CN111795638A - 总线兼容的传感器元件和通信系统 - Google Patents
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Abstract
一种总线兼容的传感器元件(102)，包括：转换器(126)，产生数字测量信号；第一数据输入(SDI)，接收输入数据；第一数据输出(SDO)，用于将输出数据输出；第一时钟输入(CLKin)，接收第一时钟信号；从属选择连接(/SS)，接收激活信号；和1位移位寄存器(150)。1位移位寄存器(150)包括移位寄存器数据输入(SR D)、移位寄存器输出(SR Q)和第二时钟输入(SR Clk)。移位寄存器输出(SR Q)连接到从属选择连接(/SS)，以响应于存在于移位寄存器数据输入(SR D)处的激活信号来激活传感器元件(102)。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器元件，尤其涉及总线兼容的传感器元件。
背景技术
线性运动的测量用于例如控制机床、气动、自动化技术和机器人技术，以及汽车领域。非接触式运动检测尤其具有免于磨损的优点。在非接触式测量方法中，光学和磁性测量方法是最常见的。尽管光学方法由于光的小波长而确保了非常高的精度，但是磁性方法被污染和损坏的可能性要低得多，特别是因为磁体和传感器部件可以完全封装在非磁性的密封套中。
各种制造商提供位移传感器系统，其中例如借助于磁阻(MR)传感器或二维或三维霍尔传感器来确定可移位的永磁体的位置。在这种情况下，由于由多个磁性传感器元件检测磁体(以下也称为磁场源)的运动，因此可以检测更长的距离。
不同的应用需要位移传感器覆盖特定于应用的且通常非常长的路径长度。为了提供这种传感器布置，通信总线系统的使用适合于连接磁性传感器元件。串行外围接口(SPI)的概念例如适合于磁性传感器元件的这种连接。
例如，定位系统通常在应用产品的移动部分配备磁体。通过为此目的适当布置的磁阻传感器系统，可以推断出磁体的位置，从而可以推断出定位系统的位置。这种定位系统的典型代表是气压缸或液压缸，其位置必须例如在自动定位过程中被检查和调节。该传感器系统的其他应用领域是：通过具有浮体的填充液位传感器检测填充液位，浮体包含信号磁体；或者还有用于控制制动踏板的传感器，其中它们可以直接替代以前使用的PLCD技术(PLCD＝永磁线性无接触位移)。对于许多应用产品，必须使用规模可调的硬件，以便能够经济高效地响应应用环境的相应要求。对应传感器系统的基本要求是对不同测量的规模可调性，在最佳情况下，这将导致位置传感器的模块化设计，以便能够使传感器系统适应客户的需求。但是，基于许多串联布置的传感器的总线结构的传感器方法必须部分地具有从最后一个传感器元件返回的很长的返回线路。
图8和9通过示例的方式示出了已知的串行SPI总线结构(“串级链”)，其中，主机210激活多个传感器202-1、202-2，...，202-n(“从属机1””到“从属机n”)。由主机210发送的数据在数据线路234上从主机210通过每个传感器202串行传输到最后一个传感器202-n。数据返回线路238从最后一个传感器(从属机n)202-n引回到主机210。另外，时钟240被并行发送到每个单独的传感器模块202。传感器202-1、202-2，…，202-n中的每一个包括激活输入/SS，经由该激活输入/SS可以激活相应的传感器。在图8所示的布置中，所有激活输入/SS都连接到地电位，使得所有传感器202-1、202-2，...，202-n始终处于活动状态。替代地，如图9所示，可以使得激活线路239在预定时间点激活或停用所有传感器202-1、202-2，...，202-n。
然而，图8和9所示的架构具有的缺点在于，信息运行时间也随着传感器链长度的增加而增加，因为多条信息(数据)必须通过所有传感器202-1、202-2，...，202-n进行计时。还有一个问题，来自最后一个传感器元件202-n的返回线路238可能很长。尤其在汽车和工业环境中，预计会产生相当大的干扰，从而使这种返回线路238代表传感器结构中的敏感点。例如，返回线路238引起电磁干扰、信号回波和不可接受的延时。
替代地，已知的是提供一种并行架构，如图10所示。主机210再次控制多个传感器202-1、202-2，...，202-n(“从属机1”至“从属机n”)。由主机210发送的数据在数据线路234上从并联的主机210串行地传输到每个传感器202-1、202-2，...，202-n。数据返回线路238从最后一个传感器(从属机n)202-n引回到主机210。另外，时钟240被并行发送到每个单独的传感器模块202。传感器202-1、202-2，…，202-n中的每一个包括激活输入/SS，经由该激活输入/SS可以激活相应的传感器。为了有针对性地激活各个传感器202-1、202-2，...，202-n，主机210具有单独的激活输出SS1至SSn，它们分别由单独的线路239-1、239-2，...，239-n连接到传感器202-1、202-2，...，202-n的关联输入/SS。
然而，图10所示的架构的缺点在于，一方面，对于每个应用必须知道并定义每个链中有多少个从属机。另一方面，在实践中主机210上的输出和激活线路239-1、239-2，...，239-n的可能数量限制了串联连接的传感器的可能数量。
发明内容
一种总线兼容的传感器元件，包括：转换器，产生数字测量信号；第一数据输入，接收输入数据；第一数据输出，用于将输出数据输出；第一时钟输入，接收第一时钟信号；从属选择连接，接收激活信号；和1位移位寄存器。1位移位寄存器包括移位寄存器数据输入、移位寄存器输出和第二时钟输入。移位寄存器输出连接到从属选择连接，以响应于存在于移位寄存器数据输入处的激活信号来激活传感器元件。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述本发明，在附图中：
图1是根据一个实施例的磁电位移传感器的框图；
图2是包括磁电位移传感器的液压缸的透视图；
图3是磁场传感器元件的示意图；
图4是磁场传感器元件的框图；
图5是根据一个实施例的通信系统的框图；
图6是通信系统的总线兼容的传感器元件的框图；
图7是根据另一实施例的通信系统的框图；
图8是根据现有技术的传感器元件的串联连接的框图；
图9是根据现有技术的传感器元件的另一串联连接的框图；和
图10是根据现有技术的传感器元件的并联连接的框图。
具体实施方式
在下文中，参考附图使用示例性实施例通过示例的方式更详细地描述本发明。在附图中，在结构和/或功能上彼此对应的元件设有相同的附图标记。所示出和所描述的实施例的若干特征或特征的组合也可以代表独立的发明解决方案或根据本发明的解决方案。
下面参照附图，特别是首先参照图1，对根据本发明的磁电位移传感器100进行更详细的说明。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明不限于磁电传感器或位移传感器，并且本发明的原理还可以应用于任意其他类型的传感器系统。此外，各个总线兼容的传感器元件不必是同一类型的。每个传感器元件包括根据本发明的通信接口和移位寄存器就足够了。
如图1所示，磁电位移传感器100具有多个n个磁阻(MR)传感器102-1，102-2，...，102-n，其沿着永磁体106的位移路径104设置并且形成磁场传感器单元108的磁场传感器元件。永磁体106的接近或不存在改变磁场，该磁场由每个磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n检测。如图1所示，磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n经由串行外围接口(SPI)总线112而与控制单元110，即主机进行通信。磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n中的每个也可以被称为总线兼容的传感器元件102。
控制单元110经由输出连接114连接到上级控制器。一方面，上级控制器使用主机110输出的位置信息，另一方面，提供所需的电源电压Vsupply和参考电位(接地)。
图2示出了在示例性实施例中的磁电位移传感器100，在该磁电位移传感器100中，活塞116的位移路径被测量。永磁体106连接到活塞116。永磁体106的磁性材料例如可以被嵌入铝缸中。磁场传感器单元108沿着活塞116的位移路径104布置。位移路径104可以是直的或弯曲的。在此示出的磁场传感器单元108例如包括十六个MR磁场传感器元件102，它们位于共同的电路载体118上。例如，利用这十六个磁场传感器元件102，可以覆盖活塞的110mm的偏转。用作主机的控制单元110也位于电路载体118上。还提供了连接元件，这些连接元件被引到外部并使得位置信号能够被读出。
除了磁场探头之外，磁场传感器元件102中的每一个还包括模拟/数字转换以及形成串行SPI总线所需的接口和连接线路。通过这种模块化布置，可以使用单个传感器产品系列监视许多不同的缸长度和几何形状，磁场传感器单元108的总长度很容易调整。简单的两层PCB足以将磁场传感器元件102和控制单元110彼此连接。当然，也可以使用其他合适的电路载体，例如柔性印刷电路板。
在图3中示出了根据一个实施例的磁场传感器元件102。磁场传感器元件102的基本功能是将测得的磁场矢量转换成电压，然后对电压进行处理，以经由数字化并借助合适的算法进行进一步的信号处理。各向异性磁阻效应(AMR)发生在铁磁材料中，其电阻系数随磁场方向与电流方向之间的角度而变化。电阻变化只有百分之几，即使在弱磁场下也有用。利用TMR(隧道磁阻)效应，两个铁磁层之间的隧道电阻根据两个层的磁化角度变化。巨磁阻效应(GMR)直到1988年才被发现。由薄的非磁性层隔开的两个薄铁磁层的电阻根据两个铁磁层彼此之间的磁化角度变化，并提供高达50％的电阻变化。反向平行磁化时电阻最高。电阻的变化不是电流方向的函数。GMR传感器的特性曲线是由其设计通过堆叠具有不同特性和磁化强度的若干层而确定的。这允许特性曲线专门适应特定测量应用的要求。
在该过程中可以使用各种类型的磁场传感器102。在一个实施例中，磁场传感器元件102是具有正弦和余弦信号输出的磁角度传感器。另一个实施例涉及一种在专用磁场强度处具有限定电压电平的磁开关传感器。另一个实施例是磁场强度传感器，其通过其特定的特性曲线提供了对所测量的磁场矢量分量(或在x，y和z维度中的多个)的描述。
在图4的框图中示出了磁场传感器元件102。磁场传感器元件102分为模拟域120和数字域122。模拟域120具有磁场探头124，该磁场探头在当前情况下例如被设计为磁阻磁场探头124或MR传感器124。磁阻磁场探头124检测磁体106的磁场的磁通密度，并根据该磁场产生模拟电输出信号。在另一个实施例中，磁阻磁场探头124是二维或三维霍尔传感器。
模拟/数字转换器126将磁场探头124的输出信号转换为数字测量信号。磁场传感器元件102具有控制所有功能的微控制器128和非易失性存储器(NVM)130。
磁场传感器元件102的各个地址例如可以存储在存储器130中。这可以在工厂中完成或在之后的初始操作期间完成。信号处理还可以提供自检测例程、偏移和温度补偿以及校准的可能性。为此，例如，校准数据可以存储在存储器130中。
磁场传感器元件102还包括SPI总线接口132，如图4所示。单独的磁场传感器元件102经由接口132连接到其他磁场传感器元件并连接到主机。
利用图4所示的布置，模拟部分120可以被完全封装，因此特别地不受干扰并且被保护免受静电放电。利用集成的SPI接口132，可以有效地串联布置多个磁场传感器元件102，并且使用特别简单的电路载体布局。
用于形成通信系统、特别是使用SPI通信协议的磁场传感器单元108的多个n个传感器元件(例如磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n)和主机110之间的级联在图5中示出。如图6中详细示出的，每个磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n具有并行数据输入SDI和并行数据输出SDO。每个数据输入SDI并行连接到主机110的数据输出MOSI。传感器元件102-1，102-2，...，102-n的数据输出SDO也并联连接到主机110的数据输入MISO。每个磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n具有时钟输入CLKin，该时钟输入CLKin连接至主机110的时钟输出CLKout。因此，实际的数据通信与图10所示的架构相对应。
然而，与已知的传感器元件相反，根据本发明的每个传感器元件102包括1位移位寄存器150。从图5和图6的总体视图中可以明显看出，主机110具有移位寄存器时钟输出156，其并联连接到传感器元件102-1，102-2，...，102-n的移位寄存器时钟输入158。此外，主机110包括激活脉冲输出160，其连接到最靠近主机110的传感器元件102-1的移位寄存器150-1的数据输入SR D。脉冲一旦存在于移位寄存器150-1的数据输入SR D处，它就会通过下一个时钟转移到移位寄存器150-1的数据输出SR Q上，其在移位寄存器时钟输出156处输出。根据本发明，每个移位寄存器150的数据输出SR Q在内部连接到激活连接162。这是从属选择连接/SS，通过该从属选择连接/SS激活传感器元件102以经由SPI协议进行通信。
第一传感器元件102-1的输出SR Q连接到下一传感器元件102-2的数据输入SR D。因此，激活脉冲同时存在于下一个移位寄存器150-2的数据输入处。利用下一个移位寄存器时钟SR Clk，激活脉冲被施加到第二传感器元件102-3的激活连接162-2，并且此外还被推至下一传感器元件102-n的数据输入。例如，如果在寻址开始时输出单个激活脉冲，然后随后是零序列，则该脉冲在n+1个移位寄存器时钟之后激活第n个传感器元件102-n，而在其前面的所有n-1个传感器和仍然布置在其后的编号为n+1至n+m(n和m为自然数)的所有传感器元件处于非活动状态。
如果第n个传感器元件是被主机110选择为与之进行通信的传感器元件，则主机在n+1个移位寄存器时钟之后停止发出移位寄存器时钟信号，并且现在经由数据输出MOSI发送要通信的数据。在这种情况下，仅第n个传感器元件102-n是活动的并且处理所发送的数据。此外，被选择的第n个传感器元件102-n又可以将通信数据(例如测量数据)发送到主机110的数据输入MISO。
利用图5所示的总线结构，一方面，可以使得仅包括一系列单个位的激活信号循环通过每个磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n的移位寄存器150，但同时，可以使得，通过传递通信信号，在没有任何时间延迟且不对未经寻址的所有磁场传感器元件进行处理的情况下，为更广泛的数据通信提供并行结构。该过程非常快，因为在每种情况下都只需要移位单个位即可进行寻址。另外，每个移位寄存器150代表一种信号放大器，使得即使具有长链，也不会发生质量损失，因为由于干扰对信道的影响而失真的脉冲可以再次再生。
如果在到达距主机110最远的所选传感器元件的第一脉冲之后的时钟期间不仅输出非激活信号(例如，零)，而且还输出附加的激活脉冲，则也可以同时激活多个传感器元件102-1，102-2，...，102-n。这些附加的脉冲必须按时间顺序被配置为，其在第一脉冲已经到达距主机110最远的所选传感器元件且主机110停止输出移位寄存器时钟156的同一时钟期间出现在附加所选传感器元件的激活连接/SS处。
为了进行数据通信，每个磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n都包括内部通信接口，例如标准SPI接口132。图5所示的数据线路134、时钟线路140和数据返回线路138每个连接到主机110的SPI接口132的MOSI、CLK和MISO连接。根据本发明，分别寻址的磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n经由从属选择信号被寻址。仅当特定的磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n被寻址时，关联的SPI接口132才被激活并分接数据线路134和时钟线路140，或将数据发送到数据返回线路138。
还在每个传感器元件102-1，102-2，...，102-n上提供了复位输入SR Clr，其并联连接到主机110的复位输出142。以此方式，可以将所有传感器元件102-1，102-2，...，102-n同时复位到限定状态。
图5和图6所示的磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n可以以特别简单和成本有效的方式实现，因为例如SPI接口模块可作为标准部件用作内部通信接口。磁场传感器元件102-1，102-2，...，102-n可以成本有效地制造，例如，作为用户专用集成电路(ASIC)。
如图5所示，线路终端136位于最后一个磁场传感器元件102-n上，其经由数据返回线路138将数据输出SDO连接到返回线路数据输入MISO。
如果磁场传感器单元108被制造，特别是由卷制成为环形带的一部分，则可以使得，第一数据线路134和数据返回线路138之间的连接可通过可移除的插塞连接器或压接连接器建立。所需数量的磁场传感器元件120然后可以分别被切断并被对应的端接连接器端接。但是，相对侧可以经由另一个连接器连接到单独的控制单元。
下面参考图7详细解释根据本发明的通信架构的另一个实施例。图7的实施例中的通信系统108基本上对应于图5所示的通信系统，不同之处在于提供了附加的移位寄存器数据返回线路144。移位寄存器数据返回线路144将系列中的最后一个传感器元件102-n的数据输出SR Q连接至主机110的移位寄存器数据输入SR IN。借助于该移位寄存器数据返回线路144，主机110可以检测在多少移位寄存器时钟之后，所发射的激活脉冲再次到达主机110。由此，可以得出被设计作为从属机的总线参与者的数量n。
在本公开中，指定了传感器元件102，其中标准SPI接口132通过连接在从属选择输入/SS上游的1位移位寄存器150被扩展。移位寄存器150通过从部件到外部分开路由的连接控制。在这种情况下，SR Clk是指时钟输入，SR D是数据输入，SR Clr是清零输入，SR Q是数据输出，其内部地连接到SPI接口的SS引脚。
由于传感器元件102分别直接连接到通信总线112，因此可以有利地确保短的信息运行时间。可以省略为每个单独的传感器102提供芯片选择线路，因为各个SS引脚的激活是经由1位移位寄存器150的串级链结构进行的。
Claims (15)
1.一种总线兼容的传感器元件(102)，包括：
转换器(126)，产生数字测量信号；
第一数据输入(SDI)，接收输入数据；
第一数据输出(SDO)，用于将输出数据输出；
第一时钟输入(CLKin)，接收第一时钟信号；
从属选择连接(/SS)，接收激活信号；和
1位移位寄存器(150)，包括移位寄存器数据输入(SR D)、移位寄存器输出(SR Q)和第二时钟输入(SR Clk)，所述移位寄存器输出(SR Q)连接到所述从属选择连接(/SS)，以响应于出现在所述移位寄存器数据输入(SR D)处的激活信号来激活所述传感器元件(102)。
2.根据权利要求1所述的总线兼容的传感器元件(102)，其中，所述1位移位寄存器(150)包括用于复位所述移位寄存器输出(SR Q)的复位输入(SR Clr)。
3.根据权利要求1所述的总线兼容的传感器元件(102)，还包括磁场探头(124)，所述磁场探头(124)检测磁场的磁通密度并根据所述磁场生成模拟电输出信号。
4.根据权利要求3所述的总线兼容的传感器元件(102)，其中，所述磁场探头(124)是磁阻传感器或二维或三维霍尔传感器。
5.一种通信系统，包括：
主机(110)；和
总线兼容的传感器元件(102)，包括：转换器(126)，产生数字测量信号；第一数据输入(SDI)，从所述主机(110)接收输入数据；第一数据输出(SDO)，用于将输出数据输出；第一时钟输入(CLKin)，从所述主机(110)接收第一时钟信号；从属选择连接(/SS)，接收激活信号；和1位移位寄存器(150)，所述1位移位寄存器(150)包括移位寄存器数据输入(SR D)、移位寄存器输出(SR Q)和第二时钟输入(SR Clk)，所述移位寄存器输出(SR Q)连接到所述从属选择连接(/SS)，以响应于出现在所述移位寄存器数据输入(SR D)处的激活信号来激活所述传感器元件(102)。
6.根据权利要求5所述的通信系统，其中，所述主机(110)包括连接到所述第一数据输入(SDI)的第一主机数据输出(MOSI)，连接到所述第一时钟输入(CLKin)的第一时钟输出(CLKout)，连接到所述第一数据输出(SDO)的主机数据输入(MISO)，连接到所述移位寄存器数据输入(SR D)的移位寄存器数据输出(SR D)和连接到所述第二时钟输入(SR Clk)的第二时钟输出(SR Clk)。
7.根据权利要求6所述的通信系统，其中，所述主机(110)激活所述总线兼容的传感器元件(102)，以便在所述移位寄存器数据输出(SR D)处输出激活脉冲作为激活信号，并在所述第二时钟输出(SR)处输出时钟信号Clk)直到所述激活脉冲出现在传感器元件(102)的从属选择连接(/SS)处。
8.根据权利要求5所述的通信系统，其中，所述主机(110)具有复位输出(SR Clr)，所述复位输出(SR Clr)连接到所述总线兼容的传感器元件(102)的复位输入(SR Clr)，用于复位所述移位寄存器输出(SR Q)。
9.根据权利要求6所述的通信系统，还包括第一至第n总线兼容的传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)，其中n是自然数，传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)的第一数据输入(SDI)经由并行数据线路(134)连接到所述第一主机数据输出(MOSI)，传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)的第一数据输出(SDO)经由并行数据返回线路(138)连接到所述主机数据输入(MISO)，所述主机(110)的移位寄存器数据输出(SR D)连接到传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)中的第一传感器元件(102-1)的移位寄存器数据输入(SR D)，并且所述第一传感器元件(102-1)以及除第n传感器元件之外的每个其他传感器元件(102-2，102-3，...)的移位寄存器输出(SR Q)连接到下一个传感器元件(102-3，102-4，...)的移位寄存器数据输入(SR D)，形成用于激活信号的通过传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)的串行路径。
10.根据权利要求9所述的通信系统，其中，第一至第n传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)中的每一个的复位输入(SR Clr)经由并行复位线路连接到所述主机(110)的复位输出(SR Clr)。
11.根据权利要求9所述的通信系统，其中，返回线路(144)将第n传感器元件(102-n)的移位寄存器输出(SR Q)连接至所述主机(110)的激活脉冲检测输入(SR In)。
12.一种磁场传感器单元，包括：
多个总线兼容的传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)，每个包括：转换器(126)，产生数字测量信号；第一数据输入(SDI)，接收输入数据；第一数据输出(SDO)，用于将输出数据输出；第一时钟输入(CLKin)，接收第一时钟信号；从属选择连接(/SS)，接收激活信号；和1位移位寄存器(150)，所述1位移位寄存器(150)包括移位寄存器数据输入(SR D)、移位寄存器输出(SR Q)和第二时钟输入(SR Clk)，所述移位寄存器输出(SR Q)连接到所述从属选择连接(/SS)，以响应于出现在所述移位寄存器数据输入(SR D)处的激活信号来激活传感器元件(102)；和
控制单元(110)，根据串行外围设备接口协议与所述多个总线兼容的传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)通信，传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)串联连接并形成多个从属机，并且所述控制单元(110)形成主机。
13.根据权利要求12所述的磁场传感器单元，其中，所述控制单元(110)和所述多个总线兼容的传感器元件(102-1、102-2，...，102-n)设置在公共电路载体(118)上。
14.一种磁电位移传感器，包括：
磁场源(106)；和
磁场传感器单元(108)，包括多个总线兼容的传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)，每个总线兼容的传感器元件包括：转换器(126)，产生数字测量信号；第一数据输入(SDI)，接收输入数据；第一数据输出(SDO)，用于将输出数据输出；第一时钟输入(CLKin)，接收第一时钟信号；从属选择连接(/SS)，接收激活信号；和1位移位寄存器(150)，所述1位移位寄存器(150)包括移位寄存器数据输入(SR D)、移位寄存器输出(SR Q)和第二时钟输入(SRClk)，所述移位寄存器输出(SR Q)连接到所述从属选择连接(/SS)，以响应于出现在所述移位寄存器数据输入(SR D)处的激活信号来激活传感器元件(102)；和磁场探头(124)，检测磁场源(106)的磁场的磁通密度并根据所述磁场产生模拟电输出信号，所述磁场源(106)相对于所述磁场传感器单元(108)可动，取决于所述磁场源(106)的位置，所述总线兼容的传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)中的至少一个的磁场探头(124)检测所述磁场源(106)的磁场。
15.一种交换数据的方法，包括：
提供通信系统，所述通信系统包括主机(110)和第一至第n总线兼容的传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)，其中n是自然数，总线兼容的传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)中的每一个具有：转换器(126)，产生数字测量信号；第一数据输入(SDI)，从所述主机(110)接收输入数据；第一数据输出(SDO)，用于将输出数据输出；第一时钟输入(CLKin)，从所述主机(110)接收第一时钟信号；从属选择连接(/SS)，接收激活信号；和1位移位寄存器(150)，所述1位移位寄存器(150)包括移位寄存器数据输入(SR D)、移位寄存器输出(SRQ)和第二时钟输入(SR Clk)，所述移位寄存器输出(SR Q)连接到所述从属选择连接(/SS)，以响应于出现在所述移位寄存器数据输入(SR D)处的激活信号来激活所述传感器元件(102)；
将数据传输到传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)，传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)中的第一数据输入(SDI)通过并行数据线路(134)连接到所述主机(110)的第一主机数据输出(MOSI)；
从传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)接收数据，传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)中的第一数据输出(SDO)通过并行数据返回线路(138)连接到所述主机(110)的主机数据输入(MISO)；
通过从所述主机(110)的移位寄存器数据输出(SR D)输出激活脉冲来激活传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)中的一个传感器元件，所述移位寄存器数据输出(SR D)连接到所述第一传感器元件(102-1)的移位寄存器数据输入(SR D)，并且所述第一传感器元件(102-1)的移位寄存器输出(SR Q)和除第n传感器元件之外的每个其他传感器元件(102-2，102-3，...)的移位寄存器输出(SR Q)连接到下一个传感器元件(102-3，102-4，...)的移位寄存器数据输入(SR D)，形成用于通过传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)的串行路径；和
在所述主机(110)的第二个时钟输出(SR Clk)处输出时钟信号，直到在所述一个传感器元件(102-1，102-2，...，102-n)的从属选择连接(/SS)上出现激活脉冲为止。
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