CN108289003B - 用于高速传感器接口的同步机构 - Google Patents

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Abstract

传感器可以基于由传感器接收的一组同步信号确定采样模式。采样模式可以标识用于接收即将来临的同步信号的预期时间。传感器可以基于采样模式触发与即将来临的同步信号相关联的传感器操作的执行。可以在接收即将来临的同步信号之前触发传感器操作的执行。

Description

用于高速传感器接口的同步机构
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119要求享有2017年1月10日提交的美国临时专利申请序列号62/444,687的优先权，该申请的内容在此通过全文引用的方式并入本文。
背景技术
传感器(例如速度传感器、位置传感器、角度传感器、温度传感器、电流传感器等等)可以用于通过例如作为在机械域和电气域之间接口操作而在机电系统中提供反馈信息。在一些情形中，传感器的物理位置取决于机电系统的机械约束，诸如可应用的物理空间，对于感测目标(例如目标车轮、轴杆端部等等)的可访问性。因此，在一些应用中，传感器无法与电子控制单元(ECU)集成并且需要作为经由有线接口连接至ECU的独立(也即远程)传感器而工作。
发明内容
根据一些可能的实施方式，传感器可以包括用于基于由传感器所接收的一组同步信号确定采样模式的一个或多个部件，其中采样模式可以识别用于接收即将来临的同步信号的预计时间；以及基于采样模式，触发与即将来临的同步信号相关联的传感器操作的执行，其中可以在接收到即将来临的同步信号之前触发传感器操作的执行。
根据一些可能的实施方式，系统可以包括用于基于由传感器接收到的一组同步信号确定采样模式的传感器，其中采样模式可以识别预计由传感器接收到即将来临的同步信号的时间；以及基于采样模式执行与即将来临的同步信号相关联的传感器操作，其中可以执行传感器操作，从而与传感器操作相关联的传感器数据准备好在预计接收到即将来临的同步信号的时间而被发送。
根据一些可能的实施方式，方法可以包括基于接收到一组同步信号而确定采样模式，其中采样模式可以识别用于接收即将来临的同步信号的预计时间；以及基于采样模式执行与即将来临，触发同步信号相关联的传感器操作，其中可以在由传感器接收到即将来临的同步信号之前触发传感器操作的执行。
附图说明
图1A和图1B是在此所述示例性实施方式的概要图；
图2是其中可以实施在此所述系统和/或方法的示例性环境；
图3是用于基于与接收同步信号相关联的采样模式触发与即将来临的同步信号相关联的传感器操作的示例性方法的流程图；
图4是与图3中所示的示例性方法相关联的示例性实施方式的图；
图5是用于选择性调节用于触发与即将来临的同步信号相关联的传感器操作的延迟时间的示例性方法的流程图；
图6是与图5中所示的示例性方法相关联的示例性实施方式的图；以及
图7是示出了在此所述的传感器系统的示例性应用的图。
具体实施方式
示例性实施方式的以下详细说明涉及附图。不同附图中的相同参考数字可以标识相同或相似的元件。
传感器和ECU之间的接口(例如远程传感器和ECU之间的有线接口)是传感器系统中的重要部件。例如，接口可以显著影响传感器系统的鲁棒性，这是因为接口对于传感器系统的总故障时间(FIT)贡献显著，并且可以通过增添制造、组装和/或维护传感器系统的成本而显著影响传感器系统的成本。作为另一示例，接口可以显著影响传感器系统的性能，这是因为接口可以作为在传感器系统中传输信息的瓶颈。
关于对性能的影响，在一些情形中，传感器系统的性能可以受限于传感器和ECU之间的连接带宽(例如可应用的总波特率)和/或同步损耗。在一些情形中，连接带宽问题可以通过引入先进连接方案而解决。然而，在传感器系统的可实现性能方面，传感器和ECU之间同步损耗仍然是主要限制。
总体而言，通过配置传感器以自动地提供(例如并未从ECU请求)传感器数据的流(在此称作连续数据流)、或者通过配置传感器以基于从ECU接收请求而提供传感器数据，可以操纵在传感器和ECU之间信息的传输。
在连续数据流的情形中，采样时间(例如当传感器对传感器信号采样的时间)和传感器数据的传输起始的时间均由传感器的时钟确定，其工作在传感器时钟域中。在此，ECU需要实时地接收传感器数据，即使ECU可以不需要传感器数据直至稍后的时间点(例如ECU将要使用传感器数据执行计算操作的稍后时间)。因此，ECU需要执行操作以将传感器数据域ECU的时钟210同步，ECU的时钟工作在不同于传感器时钟域的ECU时钟域中。
使用该方案，在传感器对传感器信号采样、与由ECU使用传感器数据之间存在可变的延迟。对于该延迟时间的贡献包括传感器在对传感器信号采样之后执行数据计算所需的时间量，在执行数据计算之后传感器发送传感器数据所需的时间量，以及在传感器数据的传输完成与由ECU使用传感器数据之间的“等待”时间的量。
由于传感器和ECU的异步操作所致(例如由于在不同时钟域中的操作所致)，延迟时间可以在传感器执行数据计算所需的时间量与发送传感器数据所需的时间量之和(在此称作传感器时间)的一倍与两倍之间变化。在传感器更新率(例如由传感器提供传感器数据的传输速率)高于ECU循环时间(例如ECU执行一个计算循环所需的时间量)的情形中，等待时间可以在零(例如当在传感器数据将要由ECU使用的时间点正好完成了传感器数据的传输时)与等于传感器时间的时间量之间变化。如果传感器时间是ECU循环时间的整数倍，则等待时间可以理论上保持恒定。然而，由于传感器和ECU时钟域的容差所致，整数倍将不是恒定的，并且因此等待时间将改变每个循环，由此引入了延迟时间的变化。
在一些情形中，可以通过提高传感器的速度(例如以便于减少执行数据计算的时间量)和/或增大接口的带宽(例如以便于减少发送传感器数据的时间量)而减少延迟时间。在此，如果传感器系统的动态是已知的，则可以通过在ECU中实施估算算法而补偿由不同操作条件引起的传感器时间偏差。然而，延迟时间(也即等待时间)的可变部分无法以此方式补偿。结果，用于在传感器和ECU之间传输信息的连续数据流技术可以在ECU处引入不希望的高和/或可变的同步误差量(例如对于角度传感器而言在大约0度和2.55度之间)。
配置传感器以基于从ECU接收请求而提供传感器数据(也即与连续数据流相反)可以减少或消除由传感器和ECU的时钟域引起的同步误差。例如，对于该同步方案使用传统的技术，ECU可以提供同步信号至传感器。在此，由传感器接收到同步信号引起传感器对传感器信号采样，执行数据计算，并且随后发送传感器数据至ECU。在该情形中，在由ECU所解码的传感器数据中没有同步误差(例如因为基于由ECU提供的同步信号而将传感器与ECU同步)。然而，该传统技术具有许多缺点。
传统技术的一个缺点在于，传感器接口总线的利用率相对较低，这是因为在当传感器对传感器信号采样并执行数据计算时的时间段期间，在总线上没有通信。这也导致对于给定接口带宽的最大可能更新速率的减小。
类似地，传统技术的另一缺点在于，因为ECU需要每次更新循环都访问传感器接口总线两次(例如一次访问以便于提供同步信号并且随后再次访问以便于接收传感器数据)，因此传感器接口总线的利用率可以降低，因为传感器接口总线需要在预计的时间点处(例如在预计传感器数据传输的时间)可用于由传感器传输。
传统技术的另一缺点在于，在由传感器发送传感器数据很久之前ECU提供同步信号。在一些情形中，该延迟在传感器系统中引入了潜在的误差。
传统技术的另外又一缺点在于，ECU需要在执行两个不同操作之间切换：与提供同步信号相关联的第一操作，以及与接收并处理传感器数据相关联的第二操作。在一些情形中，中断一个操作(例如第二操作)以切换至另一操作(例如第一操作)可以要求由ECU消耗计算能力，并且因此当可能时应该避免。
传统技术的另一缺点是对于可实现的传感器更新速率的限制。例如，在一些传感器系统中(例如用于驱动应用的转子位置传感器)，可以需要相对较高的传感器更新速率(例如每隔33微秒(μs)一次完整的传感器数据的传输)。在此，传感器更新速率受到与接收同步信号相关联的延迟量、用于采样传感器信号的时间量、用于执行计算的时间量、以及用于发送传感器数据的时间量的影响。在使用上述传统同步技术的典型传感器中，更新速率可以例如是大约每45μs(或更差)进行一次完整传输。因此，无法使用传统的同步技术实现相对较高的传感器更新速率。
为了使能改进的(也即与传统技术相比)传感器更新速率，可以减小发送传感器数据所需的时间量或者采样传感器信号并执行计算所需的时间量。然而，由于对传感器接口带宽的限制，无法提高传输速度，或者将达到不合理高的成本(例如物理层的改变)。类似地，尽管可以采用较快的信号处理实现采样时间和/或计算时间的减少，提高信号处理的速度也可以达到不合理高的成本(例如实施高级处理、实施并行处理、等等)。
显著地，尽管存在用于管理传感器数据传输的许多技术(例如增量接口(IIF)、串行外围接口(SPI)、单边缘半字节传输(SENT)、短脉冲宽度调制码(SPC)、脉冲宽度调制(PWM)、模拟等等)，但是这些技术无法提供可接受的接口带宽和/或对于电磁环境(EME)的免疫性，需要EME以便于由要求相对较高更新率(例如33μs或更好)的远程传感器所使用。在一些情形中，当需要相对较高更新速率时使用模拟接口。然而，尽管模拟接口可以提供可接受的更新速率，但是模拟接口具有许多缺点。例如，模拟接口可以要求额外的引线以便于促进数据传输(例如与数字接口相比额外的成本和/或复杂性)，可以对于电磁失真敏感，和/或无法与传感器系统中使用的特定数据处理技术(例如数字处理技术)兼容。进一步，模拟接口可以无法传输与传感器相关联的其他信息。例如，模拟接口可以无法传输与传感器相关联的诊断信息，诸如与自我诊断相关联的信息、温度信息、与检查传感器输入数据的范围相关联的信息(例如磁场强度)等等。
在此所述的一些实施方式提供了用于经由数字接口将传感器(例如远程传感器)与ECU同步、同时实现了改进的传感器更新速率(例如与上述传统同步技术相比)的技术。在一些实施方式中，通过基于用于预计即将来临的同步信号的自我调节触发技术而配置传感器，可以实现该改进的同步，如以下进一步详述。
图1A和图1B是在此所述示例性实施方式100的概要图。如图1A中所示，传感器经由传感器接口总线连接至ECU(例如使得传感器可以经由传感器接口总线提供传感器数据至ECU)。在示例性实施方式100中，为了将传感器与ECU同步，传感器被配置为预计同步(sync)信号(在由ECU提供该信号之前)，以便允许改进的传感器更新速率而同时实现经由数字接口的同步，如下所述。
如参考数字105所示，ECU提供(例如当传感器系统通电时)一组同步信号(例如包括第一同步信号和第二同步信号)至传感器。例如，如图所示，ECU可以提供由传感器在第一时间接收到的第一同步信号。在此，传感器可以执行传感器操作(例如采样传感器信号、计算传感器数据等)并且可以发送第一传感器数据至ECU(图1A中未示出)。ECU可以随后发送由传感器在第二(例如稍后)时间接收到的第二同步信号。同样地，传感器可以执行传感器操作并且可以发送第二传感器数据至ECU(图1A中未示出)。
如参考数字110所示，传感器可以基于接收第一同步信号和第二同步信号而预计第三(例如即将来临的)同步信号。例如，在一些实施方式中，传感器可以基于第一同步信号和第二同步信号确定与从ECU接收到的同步信号相关联的采样模式。采样模式可以例如识别在从ECU接收同步信号的给定配对之间的预计时间量。在此，基于具有从ECU接收的同步信号的采样模式，传感器可以预计第三同步信号。例如，传感器可以基于采样模式识别传感器预计从ECU接收第三同步信号的时间点。
如由参考数字115所示，传感器可以基于预计第三同步信号而触发与第三同步信号相关联的传感器操作。换言之，传感器可以在传感器从ECU接收第三同步信号之前开始执行传感器操作。
在一些实施方式中，传感器可以基于传感器预计接收第三同步信号的时间点而触发传感器操作。例如，传感器可以存储、访问或者以其它方式确定传感器执行传感器所需的时间量(例如采样传感器信号并计算传感器数据所需的时间量)。在此，因为传感器已经识别了何时预计了第三同步信号，因此传感器可以确定与第三同步信号相关联的、触发传感器操作的时间点，从而第三传感器数据准备好在接收第三同步信号的时间点处或附近处传输。因此，传感器可以在从ECU接收第三同步信号之前触发与第三同步信号相关联的传感器操作。以下参照图1B描述该技术的详细示例。
如由参考数字120所示，传感器从ECU接收第三同步信号。在此，因为传感器在接收第三同步信号之前已经触发了与第三同步信号相关联的传感器操作，第三传感器数据可以在接收第三同步信号的时间或附近准备好传输。因此，如由参考数字125所示，传感器可以提供具有减小延迟的第三传感器数据(也即几乎立即在接收了第三同步信号之后)。
图1B是进一步示出了图1A中所述示例性技术的图。出于图1B的目的，传感器已经确定出与从ECU接收同步信号相关联的采样模式(例如在接收给定同步信号和接收下一个同步信号之间的预计时间量)。
如由参考数字130所示，基于采样模式，传感器可以预计通信信号X的接收，并且因此触发与同步信号X相关联的传感器操作的执行。例如，基于采样模式，传感器可以确定依次使得传感器数据X准备好在传感器接收同步信号X的时间或附近传输，传感器将在时间tSampleX处触发传感器操作(例如传感区数据X的确定)的执行。显著地，时间tSampleX在ECU发送同步信号X的时间tSyncX之前，并且因此在传感器接收同步信号X的时间之前。如图所示，当传感器经由传感器接口总线接收同步信号X时(例如在Rx SyncX之后)传感器数据X准备好传输，并且传感器发送传感器数据X(例如紧接在接收同步信号X之后)。如图所示，在一些实施方式中，传感器可以被配置用于实施时间缓冲，以便于例如确保在接收同步信号X之前准备好传感器数据X的传输。
如由参考数字135所示，基于采样模式，传感器可以预计同步信号Y(也即下一个同步信号)的接收，并因此触发与同步信号Y相关联的传感器操作的执行。如图所示，基于采样模式，传感器可以延迟触发传感器操作的执行直至时间tSampleY以便于使得传感器数据Y在传感器接收同步信号Y时间或附近准备好传输(例如在时间tSyncY由ECU传输之后)。以此方式，减小了传感器信号的采样与对应传感器数据的传输之间的延迟量。进一步，如图所示，传感器确定传感器数据Y期间的时间段与传感器发送传感器数据X期间的时间段交叠。换言之，当发送“当前”传感器数据时可以确定“下一个”传感器数据，这允许改进的传感器更新速率，如下所述。
传感器可以以如上所述方式继续传感器数据Y的传输，如由参考数字140所示，可以以类似方式继续同步信号Z的预计以及与同步信号Z相关联的传感器数据Z的传输。以下描述关于上述方法的额外细节。
以此方式，传感器可以经由数字接口与ECU同步，并且实现了改进的传感器更新速率(例如，与上述传统的同步技术相比)。
在一些实施方式中，传感器接口总线的利用率增大，这是因为减小或消除了在使用传感器总线以用于同步信号的传输与对应传感器数据的传输之间的延迟。进一步，因为传感器接口总线可应用于由传感器传输的时间点紧接或立刻跟随同步信号的传输，因此更高效地利用了传感器接口总线。
额外的，减小了同步信号和对应的传感器数据的传输之间的时间量，这可以减小在传感器系统中误差的潜在可能性。
进一步，使用在此所述的技术，提高了可实现的传感器更新率。例如，通过预计同步信号并以上述方式触发传感器操作的执行，消除了与给定传感器循环相关联的大量延迟。就此而言，改进了传感器完成确定和发射传感器数据的循环的速率，由此促进相对高的传感器更新率(例如每隔33μs进行一次完整传输或更佳)。
如上所示，图1A和图1B仅提供作为示例。其他示例是可能的并且可以不同于参照图1A和图1B所述。
图2是其中可以实施在此所述技术和设备的示例性环境200的图。如图2中所示，环境200可以包括经由传感器接口总线215(在此称作总线215)连接至ECU 210的传感器205。
传感器205包括与用于测量一个或多个特性(例如物体的速度、物体的位置、物体的旋转角度、压力的量、温度、电流的量等等)的传感器的一个或多个部件相关联的外壳。如图所示，传感器205包括感测装置220和收发器(Tx/Rx)225。在一些实施方式中，传感器205远离ECU 210，并且因此经由总线215(例如经由有线连接)而连接至ECU 210。额外的或备选地，传感器205可以是局部传感器(例如使得传感器205经由短连接而连接至ECU 210，与相同芯片上的ECU 210集成等等)。
感测装置220包括能够执行感测功能(例如采样传感器信号，计算和/或确定传感器数据等等)的装置。在一些实施方式中，感测装置220能够执行与预计同步信号相关联的操作，将由ECU 210提供，并且触发基于预计同步信号的感测功能，如在此所述。在一些实施方式中，感测装置220可以包括一个或多个感测元件，模拟至数字转换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)、远程部件、以及使能执行感测功能和/或使能与由感测装置220预计同步信号相关联的操作的数字接口。
收发器225包括装置(例如传感器205，ECU 210)经由其可以发送并接收信息的部件。例如，收发器225可以包括差分线收发器，或类似类型装置。在一些实施方式中，收发器225包括允许传感器205经由总线215发送信息(例如传感器数据、识别了与预计同步信号相关联的延迟时间的信息、等等)至ECU 210的发送(Tx)部件，以及允许传感器205经由总线215从ECU 210接收信息(例如同步信号)的接收(Rx)部件。在一些实施方式中，收发器225可以包括用于在给定时间使能Tx部件(用以发送信息)或Rx部件(用以接收信息)的线驱动器。在一些实施方式中，传感器205可以不包括收发器225。例如，当传感器205是本地传感器时和/或当传感器205和ECU 210之间连接的长度相对较短(例如与传感器205是远程传感器的应用相比)时传感器205可以不包括收发器225。
总线215包括用于在传感器205和ECU 210之间输送信息的传感器接口总线。在一些实施方式中，总线215可以包括传感器205经由其连接至ECU 210的连接(例如包括一个或多个引线和连接器)。在一些实施方式中，总线215可以包括一组连接，每个与连接至ECU210的一个或多个传感器205相关联(例如当多个传感器205经由一个或多个总线215连接至ECU 210时)。在一些实施方式中，给定的连接可以能够从ECU 210输送信号至传感器205并从传感器205输送信号至ECU 210(例如经由相同的引线或经由不同的引线)。
ECU 210包括与基于由传感器205提供的传感器数据控制一个或多个电气系统和/或电气子系统相关联的一个或多个装置。如图所示，ECU 210可以包括收发器225和控制器(μC)230。在一些实施方式中，控制器230可以能够基于由传感器205发送的传感器数据而校准、控制、调节等一个或多个电气系统和/或电气子系统。例如，在一些实施方式中，控制器230可以包括电子/发动机控制模块(ECM)、动力传动(powertrain)系统控制模块(PCM)、传动系统控制模块(TCM)、制动控制模块(BCM或EBCM)、中央控制模块(CCM)、中央定时模块(CTM)、通用电子模块(GEM)、车体控制模块(BCM)、悬挂控制模块(SCM)、或车辆的另一电气系统或电气子系统。
如上所述，收发器225包括装置(例如传感器205、ECU 210)经由其可以发送并接收信息的部件。在一些实施方式中，收发器225包括允许ECU 210经由总线215发送信息(例如同步信号)至传感器205的Tx部件，以及允许ECU 210经由总线215从传感器205接收信息(例如传感器数据，识别了与预计同步信号相关联的延迟时间的信息，等等)的Rx部件。在一些实施方式中，收发器225可以包括用于在给定时间使能Tx部件(用以发送信息)或Rx部件(用以接收信息)的线驱动器。
图2中所示设备的数目和布置提供作为示例。实际上，与图2中所示相比，可以存在额外的装置和/或部件，较少的装置和/或部件，不同的装置和/或部件，或者不同地设置的装置和/或部件。例如，在一些实施方式中，环境200可以包括多个传感器205，每个传感器经由一个或多个相关联总线215连接至ECU 210。进一步，图2中所示两个或多个装置和/或部件可以实施在单个装置和/或部件内，或者图2中所示的单个装置和/或单个部件可以实施作为多个、分布式装置和/或部件。额外的或备选地，图2的一组装置和/或部件(例如一个或多个装置和/或部件)可以执行被描述为由图2的另一组装置和/或部件所执行的一个或多个功能。
图3是用于基于与接收同步信号相关联的采样模式触发与即将来临的同步信号相关联的传感器操作的示例性方法300的流程图。在一些实施方式中，图3的一个或多个方法步骤可以由传感器205执行。
如图3中所示，方法300可以包括基于一组接收到的同步信号确定采样模式(方框310)。例如，传感器205可以基于从ECU 210接收到的一组同步信号确定采样模式。
采样模式可以包括识别了在接收由ECU 210提供的同步信号之间的预计时间量的模式。例如，采样模式可以识别在接收给定同步信号和下一个同步信号之间预计的时间量(例如当以规则间隔预计同步信号时)。作为另一示例，采样模式可以识别在第一同步信号接收和第二同步信号的接收之间的第一预计时间量，在第二同步信号的接收和第三同步信号的接收之间的第二预计时间量，以及在第三同步信号的接收和第四同步信号的接收之间的第三预计时间量(例如当以三个不同间隔的重复序列来预计同步信号时)。
在一些实施方式中，传感器205可以基于一组同步信号确定采样模式。例如，传感器205可以在第一时间接收第一同步信号，在第二时间接收第二同步信号，以及在第三时间接收第三同步信号。在此，传感器205可以确定采样模式作为在第三时间和第二时间之间时间差与在第二时间和第一时间之间时间差的平均(例如加权平均)。额外的或备选地，传感器205可以基于识别在同步信号配对之间时间差的(例如重复)模式而确定采样模式，例如。
在一些实施方式中，传感器205可以基于接收额外的同步信号而更新和/或修改采样模式。继续上述示例，传感器205可以确定采样模式作为在第三时间和第二时间之间时间差与在第二时间和第一时间之间时间差的加权平均(例如其中第三时间和第二时间之间时间差接收比第二时间和第一时间之间时间差更多的权重)。在此，一旦在第四(例如稍后)时间接收了第四同步信号，传感器205可以通过确定在第四时间和第三时间之间时间差、第三时间和第二时间之间时间差、以及第二时间和第一时间之间时间差的加权平均而更新采样模式(例如其中第四时间和第三时间之间的时间差比第三时间和第二时间之间的时间差以及第二时间和第一时间之间的时间差接收更多权重)。
在一些实施方式中，传感器205可以确定采样模式，当例如传感器205通电、启动、重启、等等时。例如，在通电之后，传感器205可以接收第一同步信号，执行相关联传感器操作，并提供第一传感器数据。传感器205可以随后接收第二同步信号，执行相关联传感器操作，并提供第二传感器数据。在该示例中，传感器205可以基于第一同步信号的接收时间和第二同步信号的接收时间而确定(例如同时执行与第二同步信号相关联的传感器操作)采样模式。如下所述，基于采样模式，传感器205可以识别用于接收第三同步信号的预计时间，并触发与第三同步信号相关联的传感器操作(例如在接收第三同步信号之前)。在该示例中，在接收第三同步信号之后，传感器205可以基于第三同步信号的接收时间而更新、修改、重新计算采样模式，等等。
在一些实施方式中，采样模式可以用于识别用于接收即将来临的同步信号的预计时间(例如预计传感器205接收即将来临的同步信号的时间)。例如，传感器205可以基于采样模式以及接收前一个(例如最近)同步信号的时间而识别预计时间。作为特别的示例，如果传感器205在特定时间接收同步信号，则传感器205可以通过将接收由采样模式所识别的同步信号之间的时间量添加至接收同步信号的特定时间来确定与即将来临(例如下一个)同步信号相关联的预计时间。在此，将由采样模式所识别的时间量添加至接收同步信号的特定时间的结果可以识别即将来临的同步信号的预计时间。
进一步如图3中所示，方法300可以包括基于采样模式触发与即将来临的同步信号相关联的传感器操作(方框320)。例如，传感器205可以基于采样模式触发与即将来临的同步信号相关联的传感器操作。在一些实施方式中，传感器操作可以包括例如传感器信号的采样并且基于采样传感器信号而计算传感器数据(在此共同称作传感器数据的确定)。
在一些实施方式中，传感器205可以基于用于接收基于采样模式所识别的即将来临同步信号的预计时间而触发与即将来临同步信号相关联的传感器操作。例如，传感器205可以存储、访问或确定传感器205用于执行传感器操作所需的时间量(例如采样传感器信号并计算传感器数据所需的时间量)。作为特别的示例，在一些实施方式中，传感器205可以基于平均时间量确定传感器205执行传感器操作所需的时间量，与由传感器205执行传感器操作的不同循环相关联。在一些实施方式中，传感器205执行传感器操作所需的时间量可以对于每个传感器循环相对一致(例如以使得传感器205可以存储识别了时间量的信息并且重新使用信息)。
继续以上示例，传感器205可以基于采样模式确定用于接收即将来临同步信号的预计时间。在此，基于传感器205执行传感器操作所需的时间量以及用于接收即将来临同步信号的预计时间，传感器205可以确定传感器205在触发与即将来临同步信号相关联的传感器操作的执行之前应该等待的时间量(例如延迟时间)。在一些实施方式中，延迟时间可以是在发起传感器操作的另一循环之前、传感器205在完成了传感器操作的一个循环之后的时间量。在一些实施方式中，传感器205可以被配置为确定延迟时间，从而在传感器205预计接收即将来临同步信号的时间处或附近(例如在此之前)，与即将来临同步信号相关联的传感器数据准备好传输。在一些实施方式中，如图3的方框315中所示，传感器205可以在触发传感器操作的执行之前等待由延迟时间所标识的时间量。
在一些实施方式中，传感器205可以被配置用于实施在延迟时间中的时间缓冲(例如额外的时间量)以便于确保在同步信号之前、与即将来临的同步信号相关联的传感器数据准备好传输(例如以便于防止定时误差，防止传感器数据的迟到传输，改进总线215的利用、等等)。在一些实施方式中，传感器205可以被配置为自动地调节延迟时间以便于确保提供时间缓冲，如以下参照图5和图6所述。
以此方式，传感器205可以预计即将来临的传感器信号，并且在接收即将来临的同步信号之前，触发与即将来历同步信号相关联的传感器操作的执行。
进一步如图3中所示，方法300可以包括在接收即将来临的同步信号之后发送与传感器操作相关联的传感器数据。例如，在传感器205接收即将来临的同步信号之后(例如在传感器205完成传感器操作的执行之后)，传感器205可以发送与传感器操作相关联的传感器数据。在一些实施方式中，传感器数据可以包括识别了与即将来临的同步信号相关联的实际时间缓冲的信息，如在此别处所述。在一些实施方式中，在与传感器205等待另一即将来临的同步信号的时间段至少部分地交叠(也即与其同时)的时间段期间，传感器205可以发送与即将来临的同步信号相关联的传感器数据。
在一些实施方式中，如图3中所示，方法30可以与预计额外(例如稍后)同步信号相关联而重复。
尽管图3示出了方法300的示例性方框，在一些实施方式中方法300可以包括与图3中所示相比额外的方框、较少的方框、不同的方框或不同设置的方框。额外的或备选地，可以并行执行方法300的方框的两个或多个。
图4是与图3的示例性方法300相关联的示例性实施方式400的视图。为了示例性实施方式400的目的，传感器205已经基于之前接收到的同步信号而识别了采样模式，该采样模式识别了在接收由ECU210所提供的同步信号的给定配对之间的时间量。
如在图4的传感器205任务时间线的下部分中所示，传感器205已经根据采样模式基于预计同步信号X的接收而触发了与同步信号X相关联的传感器操作(CalcX)的执行。如ECU 210任务时间线所示，ECU 210在传感器205已经开始确定传感器数据X之后发送同步信号X(SyncX)。如由总线205通信时间线所示，传感器205经由总线215接收同步信号。
进一步如传感器205任务时间线的下部分所示，在传感器205接收同步信号X之前，传感器数据X准备好。因此，如由传感器205任务时间线以及总线215通信时间线的上部分所示，传感器205在接收同步信号X(TransX)之后立即发送传感器数据X。作为由ECU 210任务时间线进一步所示，ECU 210可以接收传感器数据X并且执行与传感器数据X相关联的一个或多个操作(例如预处理，场定向控制(FOC)计算，空间向量PWM(SVPW)M等等)。
进一步如传感器任务时间线的下部分所示，传感器205可以基于采样间隔预计同步信号Y(也即下一个同步信号)，并且可以在接收同步信号Y之前触发与同步信号Y相关联的传感器操作(例如SampleY和CalcY)。如图所示，传感器205可以在触发与同步信号Y之前等待特定的时间量(例如延迟时间)，从而在传感器205接收同步信号Y之前传感器数据Y准备好传输。传感器205和ECU 210可以以以上所述类似方式处理，以便于允许ECU 210接收传感器数据Y和传感器数据Z(例如与随后同步信号相关联)。
在一些实施方式中，传感器205可以调节延迟时间，以便于实施时间缓冲，该时间缓冲与确保在传感器205接收所预计同步信号时间与所预计同步信号相关联的传感器数据的给定项准备好传输相关联，如下所述。
如上所述，图4仅提供作为示例。其他示例是可能的并且可以不同于关于图4所述。
图5是用于选择性调节延迟时间以触发与即将来临的同步信号相关联的传感器操作的示例性方法500的流程图。在一些实施方式中，图5的一个或多个方法步骤可以由传感器205执行。
如图5中所示，方法500可以包括当与即将来临的同步信号相关联的传感器数据准备好传输时启动计数器(方框510)。例如，当与即将来临同步信号相关联的传感器数据准备好传输时，传感器205可以启动计数器。
在一些实施方式中，当传感器205确定用于即将来临同步信号的传感器数据时，传感器205可以启动计数器。例如，参照图4，当传感器205确定与即将来临同步信号X相关联的传感器数据X时，传感器205可以启动计数器(例如传感器205可以在传感器205任务时间线的下部分上CalcX方框的结束处、在传感器205接收同步信号X之前启动计数器)。
进一步如图5中所示，方法500可以包括当接收即将来临的同步信号时停止计数器(方框520)。例如，当接收了即将来临同步信号时传感器205可以停止计数器。
在一些实施方式中，当传感器205接收了即将来临同步信号时，传感器205可以停止计数器。例如，参照图4，当传感器205从ECU210接收同步信号X时，传感器205可以停止计数器(例如传感器205可以在总线215通信时间线上同步X方框的结束处停止计数器)。
如图5中进一步所示，方法500可以包括确定计数器的值是否匹配目标时间缓冲(方框530)。例如，传感器205可以确定计数器的值是否匹配目标时间缓冲。
计数器的值表示在与同步信号相关联的传感器数据准备好传输的时间、与接收到与发送传感器数据相关联的同步信号的时间之间的时间量。换言之，计数器的值表示在传感器数据的确定完成的时间与将要发送传感器数据的时间之间的实际时间缓冲。
目标时间缓冲识别由传感器205所实施的目标时间缓冲以便于例如确保在同步信号之前、与即将来临同步信号相关联的传感器数据准备好传输(例如以便于防止定时误差，防止传感器数据的迟到传输，改进总线215的利用等等)。在一些实施方式中，传感器205可以存储或访问识别了目标时间缓冲的信息(例如可以在传感器205上配置目标时间缓冲)。
在一些实施方式中，传感器205可以基于计数器的值与目标时间缓冲的比较而确定计数器的值(也即实际时间缓冲)是否匹配目标时间缓冲。例如，如果传感器205确定计数器的值与目标时间缓冲相差的时间量多于阈值量(例如0.2μs，0.5μs,2μs等等)，则传感器205可以确定计数器的值并未匹配目标时间缓冲。作为另一示例，如果传感器205确定计数器的值与目标时间缓冲相差的时间量小于或等于阈值量，则传感器205可以确定计数器的值匹配目标时间缓冲。
进一步如图5中所示，方法500可以包括选择性调节延迟时间，以用于基于计数器的值是否匹配目标时间缓冲而触发与另一同步信号相关联的传感器操作(方框540)。例如，传感器205可以选择性地调节延迟时间以用于基于计数器的值是否匹配目标时间缓冲触发与另一同步信号相关联的传感器操作。
在一些实施方式中，当计数器的值匹配目标时间缓冲时，选择性地调节延迟时间可以包括制止调节延迟时间。例如，如果传感器205确定计数器的值匹配目标时间缓冲，则可以无需对延迟时间的调节(例如因为由传感器205已经实施了目标时间缓冲)。
在一些实施方式中，当计数器的值并未匹配目标时间缓冲时，选择性地调节延迟时间可以包括增大或减小与触发用于另一同步信号(例如下一个同步信号)的传感器操作相关联的延迟时间。例如，如果传感器205确定计数器的值并未匹配目标时间缓冲，并且计数器的值小于目标时间缓冲(也即实际的时间缓冲比目标时间缓冲较短了多于阈值量的量)，则传感器205可以通过减小延迟时间而调节延迟时间。在此，通过减小延迟时间，传感器205引起在相对较早时间触发与另一同步信号相关联的传感器操作，当传感器205发送与另一同步信号相关联的传感器数据时这导致相对较长的实际时间缓冲。
作为另一示例，如果传感器205确定计数器的值并未匹配目标时间缓冲，并且计数器的值大于目标时间缓冲(也即实际时间缓冲不再比目标时间缓冲长了多于阈值量的时间量)，则传感器205可以通过增大延迟时间而调节延迟时间。在此，通过增大延迟时间，传感器205引起在相对较晚时间触发与另一同步信号相关联的传感器操作，当传感器205发送与另一同步信号相关联的传感器数据时这导致相对较短的实际时间缓冲。
在一些实施方式中，传感器205可以调节延迟时间，以便于引起与另一同步信号相关联的实际时间缓冲以匹配目标时间缓冲。例如，传感器205可以以如下时间量调节延迟时间，该时间量对应于在计算得到的实际时间缓冲与在传感器205上配置的目标时间缓冲之间的差值。作为另一示例，传感器205可以以特定的量调节延迟时间(例如配置在传感器205上的增量，其小于在所计算的实际时间缓冲和目标时间缓冲之间的差值)。
以此方式，传感器205可以选择性地调节延迟时间，以便于确保在同步信号之前使得与即将来临的同步信号相关联的传感器数据准备好传输，而不在传感器操作的执行与对应传感器数据的传输之间引入不希望的延迟量。
在一些实施方式中，传感器205可以发送标识了计数器值的信息(也即标识了实际时间缓冲的长度)。例如，除了发送与给定同步信号相关联的传感器数据之外，传感器205可以发送标识了计数器值的信息(例如在相同的数据输出帧中)。在一些实施方式中，标识了计数器值的信息可以由ECU 210使用以例如通过减小延迟时间抖动而改进传感器系统的精度。
尽管图5示出了方法500的示例性方框步骤，在一些实施方式中，方法500可以包括与图5中所示相比额外的方框、较少的方框、不同的方框、或不同设置的方框。
图6是与图5的示例性方法500相关联的示例性实施方式600的图。在一些实施方式中，示例性的实施方式600可以实施在如上所述感测装置220中所包括的一个或多个部件或装置中。
如图6中所示，部件605(例如置位-复位(SR)部件)可以接收指示了与即将来临同步信号相关联的传感器数据准备好传输的指示650。如进一步所示，部件605的输出被提供至也接收了时钟655的部件610(例如AND门)。在此，计数器615响应于指示650基于部件605的输出而启动，其中计数器615基于时钟655开始计数。
如进一步所示，部件605可以接收(例如在稍后时间)指示660，其指示了已经由传感器205接收了与传感器数据相关联的即将来临同步信号。在此，响应于指示660，部件605的输出改变了部件610的输出。在此，基于部件610的已改变输出，计数器615停止计数。
如进一步所示，在计数器615停止之后，计数器615输出计数器值665，其标识了在计数器615停止计数的时间处的计数器615的值。如图所示，计数器615可以提供计数器值665至部件620(例如第一比较器)并提供计数器值665至部件625(例如第二比较器)。在该示例中，部件620被配置为确定计数器值665是否比目标时间缓冲670大了多于阈值量的量，并且部件625被配置为确定计数器值665是否比目标时间缓冲670小了多于阈值量的量。如进一步所示，在一些实施方式中，计数器615可以提供计数器值665用于与传感器数据一起输出，如上所述。
继续该示例，如果部件620确定计数器值665比目标时间缓冲670大了多于阈值量的量，则部件620可以向延迟部件630提供输出，该输出与用于另一(例如下一个)同步信号的传感器操作结合引起由延迟部件630所实施的延迟时间增大(例如增加了增量tDelay++)。相反，如果部件620确定计数器值665不大于目标时间缓冲670，则部件620可以不提供该输出。
类似的,如果部件625确定计数器值665比目标时间缓冲670小了阈值量,则部件625可以向延迟部件630提供引起延迟时间减小(例如减小了增量tDelay--)的输出。相反，如果部件625确定计数器值665小于目标时间缓冲670，则部件625可以不提供该输出。
在此，延迟部件630使得传感器205根据存储在延迟部件630上的延迟时间而触发与另一同步信号相关联的传感器操作。在一些实施方式中，以上过程可以重复多个(例如连续)循环，以便于继续调节延迟时间，如果需要的话。
如上所示，图6仅提供作为示例。其他示例是可能的，并且可以不同于关于图6所述的内容。
图7是与在此所述传感器系统的示例性应用700相关联的图。如图7中所示，在此所述的传感器系统可以实施在电机控制应用中。例如，为了上述原因，ECU可以在该应用中与电机分离。因此，传感器(例如轴杆端部转子位置传感器或轴杆外转子位置传感器)无法嵌入在ECU中或位于其附近。
在该情形中，传感器可以经由数字接口与ECU同步，并且同时使用在此所述的技术而实现了改进的传感器更新速率(例如，与传统的同步技术相比)。
如上所示，图7仅提供作为示例。其他示例是可能的并且可以不同于关于图7所述。
在此所述的一些实施方式提供了用于经由数字接口将传感器(例如远程传感器)与ECU同步的设备并同时实现了改进的传感器更新速率(例如，与上述传统的同步技术相比)的技术。在一些实施方式中，可以通过基于用于预计即将来临的同步信号的自我调节触发技术配置传感器而实现该改进的同步，如以下进一步所述。
前述公开提供了示意和说明，但是并非意在是穷举性的或者将实施方式限制于所公开的精确形式。修改和变形在以上公开的教导下是可能的，或者可以从实施方式的实践而获取。
在此结合阈值描述一些实施方式。如在此所使用的，满足阈值可以涉及值大于阈值，多于阈值，高于阈值，大于或等于阈值，小于阈值，少于阈值，低于阈值，小于或等于阈值，等于阈值等。
即使在权利要求中陈述了和/或在说明书中公开了特征的特定组合，这些组合并非意在限制可能的实施方式的公开。实际上，许多这些特征可以以并未在权利要求中具体陈述和/或在说明书中公开的方式而组合。尽管以下列出的每个从属权利要求可以直接地取决于仅一个权利要求，可能实施方式的公开包括与权利要求集合中每个其他权利要求组合的每个从属权利要求。
在此使用的元素、动作或指令不应构造为关键或必要的，除非明确描述如此。此外，如在此所使用的，冠词“一”和“某”意在包括一个或多个项，并且可以与“一个或多个”可互换地使用。进一步，如在此所使用，术语“集合”意在包括一个或多个项(例如相关项，无关项，相关项与无关项的组合等)，并且可以与“一个或多个”可互换地使用。其中仅有意设计一个项，使用术语“一个”或类似的语言。此外，如在此所使用，术语“具有”意在是开放式的项。进一步，短语“基于”意在意味着“至少部分地基于”，除非明确另外陈述。

Claims (20)

1.一种传感器，包括：
一个或多个部件，用于：
基于由所述传感器接收到的一组同步信号确定采样模式，
其中所述采样模式标识用于接收即将来临的同步信号的预期时间；以及
基于所述采样模式，触发与所述即将来临的同步信号相关联的传感器操作的执行，
其中在接收所述即将来临的同步信号之前，触发所述传感器操作的执行。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述一个或多个部件进一步用于：
接收所述即将来临的同步信号；以及
基于接收所述即将来临的同步信号，发送由所述传感器操作的执行所得到的传感器数据。
3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述传感器数据包括标识了计数器值的信息，所述计数器值对应于与所述即将来临的同步信号相关联的实际时间缓冲。
4.根据权利要求2所述的传感器，其中，当发送所述传感器数据时，所述一个或多个部件用于：
在如下时间段期间发送所述传感器数据，该时间段与其间触发与另一即将来临的同步信号相关联的传感器操作的执行的时间段至少部分地交叠。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述一个或多个部件进一步用于：
在如下时间段期间发送与接收到的同步信号相关联的传感器数据，该时间段与其间触发与所述即将来临的同步信号相关联的传感器操作的执行的时间段至少部分地交叠。
6.根据权利要求1所述的传感器，其中，当确定所述采样模式时，所述一个或多个部件用于：
基于接收到第一同步信号的时间与接收到第二同步信号的时间之间的时间差，确定所述采样模式，
其中所述第一同步信号和所述第二同步信号被包括在所述一组同步信号中。
7.根据权利要求1所述的传感器，其中，当触发与所述即将来临的同步信号相关联的传感器操作时，所述一个或多个部件用于：
基于延迟时间触发所述传感器操作的执行，所述延迟时间使得所述传感器在接收先前的同步信号之后、在触发所述传感器操作的执行之前等待。
8.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述一个或多个部件进一步用于：
接收所述即将来临的同步信号；
基于接收到所述即将来临的同步信号，确定实际时间缓冲；以及
基于所述实际时间缓冲是否匹配与所述即将来临的同步信号相关联的目标时间缓冲，选择性地调节延迟时间，所述延迟时间与触发与另一即将来临的同步信号相关联的传感器操作相关联。
9.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述传感器操作是与采样传感器信号相关联的操作。
10.一种系统，包括：
传感器，用于：
基于由所述传感器接收到的一组同步信号，确定采样模式，其中所述采样模式标识预期由所述传感器接收即将来临的同步信号的时间，以及
基于所述采样模式，执行与所述即将来临的同步信号相关联的传感器操作，
其中执行所述传感器操作，从而与所述传感器操作相关联的传感器数据准备好在预期接收所述即将来临的同步信号的所述时间被发送。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述传感器进一步用于：
接收所述即将来临的同步信号；以及
基于接收到所述即将来临的同步信号，发送与所述传感器操作相关联的所述传感器数据，
其中在如下时间段期间发送所述传感器数据，该时间段与其间所述传感器执行与另一即将来临的同步信号相关联的传感器操作的时间段至少部分地交叠。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述传感器数据包括标识计数器值的信息，所述计数器值对应于与所述即将来临的同步信号相关联的实际时间缓冲。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述传感器进一步用于：
在如下时间段期间发送与所接收到的同步信号相关联的另一传感器数据，该时间段与其间执行与所述即将来临的同步信号相关联的传感器操作的时间段至少部分地交叠。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，当确定所述采样模式时，所述传感器用于：
基于在接收第一同步信号的时间与接收第二同步信号的时间之间的时间差，确定所述采样模式，
其中所述第一同步信号和所述第二同步信号被包括在所述一组同步信号中。
15.根据权利要求10所述的系统，其中，当执行与所述即将来临的同步信号相关联的传感器操作时，所述传感器用于：
基于延迟时间执行所述传感器操作，所述延迟时间使得所述传感器在接收了先前的同步信号之后、在所述传感器操作的执行之前等待。
16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述传感器进一步用于：
接收所述即将来临的同步信号；
确定与接收所述即将来临的同步信号相关联的实际时间缓冲是否匹配目标时间缓冲；以及
基于所述实际时间缓冲是否匹配与所述即将来临的同步信号相关联的目标时间缓冲，选择性地调节延迟时间，该延迟时间与触发与另一即将来临的同步信号相关联的传感器操作相关联，
其中当选择性地调节所述延迟时间时，所述系统用于：
当所述实际时间缓冲匹配所述目标时间缓冲时，制止调节所述延迟时间；
当所述实际时间缓冲并未匹配所述目标时间缓冲并且所述实际时间缓冲长于所述目标时间缓冲时，增大所述延迟时间；或者
当所述实际时间缓冲并未匹配所述目标时间缓冲并且所述实际时间缓冲短于所述目标时间缓冲时，减小所述延迟时间。
17.一种操作传感器的方法，包括：
基于接收一组同步信号，确定采样模式，
其中所述采样模式标识用于接收即将来临的同步信号的预期时间；以及
基于所述采样模式，触发与所述即将来临的同步信号相关联的传感器操作的执行，
其中在由传感器接收所述即将来临的同步信号之前，触发所述传感器操作的执行。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
接收所述即将来临的同步信号；以及
基于接收所述即将来临的同步信号，发送由所述传感器操作的执行所得到的传感器数据；
其中在如下时间段期间发送所述传感器数据，该时间段与其间触发与另一即将来临的同步信号相关联的传感器操作的执行的时间段至少部分地交叠。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述传感器数据包括标识计数器值的信息，所述计数器值对应于与所述即将来临的同步信号相关联的实际时间缓冲的长度。
20.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：
接收所述即将来临的同步信号；
基于接收所述即将来临的同步信号，确定实际时间缓冲；以及
基于所述实际时间缓冲是否匹配与所述即将来临的同步信号相关联的目标时间缓冲，选择性地调节延迟时间，所述延迟时间与触发与另一即将来临的同步信号相关联的传感器操作相关联。
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