感器单元状态信息，并将传感器单元状态信息提供到处理单元762。

在一些实现中，特别是在其中不存在控制线798的实施例中以及在其中控制线798是不活动的或以其它方式不被使用的实现中，数据接收电路部分799被配置成分析所接收的数据信号以便解释所接收的数据。在一些实现中，解释数据包括确定由所接收的数据信号所表示的数据类型。在一些实施例中，解释（特别是确定数据类型）基于数据接收信号所固有的属性信息。至少一个效果可以是数据接收信号的解释可以将数据接收信号中的信息的表示的不同类型纳入考虑。例如，在其中被耦合到控制单元760的传感器单元被配置成测量压力的实施例中，数据接收电路部分799被配置成在所接收的数据表示不可能的测量值诸如负压力值（在这里“负”是属性信息）的情况下将所接收的数据解释为状态数据而不是测量数据。又例如，数据接收电路部分799被配置成在所接收的数据不能够被分配给与被耦合到控制单元760的传感器单元相关联的任何预定的状态位模式（在这里“不可分配”是属性信息）的情况下将所接收的数据解释为测量数据。

图8图解根据例如如上面参考图6和7描述的一些实现的具有时钟信号CLK以及数字信号的时间线800。在一些实现中，传感器单元610被配置成在启动（有时也被称为加电）时和/或在从其中传感器单元的功率消耗相对于在完全操作模式期间的功率消耗是减少的节电模式（即，空闲间隔879）唤醒时在传输数字感测数据之前传输状态数据到控制单元660、760。在一些上述实现中，在传感器单元660处从控制单元660、760接收时钟信号CLK。应理解的是，在图8中未示出的一些实施例中，可以调制所接收的时钟信号例如以从控制单元向传感器单元传送上面例如参考图1描述的唤醒请求。

在一些实施例中，传感器单元610的发射器687被配置成根据诸如通用异步收发器（UART）的通信协议制定（frame）状态数据。例如，在一些实现中，发射器687被配置成首先在延续十个时钟周期的起始间隔881期间传输具有起始位SOF 860的UART数据帧，在数据传输间隔882期间用于传输一个字节的状态数据字（位861到868），以及在停止传输间隔891期间用于传输停止位870。其后，在间隔892期间，SD调制器 616开始向控制单元660流式传输数字感测数据DS位870、871等等。至少一个效果可以是，在SD调制器616安排时，可以从传感器单元610向控制单元660传输状态数据。应理解的是，在一些实现中，状态数据可以包括控制数据、配置数据、例如用于从控制单元660向传感器单元610重新传输设置值的请求等等。虽然示例描述UART帧，但是应理解的是，技术人员可以预期使用另一通信协议来实现本文中描述的技术。同时，在一些实现中，控制单元660被配置成“知道”传感器单元610所使用的协议，并且相应地对时钟周期计数以将所接收的数据首先解释为状态数据并然后解释为表示所测量的物理量的数字感测数据。

示例性操作

现在将简要地描述一些示例性实施例的操作。要理解的是，可以将本文中描述的各种实施例的特征彼此结合，除非另外特别指出。相应地，在以下描述中，将参考图9，其图解根据一些实施例的测量系统900的框图，测量系统900包括上面参考在图1到8中图解的实施例描述的许多组件。由于在上面已经参考其它附图描述了根据图9中图解的实施例的测量系统900的组件、包括组件之间的耦合和组件的功能性，因此在图9中示出的实施例的分离的描述目前居先。

图10图解根据一些实施例的例如在测量系统900中实现的方法的流程图。

在S 10处，时钟发生器973生成时钟信号CLK，例如如在图8中所示的那样具有时钟边821。在S 15处，通信接口971从处理单元962接收用以唤醒传感器1的请求，所述传感器1例如被配置成测量温度。通信接口971向ΣΔ时钟调制器975提供位代码[001]，其对应于处理单元的请求。在S20处，ΣΔ时钟调制器975例如如在图2中所示的那样调制时钟信号CLK的占空比以便在已调制时钟信号mCLK中编码位代码[001]。在S 25处，ΣΔ时钟调制器975经由控制单元960的时钟输出端口967并且还经由电隔离屏障处的接口950将已调制时钟信号mCLK传输到传感器单元910的时钟输入端口919，所述电隔离屏障将控制器接地电势906与传感器接地电势901分离。在S 30处，仍在控制单元960处，计数器（未示出）自此以后对时钟周期计数。

在S 35处，现在在传感器单元910处，ΣΔ时钟解调器922接收已调制时钟信号mCLK以便提取被编码在已调制时钟信号mCLK中的位序列[001]。在S 40处，通信接口924从ΣΔ时钟调制器922接收位序列[001]并向输入和调制器配置模块926发出对应请求信号。仍在S 40处，输入和调制器配置模块926向多路复用器914发出选择信号。另外，输入和调制器配置模块926向输入级914发出增益设置信号。

在S 45处，根据接收自输入和调制器配置模块926的选择信号，多路复用器914选择经由传感器单元输入端口943接收自温度传感器元件942的第一模拟信号AS1并将所选择的第一模拟信号AS1转发到输入级914以及比较器983。在S 45处，比较器983将第一模拟信号AS1与在参考电压端口982处设置的阈值电压水平VTH相比较。比较器983将位信号BS = 0输出到发射器987，并且发射器987将对应的选择信号SEL输出到多路复用器990。另外，发射器987将接收自状态电路部分985的状态数据以数据状态数据信号DD输出到多路复用器990。根据一些实施例，数字状态数据信号DD延续多个时钟周期。在一些实现中，在如例如在根据在图8中图解的通用异步收发器（UART）协议的实现中所示的数据帧中传输状态数据。同时，输入级914根据接收自输入和调制器配置模块926的增益设置信号来处理所选择的第一模拟信号AS1。输入级914将经处理的模拟信号PAS提供到ΣΔ调制器916。ΣΔ调制器916将数字感测信号DS输出到多路复用器990。

在S 50处，根据接收自发射器987的选择信号SEL，多路复用器990选择接收自发射器987的状态数据。在S55处，数字状态数据信号DD经由传感器单元910的输出端口917并经由接口950被从多路复用器990传输到控制单元960的输入端口969。

在S60处，将在控制单元960处接收的数字信号从信号输入端口969提供到ΣΔ解调器966以及数据接收电路部分999。只要在S 30处计数的时钟周期的数目不超出预定的限制（例如，10个时钟周期），时钟电路部分975就将控制信号CTRL输出到数据接收电路部分999，其请求对所接收数字信号的解释，以便从所接收的数字信号中即根据所接收的数字信号事实上是数字状态数据信号DD的事实提取状态信息。相应地，数据接收电路部分999经由总线963将位字提供到处理单元962用于进一步处理，其中该位字指示传感器元件942响应于请求并处于工作状态，并且传感器元件942将立刻提供测量数据到控制单元960。

在已经完成多个时钟周期后，传感器元件942提供比在唤醒的开始处更强的信号。现在，再一次在S 45处，如果从第一传感器元件942提供的模拟信号AS1超出阈值电压水平VTH，则比较器983将位信号BS = 1输出到发射器987，并且发射器987将对应的选择信号SEL输出到多路复用器990。再一次在S 50处，根据接收自发射器987的选择信号SEL，多路复用器990选择接收自ΣΔ调制器916的数字感测信号DS。再一次在S55处，数字感测信号DS经由传感器单元910的输出端口917并经由接口950被从多路复用器990传输到控制单元960的输入端口969。

再一次在S 60处，将在控制单元960处接收的数字信号从信号输入端口969提供到ΣΔ解调器966以及数据接收电路部分999。一旦在S 30处计数的时钟周期的数目超出预定的限制（例如，如果自唤醒请求被发到传感器单元910起已经过了多于10个时钟周期），则时钟电路部分975将控制信号CTRL输出到数据接收电路部分999，其请求停止对所接收的数字信号的解释。替代地，ΣΔ解调器966经由总线963将并行数字信号提供到处理单元962用于进一步处理。因此，根据所接收的数字信号事实上是表示经处理的模拟信号PAS的数字感测信号DS的事实，控制单元960将所接收的数字信号解释为模拟信号的数字表示并从所接收的数字信号中提取测量值信息。

下面描述另外的实施例。然而，意图是仅通过权利要求及其等价物来限制本发明。

采用时钟信号调制的示例性实施例

在一方面中，本描述描述了一种供测量系统之用的方法。测量系统包括将第一接地电势与第二接地电势电分离的屏障。因此，第二接地电势可以不同于第一接地电势。该方法包括在屏障处提供的接口处，在屏障的控制器侧处接收表示时钟信号和例如包括配置信息的控制信息的时钟接收信号。该方法包括基于时钟接收信号提供至少表示控制信息的控制信号。在一些实施例中，该提供发生在屏障的传感器侧上。该方法包括从接口向屏障的传感器侧上的传感器单元传输控制信号。一些实施例包括根据控制信息操作传感器单元。一些实施例包括根据控制信息中包括的配置信息配置传感器单元。一些实施例包括基于时钟接收信号提供包括时钟信号的时钟传输信号以及将时钟传输信号传输到传感器单元。

一些实施例包括，特别是在屏障的控制器侧上，根据控制信息调制时钟信号以便获取时钟接收信号。特别地，调制时钟信号根据除定时之外的其它信息。至少一个效果可以是，在作为时钟接收信号的已调制时钟信号中，可以跨屏障与时钟信号一起传输控制信息。因此，在一些实现中，不需要额外的线。在一些实施例中，调制时钟信号包括改变时钟信号的占空比。在一些实现中，在与二元表示（即，在一些实现中，特别是控制信息的二元表示）相关联的至少两个预定的占空比值之间执行该改变。例如，可以将值为0.3的占空比调制成值为0.7的占空比，并且反之亦然。在一些实施例中，可以将位值与各占空比值相关联，例如，位值零与0.7的占空比相关联以及位值一与0.3的占空比相关联，或反之亦然。或者又例如，可以将0.4的占空比调制成0.6，并且反之亦然。其它调制可以是非对称的，诸如将0.3的占空比调制成0.6，并且反之亦然。在一些实施例中，调制包括改变时钟周期的数目以形成时钟信号脉宽以便表示与时钟信号脉宽相关联的位值。

一些实施例包括，基于时钟接收信号在屏障的传感器侧上提供包括时钟信号的时钟传输信号。于是，本方法的一些实现包括从传感器单元传输时钟传输信号，传输时钟传输信号到传感器单元。

在一些实现中，传感器单元包括模数转换器。一些实施例包括在模数转换器处提供模拟感测信号。另外，一些实现包括基于时钟信号对模数转换器时控。一些实现包括将模拟感测信号转换成数字感测信号。在一些实施例中，模数转换器被用在该转换中。

一些实施例包括将模数转换器参考至传感器单元参考电压。一些实施例包括将控制单元参考至控制单元参考电压。在一些实现中，传感器单元参考电压不同于控制单元参考电压。在一些实施例中，根据和/或基于控制信息中包括的配置信息来执行以下中的至少一个：接收模拟感测信号；将模拟感测信号转换成数字感测信号；将数字感测信号传输到接口。

一些实施例包括将数字感测信号从屏障的传感器侧传输到接口。一些实施例包括将数字感测信号从接口传输到屏障的控制器侧。至少一个效果可以是跨屏障即从模数转换器经由接口传输数字感测信号到控制单元。

在另一方面中，本描述描述了供包括屏障的测量系统之用的接口，所述屏障将屏障的传感器侧上的第一接地电势与屏障的控制器侧上的第二接地电势电分离。接口的一些实施例包括第一接收端子，其被配置成从屏障的传感器侧上的传感器单元接收数字接收信号，其中所述接口被配置成提供表示数字接收信号（即，由数字接收信号承载或以其它方式表示的信息）的数字传输信号。另外，所述接口包括第一传输端子，其被配置成将数字传输信号传输到屏障的控制器侧上的控制单元。在一些实施例中，至少一个效果可以是，接口被配置成从被参考至第一参考电压的屏障的传感器侧接收数字接收信号，以及接口还被配置成跨屏障将传输信号转发至被偏置在第二参考电压处的屏障的控制器侧。一些实施例包括第二接收端子，其被配置成从屏障的控制器侧接收时钟接收信号。在一些实施例中，接口被配置成基于时钟接收信号提供包括以时钟接收信号提供的控制信息的时钟传输信号。一些实施例包括第二传输端子，其被配置成将控制传输信号从接口传输到传感器单元。在一些实施例中，接口被配置成从时钟接收信号中提取诸如配置信息的控制信息。至少一个效果可以是接口可以解释如果有的话以时钟接收信号提供的控制信息。在一些实施例中，至少一个效果可以是接口可以与未被配置成使用控制信息的常规模数转换器合作，同时接口将控制信息提供到传感器单元，而不管传感器单元是否解释信息。例如，在一些实施例中，接口广播由时钟传输信号表示的控制信息。在一些实施例中，传感器单元使用以时钟传输信号提供的时钟信号例如来对ΣΔ转换器的操作定时，但不使用以时钟传输信号提供的任何控制信息。

在一些实施例中，接口被配置成基于时钟接收信号提供表示控制信息的控制传输信号。至少一个效果可以是，使用控制传输信号，接口可以将例如从屏障的控制器侧上的控制单元接收的配置信息提供到屏障的传感器侧上的传感器单元。特别地，如同控制信息，接口可以提供配置信息供被包括在传感器单元中的模数转换器的操作之用。

在一些实施例中，接口被配置成提供控制传输信号以便表示时钟信号和控制信息两者。至少一个效果可以是，传输时钟传输信号，时钟信号和控制信息（特别是配置信息）两者都可以在一条线上被传输。

一些实施例包括第三传输端子，其被配置成与时钟传输信号分离地传输控制传输信号。至少一个效果可以是屏障的传感器侧上的另一接收器可以接收控制传输信号。因此，例如，在另一接收器是传感器单元的设置寄存器的情况下，可以将控制信息传输到传感器单元以便根据在控制信息中包括的设置信息来设置设置寄存器。

在一些实施例中，接口被配置成例如通过解调时钟接收信号从时钟接收信号中提取控制信息。在一些实施例中，接口被配置成通过解释被包括在时钟接收信号中的脉宽从时钟接收信号中提取控制信息。在一些实施例中，接口被配置成通过解释时钟接收信号的占空比从时钟接收信号中提取控制信息。在一些实现中，所提取的控制信息是供配置传感器单元之用的配置信息。

在一些实施例中，接口被配置成形成时钟传输信号以便排除控制传输信息。至少一个效果可以是接口可以与需要预定的时钟信号形状的常规传感器单元合作。

在一些实施例中，屏障的传感器侧上的第一接收端子被配置成被参考至传感器侧参考电压（诸如第一接地电势，在本文中也被称为传感器侧接地电势），而第一传输端子被配置成被参考至控制器侧参考电压（诸如第二接地电势，本文中也被称为控制器接地电势）。在一些实施例中，第二接收端子被配置成在控制器侧参考电压处被偏置，并且第二传输端子被配置成被参考至传感器侧参考电压。至少一个效果可以是接口保持控制器侧与传感器侧电分离以便特别地在控制器侧处实现对在传感器侧处的参考电压的变化有抵抗力的操作。

在另一方面中，本描述描述了供测量系统之用的控制单元，所述测量系统包括将控制器侧参考电压与传感器侧参考电压电分离的屏障。控制单元被配置成以控制器侧参考电压操作，以及处理由至少一个传感器单元获得和/或从至少一个传感器单元接收的数据。控制单元还被配置用于耦合到接口，所述接口被提供在屏障处并被配置成跨屏障通信到以传感器侧参考电压操作的一个或多个传感器单元。控制单元还被配置用于耦合到时钟单元，所述时钟单元被耦合到接口以便向接口提供时钟信号。另外，控制单元被配置成将控制信息提供到时钟信号用于调制时钟信号以形成表示控制信息的已调制时钟信号。

在另外的方面中，本发明包括测量系统，其包括将第一参考电压与第二参考电压电分离的屏障。该测量系统被配置成供测量数据的采集之用。测量系统包括控制单元，其被配置成采用控制器侧参考电压（诸如控制器侧接地电势）操作。在一些实施例中，控制单元被配置成处理例如由至少一个传感器单元获得的数据。测量系统还包括被耦合到控制单元的接口。另外，接口被配置成耦合到以传感器侧参考电压（诸如传感器侧接地电势）操作的一个或多个传感器单元。测量系统被配置成将时钟信号提供到接口。一些实施例包括被耦合到接口的时钟单元。在一些实施例中，时钟单元被配置成将时钟信号提供到接口。在一些实施例中，接口被配置成基于时钟信号提供控制传输信号。在一些实施例中，控制单元被配置成将控制信息提供到时钟单元。在一些实施例中，时钟单元被配置成在接口处提供时钟接收信号，其被形成以便在被提供到接口的时钟接收信号中包括时钟信号和控制信息两者。在一些实施例中，控制单元被配置成通过根据除定时之外的其它信息调制时钟信号来形成时钟接收信号。在一些实施例中，该调制包括改变ΣΔ时钟周期的数目以形成与控制信息的二元表示相关联的时钟信号脉宽，即，在一些实施例中，以便表示位值。

在又一方面中，本公开包括供测量数据的采集之用的传感器单元。传感器单元包括模数转换器，其被配置成将模拟感测信号转换成数字感测信号。在一些实施例中，传感器单元被配置成接收时钟接收信号。传感器单元被配置成从时钟接收信号中提取时钟信号。在一些实施例中，传感器单元被配置成从时钟接收信号中提取控制信息。在一些实施例中，传感器单元被配置成根据被包括在控制信息中的配置信息来配置模数转换器。至少一个效果可以是传感器单元可以被配置成切换数据采集以便实现采集与不同物理量相关的数据。例如，传感器单元可以被配置成在检测温度和电流之间切换。

在仍另一方面中，本描述包括用于存储指令的介质，所述指令在被执行时使一个或多个处理器执行供测量数据的采集之用的方法的步骤。该方法包括：在接口处接收时钟接收信号；基于时钟接收信号提供表示被包括在时钟接收信号中的控制信息的的时钟传输信号；将控制传输信号传输到模数转换器；以及根据控制信息设置模数转换器。

采用多数据类型传输的示例性实施例

本描述描述了一种供测量系统之用的方法。该系统包括传感器单元。不需将系统中包括的传感器单元的数目限制为一。在一些实施例中，该系统包括多个传感器单元。测量系统包括控制单元。在一些实现中，控制单元被配置成处理由传感器单元提供的数据。在一些实施例中，传感器单元被配置成检测量、特别是诸如加速度、电流（特别是相电流）、电压等等的物理量。在一些实施例中，传感器单元被配置成形成表示该量的传感器数据信号。要将该传感器数据信号从传感器单元传输到控制单元。在一些实施例中，该方法包括在控制单元处接收数据接收信号。在一些实施例中，数据接收信号是由传感器单元提供的传感器数据信号。在一些实施例中，该方法包括将数据接收信号解释成至少以下中的一个：传感器数据信号和另一数据信号。在一些实施例中，解释是选择预定的解释并且该选择基于预定的选择判据。至少一个效果可以是数据接收信号的解释可以将用以表示多种可能类型的信息之中的一种类型的信息的数据接收信号的似真性纳入考虑。

在一些实施例中，该解释基于数据接收信号所固有的属性信息。至少一个效果可以是数据接收信号的解释可以将数据接收信号中的不同类型信息表示纳入考虑。例如，第一类型的信息表示可以是量的粗略的低位数表示，而第二类型的信息表示是量的更精确的高位数表示。在一些实施例中，低位数表示被提供为指示正被检测的量超出预定的阈值的单个位表示。至少一个效果还可以是可以避免从传感器单元到控制单元的包括属性信息的开销（overhead）的传输。特别是在其中用以传输信息的带宽使用非常受限的实施例中，可以将带宽的使用约束到仅传输有效负载。因此，至少一个效果可以是单个数据信号可以被用于传送关于多个参数的信息。例如，在参数是传感器控制的情况下，信息被解释为传感器控制信息。例如，在参数是第一量的测量的情况下，信息被解释为第一量的所检测的值。例如，在参数是第二量的测量的情况下，信息被解释为第二量的所检测的值。至少一个效果可以是单个数据信号可以被用于以不同的精度水平来传送关于同一参数的信息。又例如，在参数是具有第一精度水平的所测量的量的表示的情况下，信息被解释为具有第一精度水平的所测量的量的数字表示；例如，1位表示被解释为低精度数字表示。例如，在参数是具有第二精度水平的所测量的量的表示的情况下，信息被解释为具有第二精度水平的所测量的量的数字表示；例如，多位表示被解释为高精度数字表示。因此，在一些情况中，可以在传感器单元的启动时以低精度水平快速地检测量，而具有相对更高精度水平的测量可能要求距启动或唤醒更长的时间。相应地，在启动时，通过粗略的数字表示充分地表示量，而在稍后阶段处通过高精度数字表示更适当地表示量。因此，单个数据信号首先可以在稍后被用于传输高精度测量的结果之前被用于传输低精度测量的结果。

在一些实施例中，属性信息是时间信息。在一些实施例中，时间信息是当控制信号被发送到传感器单元时的时间点和当接收数据接收信号时的时间点之间的间隔的持续时间。至少一个效果可以是时间信息可以被用于暗示似真性。例如，在唤醒请求被发送到被假定为处于实质上非操作的睡眠状态或其它低功率模式的传感器单元的情况下，并且在非常短的时间之后接受到数据接收信号的情况下，似乎合理的是传感器单元还没通过传输任何有意义的测量数据进行响应，因为传感器单元需要时间来从低功率模式中的操作的睡眠状态转换成在完全功率模式中的操作的操作状态。在一些实施例中，转换时间间隔被预定为对于传感器单元从第一状态转换成不同于第一状态的操作状态来说足够大。在一些实施例中，第一状态是降低的功率模式并且控制信号指示唤醒请求。

在一些实施例中，属性信息是采用数据接收信号接收的位模式。至少一个效果可以是在具有单个数据信号线的系统中可以特别有效地传输与多个参数相关的信息。在一些实施例中，属性信息是由数据接收信号表示的值。至少一个效果可以是如果数据接收信号被解释成表示第一数据类型的值，则数据接收信号将提供难以置信的值（例如，负标量速度值），数据接收信号可以似真地被解释成表示第二数据类型（例如，摄氏度中的负温度）的值。

在另一方面中本文中公开的是供测量数据采集之用的传感器单元，其包括第一模数转换器，其被配置成输出得自模拟感测信号的第一分辨率数字感测信号，以及第二模数转换器，其被配置成输出得自模拟感测信号的第二分辨率数字感测信号。传感器单元被配置成例如依赖于满足了预定的条件而选择性地传输第一分辨率数字感测信号或者第二分辨率数字感测信号。假定在开启传感器单元操作时第一分辨率数字感测信号可以比作为所检测量的真实表示的第二分辨率数字感测信号更快速地被生成为所检测量的真实表示，则至少一个效果可以是通过使用第一模数转换器，传感器单元可以在其能够通过使用第二模数转换器以高分辨率提供所检测量的真实表示之前快速地提供所检测量的真实表示（即使是低分辨率的）。

在一些实施例中，第一模数转换器被提供为比较器，其被配置成将模拟感测信号与阈值相比较。在一些实施例中，第一分辨率数字感测信号是一位比较结果信号。在一些实施例中，将诸如传感器单元状态信息的其它信息折到一个位比较结果信号上。例如，在比较位值为1以指示传感器单元还未准备好用于高分辨率测量，但是传感器单元操作和/或物理量正被检测的情况下，诸如与在测量中使用的传感器元件或换能器相关联的识别令牌的配置数据与比较位值1进行或操作或以其它方式与比较位值1结合并被传输到控制单元。在一些实施例中，第二分辨率数字感测信号包括得自模拟感测信号的多位表示。在一些实施例中，第一模数转换器形成第二模数转换器的结构部分；例如，第一模数转换器形成第二模数转换器的最有效的位部分。在一些实施例中，传感器单元被配置成在启动时的预定的间隔期间、在传输第二分辨率数字感测信号之前传输1位比较结果信号。

在一些实施例中，测量系统包括屏障，其将诸如第一接地电势的第一参考电压与诸如第二接地电势的第二参考电压电分离。传感器单元被提供在屏障的传感器侧上，而控制单元被提供在屏障的控制器侧上。在屏障处提供通信接口。在一些实施例中，传感器单元经由在屏障处的通信接口向控制单元传输状态数据信号和第二数字感测信号。在一些实施例中，控制单元经由在屏障处的通信接口向传感器单元传输控制信息和/或时钟信号。在又一方面中，本描述公开了供测量数据的采集之用的传感器单元。传感器单元包括模数转换器，其被配置成输出得自模拟感测信号的第一分辨率数字感测信号。传感器单元还包括第二模数转换器，其被配置成将输出得自模拟感测信号的第二分辨率数字感测信号。传感器单元被配置成选择性地传输第一分辨率数字感测信号或者第二分辨率数字感测信号。

在一些实施例中，第一模数转换器被提供为比较器，其被配置成将模拟感测信号与阈值相比较。在一些实施例中，第一分辨率数字感测信号是一位比较结果信号。在一些实现中，传感器单元被配置成在传感器单元的启动或唤醒时的预定的间隔期间、在传输第二分辨率数字感测信号之前传输一位比较结果信号。在一些实施例中，第二分辨率数字感测信号包括得自模拟感测信号的多位表示。

在另一方面中本文中公开的是传感器单元，其包括被配置成输出得自模拟感测信号的数字感测信号的模数转换器，被配置成从状态信息导出状态数据信号的控制电路。在一些实施例中，状态信息涉及传感器单元的状态，例如，涉及设置和/或模数转换器的配置。控制电路部分还被配置成接收操作信息并基于该操作信息导出选择信号。传感器单元还包括传输选择单元，例如多路复用器，其被配置成接收选择信号。在一些实施例中，传输选择单元被配置成基于操作信息数据信号形成传输选择信号，其指示状态数据信号或数字感测信号。至少一个效果可以是，例如用于串行通信的给定的传输设施和/或传输介质诸如线缆可以被用于代替数字感测信号传输状态数据，例如当数字感测信号不太可能表示任何有意义的数据时，例如在模数转换器的初始化期间。在一些实现中，状态数据信号包括将模拟感测信号与参考信号相比较的结果。在一些实施例中，参考信号被提供为预定的阈值电压水平。

在一些实施例中，传输选择单元被配置成接收数字感测信号和状态数据信号。在一些实施例中，接收数字感测信号和接收状态数据信号可以独立于彼此，特别地，在此类实施例的一些实现中，两个信号的接收可以同时地发生。

在一些实施例中，传输选择单元被配置成根据传输选择信号来输出状态数据信号或数字感测信号作为传感器单元输出信号。

在一些实施例中，传感器单元被配置用于耦合到至测量系统控制单元的接口。至少一个效果可以是，在接口被配置成将测量系统控制单元与传感器单元电分离的情况下，传感器单元可以以传感器参考电压操作而测量系统控制单元可以以控制单元参考电压操作。在其中的一些实现中，传感器参考电压和控制单元参考电压可以相对于彼此独立地浮动和/或任意地改变。在一些实施例中，传感器单元被配置成将传感器单元输出信号提供到接口。

在一些实施例中，传感器单元被配置成从接口接收时钟接收信号。在一些实施例中，传感器单元被配置成从时钟接收信号中提取时钟信号供模数转换器的操作之用。在一些实施例中，传感器单元被配置成从时钟接收信号中提取控制信息。在一些实施例中，传感器单元被配置成根据控制信息来配置模数转换器。

在仍另一方面中，本描述描述了供测量数据采集之用的装置。该装置包括被配置成被耦合到至传感器单元的接口的鉴别器单元。其中，鉴别器单元被配置成从接口接收数字信号。在一些实施例中，鉴别器单元还被配置成鉴别例如表示关于传感器单元的状态的信息的状态数据信号与在接收自接口的数字信号中包括的数字感测信号。装置还包括处理单元，其被耦合到鉴别器单元并被配置成处理数字感测信号。

在一些实施例中，处理单元被配置成从状态数据信号中提取状态数据。

在一些实施例中，鉴别器单元被配置成以时间信息、数字信号中包括的位模式、以及由数字信号表示的位值中的至少一个作为鉴别的基础。至少一个效果可以是，该鉴别可以基于接收自接口的数字信号的外观。在一些实施例中，时间信息是与在装置例如使用接口将控制信号导向传感器单元时的时间点的差。至少一个效果可以是，控制信号可以被用于发起传感器单元的重新配置或用于使传感器单元从第一操作模式转换成第二操作模式。例如，控制信号可以指示传感器单元从低或降低功率模式（例如，空闲模式或睡眠状态）唤醒并进入完全功率模式（例如，操作模式或状态）的请求。在一些实施例中，差被预定为对于传感器单元从第一状态转换成不同于第一状态的操作状态来说足够大。至少一个效果可以是，差可以被预定为对于传感器单元从低功率模式转换成完全功率模式来说足够大。

在又一方面中，本描述描述了供测量数据的采集之用的测量系统。测量系统包括至少一个传感器单元，其被配置成基于所检测的量形成模拟感测信号以及基于模拟感测信号提供数字数据信号。测量系统包括被耦合到至少一个传感器单元并被配置成接收数字数据信号的接口、被配置成从在鉴别器处接收的数字数据信号提取数字感测信号的鉴别器单元、以及被耦合到接口并被配置成从接口接收数字感测信号的处理单元。在一些实施例中，鉴别器单元被耦合到控制单元并被配置成从在鉴别器处接收的数字数据信号中包括的状态数据信号中提取状态数据。状态数据例如包括设置信息、配置信息、电压供应信息、耦合的传感器元件识别信息和/或在传感器单元处使用的输入级增益信息。至少一个效果可以是处理单元可以在处理数字数据信号中使用状态数据。

一些实施例包括时钟单元，其被耦合到接口并被配置成经由接口传输表示时钟信号的时钟传输信号。在一些实施例中，时钟单元被配置成形成时钟传输信号以便表示除时钟信号之外的控制信息，诸如配置请求和/或设置值。

在仍另外的方面中，本描述描述了用于存储指令的介质，所述指令当被执行时使一个或多个处理器执行供测量数据采集之用的方法的步骤。该方法包括，在控制单元处接收由传感器单元提供的数据接收信号，所述传感器单元被配置成检测量并形成对应于数据接收信号的传感器数据信号。该方法还包括解释数据接收信号以表示至少以下中的一个：传感器数据信号和另一数据信号，其中该解释基于数据接收信号所固有的属性信息。在一些实施例中，属性信息是与当控制信号被发送到传感器单元时的时间点的差。在一些实施例中，差被预定为对于传感器单元从低功率模式转换成高功率模式来说足够大。在一些实施例中，属性信息是由数据接收信号表示的值。

其它实施例包括用于执行本文中描述的方法之一的计算机程序，其被存储在机器可读数据载体上。一个实施例是数据载体（或数字存储介质、或计算机可读介质），其包括被记录在其上的用于执行本文中描述的方法之一的计算机程序。数据载体、数字存储介质或所记录的介质典型地是有形的和/或非暂时性的。

如在本文中使用的，“提取时钟信号和/或提取另一信号”，特别是在时钟信号和另一信号被多路复用或交织的情况下，不在每个情况中都要求一个与另一个的分离，而是例如通过放大时钟接收信号以形成传输信号来包括时钟接收信号的线性处理。

可以通过（或使用）硬件装置来执行本文中描述的一些或所有方法步骤，如同例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，可以使用可编程逻辑设备（例如，现场可编程门阵列）来执行本文中描述的方法的功能性中的一些或所有。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器合作以便执行本文中描述的方法之一。

一般而言，可以通过任何硬件装置来执行该方法。

可以部分地或全部地在使用逻辑电路或VLSI设计的硬件中实现所公开的布置。

如在本文中使用的，连接元件的各种链路（包括通信信道）可以是有线或无线链路、或其任何结合、或能够提供和/或传送数据到所连接的元件和从所连接的元件提供和/或传送数据的任何其它已知的或稍后开发的（一个或多个）元件。

如在文本中使用的，术语“单元”或“模块”可以指代能够执行与该元件相关联的功能性的任何已知的或稍后开发的硬件、软件、固件、或其结合。

如在文本中使用的，词语“端口”表示导线或被配置成链接所耦合的组件的其它电路元件或电路。在一些实现中，本质上可以将两个端子（即第一端子和第二端子）实现成并置和/或形成在一个物理结构中，例如作为信号总线的单个部分。

如在文本中使用的，词语“示例性”意味着用作示例、实例或说明。本文中描述为“示例性”的任何方面或设计不一定被解释为相对于其它方面或设计优选的或有利的。相反地，词语示例性的使用意图以具体方式呈现概念和技术。

如在文本中使用的，术语“技术”例如可以指代一个或多个设备、装置、系统、方法、制品、和/或计算机可读指令，如由本文中描述的上下文所指示的那样。

如在文本中使用的，冠词“一”和“一个”应一般性地被解释成意味着“一个或多个”，除非另外指明或根据上下文清楚地被指向单数形式。

如在文本中使用的，术语“或”意图是意味着包括的“或”而不是排他的“或”。

如在文本中使用的，诸如“第一”、“第二”等等的术语也被用于描述各种元件、区域、区段等等，并且也不意图为限制性的。

如在文本中使用的，术语“低分辨率”和“高分辨率”意味着相对于彼此。因此，“低分辨率”意味着不如高分辨率高，并且“高分辨率”意味着不如低分辨率低。

如在文本中使用的，术语“被耦合”和“被连接”可以被用来描述各种元件如何对接。除非明确地陈述或至少另外暗示，否则各种元件的此类描述的对接可以是直接的或者是间接的。

如在文本中使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”、“带有”或其变体以及相似的术语是意图为包括的开放式术语。这些术语指示所陈述的元件或特征的存在，但是不排除另外的元件或特征。

如在文本中使用的，词语“收发器”意味着发射器功能性和接收器功能性的集合。在一些实现中，将发射器功能性和接收器功能性并置在单个装置（诸如单个电路）中，但是发射器功能性和接收器功能性不一定需要被并置。

以其描述实施例/实现和方法/过程的顺序不意图被解释为限制，并且可以结合任何数目的所描述的实现和过程。

按照示例性实施例来描述本文中的实现。然而，应领会的是，可以分离地主张实现的单独方面并且可以结合各种实施例的特征中的一个或多个。

本文中讨论的示例性实现/实施例可以具有各种并置的组件；然而，应领会的是，可以将布置的组件结合到一个或多个装置中。

在一些实例中，省略或简化了公知特征以使示例性实现的描述变得明晰。

虽然已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是这些方面还表示对应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面还表示对应的装置的对应的块或项或特征的描述。

虽然本文中图解并描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将领会的是，可以用各种替换和/或等价实现来替代所示出并描述的具体实施例而不脱离本发明的范围。本申请意图覆盖本文中讨论的具体实施例的任何改编或变化。

Claims (19)

1.一种供测量系统之用的方法，所述测量系统包括将第一接地电势与第二接地电势电分离的屏障，所述方法包括

- 在所述屏障处提供的接口处，在所述屏障的控制器侧处接收表示时钟信号和控制信息的时钟接收信号，其中所述接口和所述屏障以电气方式位于具有所述第一接地电势的传感器单元与具有所述第二接地电势的控制器之间，

- 基于所述时钟接收信号提供至少表示所述控制信息的控制信号，

- 根据控制信息调制所述时钟信号以便获取所述时钟接收信号，其中，调制所述时钟信号包括在与所述控制信息的二元表示相关联的至少两个预定的占空比值之间改变所述时钟信号的占空比，

- 从所述接口向所述屏障的传感器侧上的传感器单元传输所述控制信号，以及

- 根据所述控制信息操作所述传感器单元。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，调制包括改变时钟周期的数目以形成具有宽度的时钟信号脉冲以便表示与所述宽度相关联的位值。

3.根据权利要求1所述的方法，包括

- 基于所述时钟接收信号在所述屏障的传感器侧上提供包括所述时钟信号的时钟传输信号，以及

- 将所述时钟传输信号传输到所述传感器单元。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述传感器单元包括模数转换器，所述方法包括

- 在所述模数转换器处提供模拟感测信号，

- 基于所述时钟信号对所述模数转换器时控，以及

- 将所述模拟感测信号转换成数字感测信号，其中所述模数转换器被用在转换中。

5.根据权利要求4所述的方法，包括

- 将所述模数转换器参考至传感器单元参考电压，以及

- 将控制单元参考至控制单元参考电压，

其中所述传感器单元参考电压不同于所述控制单元参考电压。

6.根据权利要求4所述的方法，还包括

- 从所述模数转换器，将所述数字感测信号从所述屏障的传感器侧经由所述接口传输到所述屏障的控制器侧。

7.一种供包括屏障的测量系统之用的接口，所述屏障将所述屏障的传感器侧上的第一接地电势与所述屏障的控制器侧上的第二接地电势电分离，所述接口包括

第一接收端子，其被配置成从所述屏障的传感器侧上的传感器单元接收数字接收信号，其中所述接口被配置成提供表示所述数字接收信号的数字传输信号；

第一传输端子，其被配置成将所述数字传输信号传输到所述屏障的控制器侧上的控制单元；

第二接收端子，其被配置成从所述屏障的控制器侧接收时钟接收信号，其中所述接口被配置成基于所述时钟接收信号提供包括以所述时钟接收信号提供的控制信息的控制传输信号；以及

第二传输端子，其被配置成将所述控制传输信号传输到所述传感器单元，

其中所述接口被配置成，以便从所述时钟接收信号中提取所述控制信息，以解释所述时钟接收信号的占空比。

8.根据权利要求7所述的接口，

其中所述接口被配置成基于所述时钟接收信号将时钟传输信号传输到所述传感器单元，所述时钟传输信号表示以所述时钟接收信号提供的时钟信号。

9.根据权利要求8所述的接口，

其中所述接口被配置成提供所述控制传输信号以便表示所述控制信息和所述时钟信号两者。

10.根据权利要求8所述的接口，

其中所述接口被配置成执行包括以下的组中的一个：

解调所述时钟接收信号；以及

解释被包括在所述时钟接收信号中的脉宽。

11.根据权利要求8所述的接口，

其中所述接口被配置成提供所述时钟传输信号以便排除所述控制传输信号。

12.根据权利要求11所述的接口，

还包括第三传输端子，其被配置成与所述时钟传输信号分离地传输所述控制传输信号。

13.根据权利要求7所述的接口，

其中在所述屏障的传感器侧上的所述第一接收端子被配置成被参考至第一接地电势作为传感器侧参考电压，并且所述屏障的控制器侧上的所述第一传输端子被配置成被参考至第二接地电势作为控制器侧参考电压。

14.根据权利要求7所述的接口，

其中所述第二接收端子被配置成被参考至所述第二接地电势作为控制器侧参考电压，并且所述第二传输端子被配置成被参考至所述第一接地电势作为传感器侧参考电压。

15.一种供测量系统之用的控制单元，所述测量系统包括将控制器侧参考电压与传感器侧参考电压电分离的屏障，

其中所述控制单元被配置成处理由至少一个传感器单元获得的数据，

其中所述控制单元还被配置用于耦合到接口，所述接口被配置成跨所述屏障通信到以传感器侧参考电压操作的一个或多个传感器单元，

其中所述控制单元还被配置用于耦合到时钟单元，所述时钟单元被耦合到所述接口以便向所述接口提供时钟信号，

其中所述控制单元被配置成将控制信息提供到所述时钟单元用于调制所述时钟信号以形成表示所述控制信息的已调制时钟信号，其中，调制所述时钟信号包括在与所述控制信息的二元表示相关联的至少两个预定的占空比值之间改变所述时钟信号的占空比。

16.根据权利要求15所述的控制单元，

其中所述控制单元被配置成以控制器侧参考电压操作，

其中所述一个或多个传感器单元被配置成以传感器侧参考电压操作，以及

其中所述控制器侧参考电压和/或所述传感器侧参考电压独立于彼此和/或能够随时间改变。

17.一种包括将第一参考电压与第二参考电压电分离的屏障的测量系统，所述测量系统被配置成供测量数据的采集之用，

所述测量系统包括控制单元，其被配置成以第二参考电压操作并处理由至少一个传感器单元获得的数据；

所述测量系统包括接口，其被提供在所述屏障处并被耦合到所述控制单元，

其中所述接口被配置成耦合到以第一参考电压操作的一个或多个传感器单元；以及

所述测量系统还包括时钟单元，其被耦合到所述接口并被配置成向所述接口提供时钟信号，

其中所述时钟单元被配置成通过改变ΣΔ时钟周期的数目以形成与控制信息的二元表示相关联的时钟信号脉宽来调制所述时钟信号。

18.根据权利要求17所述的测量系统，

其中所述接口被配置成基于所述时钟信号提供时钟传输信号用于传输到所述一个或多个传感器单元，

其中所述控制单元被配置成将控制信息提供到所述时钟单元，以及

其中所述时钟单元被配置成调制所述时钟信号以便表示所述控制信息。

19.一种供测量数据采集之用的传感器单元，包括

- 模数转换器，其被配置成将模拟感测信号转换成数字感测信号，

其中所述传感器单元被配置成

通过在屏障处提供的接口接收时钟接收信号，其中所述屏障将控制器侧参考电压与传感器侧参考电压电分离，

从所述时钟接收信号中提取时钟信号以供所述模数转换器的操作之用，以及

从所述时钟接收信号中提取控制信息，用于调制所述时钟信号，其中，调制所述时钟信号包括在与所述控制信息的二元表示相关联的至少两个预定的占空比值之间改变所述时钟信号的占空比，

其中所述传感器单元被配置成根据所述控制信息来配置所述模数转换器。

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