CN115603682A - 信号处理系统及微机电加速度测量装置 - Google Patents

信号处理系统及微机电加速度测量装置 Download PDF

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CN115603682A CN202211176492.0A CN202211176492A CN115603682A CN 115603682 A CN115603682 A CN 115603682A CN 202211176492 A CN202211176492 A CN 202211176492A CN 115603682 A CN115603682 A CN 115603682A
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王晓
杨拥军
任臣
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Abstract

本发明提供一种信号处理系统及微机电加速度测量装置。该系统包括：ADC接口模块、滤波测试模块、滤波器模块、增益调节模块、温度补偿测试模块、温度补偿模块、寄存器模块和输入输出接口模块；ADC接口模块的输入端用于与加速度计的输出端连接；ADC接口模块的输出端通过滤波测试模块与滤波器模块的输入端连接；滤波器模块的输出端与增益调节模块的输入端连接；增益调节模块的输出端通过温度补偿测试模块与温度补偿模块的输入端连接；温度补偿模块的输出端与寄存器模块连接；寄存器模块的输出端通过输入输出接口模块进行信号输出。本发明能够实现三个方向加速度信号的检测和处理，能够降低信号处理系统的功耗，减小信号处理系统的体积。

Description

信号处理系统及微机电加速度测量装置
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种信号处理系统及微机电加速度测量装置。
背景技术
微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)加速度计具有量程大、体积小、低功耗、重量轻和成本低等优点，并且MEMS加速度计易于实现批量生产，因此，被广泛应用于精确导航、汽车电子、消费电子等多个领域。
随着各种设备进一步朝着微小型的方向发展，这对三轴MEMS加速度计的集成度提出了更高的要求，从三个单轴MEMS加速度计发展为单芯片的三轴加速度计；但是现有的加速度计的信号处理仍是对单轴加速度信号的处理，信号处理的功耗高，信号处理系统所占的体积大，亟需在单芯片上实现三个方向加速度信号的检测和处理。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号处理系统及微机电加速度测量装置，以解决单芯片的三轴加速度计的信号检测和处理系统功耗高、体积大的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种信号处理系统，用于处理单芯片三轴加速度计的加速度信号，信号处理系统包括ADC接口模块、滤波测试模块、滤波器模块、增益调节模块、温度补偿测试模块、温度补偿模块、寄存器模块和输入输出接口模块；
ADC接口模块的输入端用于与单芯片三轴加速度计的输出端连接，以接收单芯片三轴加速度计输出的三路加速度信号；ADC接口模块的输出端通过滤波测试模块与滤波器模块的输入端连接，ADC接口模块用于对接收到的各路加速度信号进行调节，得到三路第一处理信号，并通过滤波测试模块传输给滤波器模块；
滤波器模块的输出端与增益调节模块的输入端连接，滤波器模块用于对接收到的各路第一处理信号进行滤波，得到三路第二处理信号，并将三路第二处理信号传输给增益调节模块；
增益调节模块的输出端通过温度补偿测试模块与温度补偿模块的输入端连接，增益调节模块用于对接收到的各路第二处理信号进行增益处理，得到三路第三处理信号，并通过温度补偿测试模块传输给温度补偿模块；
温度补偿模块的输出端与寄存器模块的输入端连接，温度补偿模块用于对接收到的各路第三处理信号依次进行温度补偿，得到三路第四处理信号，并将三路第四处理信号传输给寄存器模块；
寄存器模块的输出端与输入输出接口模块的输入端连接，用于将接收到的三路第四处理信号通过输入输出接口模块进行输出；
寄存器模块的输入端还与输入输出接口的输出端连接，用于接收外部通过输入输出接口模块传输的控制信号；寄存器模块的输出端还分别与ADC接口模块的输入端、滤波测试模块的输入端、滤波器模块的输入端、增益调节模块的输入端、温度补偿测试模块的输入端和温度补偿模块的输入端连接，用于传输对应的控制信号。
在一种可能的实现方式中，ADC接口模块包括X轴ADC接口单元、Y轴ADC接口单元和Z轴ADC接口单元；
X轴ADC接口单元的输入端用于与单芯片三轴加速度计的X轴加速度模块的输出端连接，以接收X轴加速度模块输出的X轴加速度信号；X轴ADC接口单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，用于接收寄存器模块发送的第一接口控制信号；X轴ADC接口单元的输出端通过滤波测试模块与滤波器模块的输入端连接，X轴ADC接口单元用于对X轴加速度信号进行调节，得到X轴第一处理信号，并通过滤波测试模块传输给滤波器模块；
Y轴ADC接口单元的输入端用于与单芯片三轴加速度计的Y轴加速度模块的输出端连接，以接收Y轴加速度模块输出的Y轴加速度信号；Y轴ADC接口单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，用于接收寄存器模块发送的第二接口控制信号；Y轴ADC接口单元的输出端通过滤波测试模块与滤波器模块的输入端连接，Y轴ADC接口单元用于对Y轴加速度信号进行调节，得到Y轴第一处理信号，并通过滤波测试模块传输给滤波器模块；
Z轴ADC接口单元的输入端用于与单芯片三轴加速度计的Z轴加速度模块的输出端连接，以接收Z轴加速度模块输出的Z轴加速度信号；Z轴ADC接口单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，用于接收寄存器模块发送的第三接口控制信号；Z轴ADC接口单元的输出端通过滤波测试模块与滤波器模块的输入端连接，Z轴ADC接口单元用于对Z轴加速度信号进行调节，得到Z轴第一处理信号，并通过滤波测试模块传输给滤波器模块。
在一种可能的实现方式中，X轴ADC接口单元、Y轴ADC接口单元和Z轴ADC接口单元中任一ADC接口单元均包括信号转换元件、CDS调节元件、第一选通器、斩波调节元件、第二选通器、零位调节元件和增益调节元件；
信号转换元件的输入端用于与单芯片三轴加速度计对应的输出端连接；信号转换元件的输出端分别与CDS调节元件的输入端和第一选通器的输入端连接；
CDS调节元件还与寄存器模块的输出端连接；CDS调节元件的输出端与第一选通器的输入端连接；
第一选通器的输入端还与寄存器模块的输出端连接；第一选通器的输出端分别与斩波调节元件的输入端和第二选通器的输入端连接；
斩波调节元件的输入端还与寄存器模块的输出端连接；斩波调节元件的输出端与第二选通器的输入端连接；
第二选通器的输入端还与寄存器模块的输出端连接；第二选通器的输出端与零位调节元件的输入端连接；
零位调节元件的输入端还与寄存器模块的输出端连接；零位调节元件的输出端与增益调节元件的输入端连接；
增益调节元件的输入端还与寄存器模块的输出端连接；增益调节元件的输出端作为X轴ADC接口单元、Y轴ADC接口单元或Z轴ADC接口单元的输出端。
在一种可能的实现方式中，滤波测试模块包括X轴滤波测试单元、Y轴滤波测试单元和Z轴滤波测试单元；
X轴滤波测试单元的输入端与X轴ADC接口单元的输出端连接，用于接收X轴第一处理信号；X轴滤波测试单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，用于根据寄存器模块传输的第一测试控制信号进行X轴滤波测试单元的配置；X轴滤波测试单元的输出端与滤波器模块的输入端连接，用于将X轴第一处理信号传输给滤波器模块；
Y轴滤波测试单元的输入端与Y轴ADC接口单元的输出端连接，用于接收Y轴第一处理信号；Y轴滤波测试单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，用于根据寄存器模块传输的第二测试控制信号进行Y轴滤波测试单元的配置；Y轴滤波测试单元的输出端与滤波器模块的输入端连接，用于将Y轴第一处理信号传输给滤波器模块；
Z轴滤波测试单元的输入端与Z轴ADC接口单元的输出端连接，用于接收Z轴第一处理信号；Z轴滤波测试单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，用于根据寄存器模块传输的第三测试控制信号进行Z轴滤波测试单元的配置；Z轴滤波测试单元的输出端与滤波器模块的输入端连接，用于将Z轴第一处理信号传输给滤波器模块。
在一种可能的实现方式中，X轴滤波测试单元、Y轴滤波测试单元和Z轴滤波测试单元中任一滤波测试单元均包括信号选择元件和随机信号生成元件；
随机信号生成元件的输入端与寄存器模块的输出端连接；随机信号生成元件的输出端与信号选择元件的输入端连接；
信号选择元件的输入端与寄存器模块的输出端连接；信号选择元件的输入端与ADC接口模块对应的输出端连接；信号选择元件的输出端作为X轴滤波测试单元、Y轴滤波测试单元或Z轴滤波测试单元的输出端。
在一种可能的实现方式中，滤波器模块包括X轴滤波器单元、Y轴滤波器单元和Z轴滤波器单元；
X轴滤波器单元的输入端与X轴滤波测试单元的输出端连接，用于接收X轴第一处理信号；X轴滤波器单元的输入端与寄存器模块连接，用于接收寄存器模块传输的第一滤波控制信号；X轴滤波器单元的输出端与增益调节模块的输入端连接，X轴滤波器单元用于根据第一滤波控制信号对X轴第一处理信号进行滤波，得到X轴第二处理信号后，并将X轴第二处理信号传输给增益调节模块；
Y轴滤波器单元的输入端与Y轴滤波测试单元的输出端连接，用于接收Y轴第一处理信号；Y轴滤波器单元的输入端与寄存器模块连接，用于接收寄存器模块传输的第二滤波控制信号；Y轴滤波器单元的输出端与增益调节模块的输入端连接，Y轴滤波器单元用于根据第二滤波控制信号对Y轴第一处理信号进行滤波，得到Y轴第二处理信号后，并将Y轴第二处理信号传输给增益调节模块；
Z轴滤波器单元的输入端与Z轴滤波测试单元的输出端连接，用于接收Z轴第一处理信号；Z轴滤波器单元的输入端与寄存器模块连接，用于接收寄存器模块传输的第三滤波控制信号；Z轴滤波器单元的输出端与增益调节模块的输入端连接，Z轴滤波器单元用于根据第三滤波控制信号对Z轴第一处理信号进行滤波，得到Z轴第二处理信号后，并将Z轴第二处理信号传输给增益调节模块。
在一种可能的实现方式中，X轴滤波器单元、Y轴滤波器单元和Z轴滤波器单元中任一滤波器单元均包括CIC滤波器元件、IIR滤波器元件、第三选通器和输出速率调节元件；
CIC滤波器元件的输入端与滤波测试模块对应的输出端连接；CIC滤波器元件的输入端与寄存器模块的输出端连接；CIC滤波器元件的输出端分别与IIR滤波器元件的输入端和第三选通器的输入端连接；
IIR滤波器的输入端还与寄存器模块的输出端连接；IIR滤波器元件的输出端与第三选通器的输入端连接；
第三选通器的输入端还与寄存器模块的输出端连接；第三选通器的输出端与输出速率调节元件的输入端连接；
输出速率调节元件的输入端还与寄存器模块的输出端连接；输出速率调节元件的输出端作为X轴滤波器单元、Y轴滤波器单元或Z轴滤波器单元的输出端。
在一种可能的实现方式中，增益调节模块包括X轴增益调节单元、Y轴增益调节单元和Z轴增益调节单元；
X轴增益调节单元的输入端与X轴滤波器单元连接，用于接收X轴第二处理信号；X轴增益调节单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，用于接收寄存器模块传输的第一增益控制信号；X轴增益调节单元的输出端通过温度补偿测试模块与温度补偿模块的输入端连接，X轴增益调节单元用于根据第一增益控制信号对X轴第二处理信号进行增益处理，得到X轴第三处理信号后，并通过温度补偿测试模块传输给温度补偿模块；
Y轴增益调节单元的输入端与Y轴滤波器单元连接，用于接收Y轴第二处理信号；Y轴增益调节单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，用于接收寄存器模块传输的第二增益控制信号；Y轴增益调节单元的输出端通过温度补偿测试模块与温度补偿模块的输入端连接，Y轴增益调节单元用于根据第二增益控制信号对Y轴第二处理信号进行增益处理，得到Y轴第三处理信号后，并通过温度补偿测试模块传输给温度补偿模块；
Z轴增益调节单元的输入端与Z轴滤波器单元连接，用于接收Z轴第二处理信号；Z轴增益调节单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，用于接收寄存器模块传输的第三增益控制信号；Z轴增益调节单元的输出端通过温度补偿测试模块与温度补偿模块的输入端连接，Z轴增益调节单元用于根据第三增益控制信号对Z轴第二处理信号进行增益处理，得到Z轴第三处理信号后，并通过温度补偿测试模块传输给温度补偿模块。
在一种可能的实现方式中，温度补偿模块包括温补参数计算单元、温补数据计算单元和温补控制单元；
温补控制单元的输入端与寄存器模块的输出端连接，温补控制单元的输出端与温补参数计算单元的输入端连接；
温补参数计算单元的输出端分别与温补数据计算单元的输入端和温补控制单元的输入端连接；
温补数据计算单元的输入端分别与温度补偿测试模块的输出端和温补控制单元的输出端连接；温补数据计算单元的输出端与温补控制单元的输入端连接；
温补控制单元的输出端与寄存器模块的输入端连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种微机电加速度测量装置，包括单芯片三轴加速度计和第一方面或第一方面的任一可能的实现方式的信号处理系统。
本发明实施例提供一种信号处理系统，在寄存器模块的控制下，ADC接口模块对接收的单芯片三轴加速度计三路加速度信号进行调节，得到三路第一处理信号，并通过滤波测试模块发送给滤波器模块；滤波器模块对三路第一处理信号进行滤波，滤除三路第一处理信号中的带外噪声，得到三路第二处理信号，并传输给增益调节模块；增益调节模块对接收到的三路第二处理信号进行增益处理，得到三路第三处理信号，并通过温度补偿测试模块传输给温度补偿模块；温度补偿模块对三路第三处理信号分别进行温度补偿，得到三路第四处理信号，将三路第四处理信号传输给寄存器模块；寄存器模块再通过输入输出接口模块向外进行输出；单芯片三轴加速度计的三路加速度信号依次经过ADC接口模块、滤波测试模块、滤波器模块、增益调节模块、温度补偿测试模块、温度补偿模块，能够同时对三路加速度信号进行处理，得到三路第四处理信号，无需针对加速度计每个轴的加速度信号分别设置信号处理系统，能够减小加速度计的信号处理系统的体积，以及降低信号处理系统的功耗，同时快速准确地处理单芯片三轴加速度计的加速度信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的信号处理系统的第一结构示意图；
图2是本发明实施例提供的信号处理系统的第二结构示意图；
图3是本发明实施例提供的ADC接口单元的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的滤波测试单元的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的滤波器单元的第一结构示意图；
图6是本发明实施例提供的滤波器单元的第二结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一阶IIR滤波器元件的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的二阶IIR滤波器元件的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的温度补偿模块的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的输入输出接口模块的结构示意图；
图11是本发明实施例提供的微机电加速度测量装置的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的信号处理系统的第一结构示意图，详述如下：
信号处理系统用于处理单芯片三轴加速度计的加速度信号，该信号处理系统包括ADC接口模块1、滤波测试模块2、滤波器模块3、增益调节模块4、温度补偿测试模块5、温度补偿模块6、寄存器模块7和输入输出接口模块8。
ADC接口模块1的输入端用于与单芯片三轴加速度计的输出端连接，以接收单芯片三轴加速度计输出的三路加速度信号；ADC接口模块1的输出端通过滤波测试模块2与滤波器模块3的输入端连接，ADC接口模块1用于对接收到的各路加速度信号进行调节，得到三路第一处理信号，并通过滤波测试模块2传输给滤波器模块3。
在本实施例中，ADC接口模块1用于接收单芯片三轴加速度计输出的三路加速度信号，并同时对各路加速度信号进行调节，得到三路第一处理信号，再通过滤波测试模块2传输给滤波器模块3，能够获取三路加速度信号，并进行初步的处理，将加速度信号调节为后续模块能够处理的信号。
滤波器模块3的输出端与增益调节模块4的输入端连接，滤波器模块3用于对接收到的各路第一处理信号进行滤波，得到三路第二处理信号，并将三路第二处理信号传输给增益调节模块4。
在本实施例中，滤波器模块3对接收到的各路第一处理信号进行滤波，能够滤除单芯片三轴加速度计的工作带宽外的噪声，减小噪声的干扰。
增益调节模块4的输出端通过温度补偿测试模块5与温度补偿模块6的输入端连接，增益调节模块4用于对接收到的各路第二处理信号进行增益处理，得到三路第三处理信号，并通过温度补偿测试模块5传输给温度补偿模块6。
在本实施例中，增益调节模块4对各路第二处理信号进行增益处理，能够调整各路第二处理信号的放大倍数，从而便于温度补偿模块进行进一步的处理。
温度补偿模块6的输出端与寄存器模块7的输入端连接，温度补偿模块6用于对接收到的各路第三处理信号依次进行温度补偿，得到三路第四处理信号，并将三路第四处理信号传输给寄存器模块7。
在本实施例中，温度补偿模块6对各路第三处理信号进行温度补偿，能够校正单芯片三轴加速度计零位和标度因数随温度的漂移，从而得到准确的三路信号，即三路第四处理信号。
寄存器模块7的输出端与输入输出接口模块8的输入端连接，用于将接收到的三路第四处理信号通过输入输出接口模块8进行输出；寄存器模块7的输入端还与输入输出接口8的输出端连接，用于接收外部通过输入输出接口模块8传输的控制信号；寄存器模块7的输出端还分别与ADC接口模块1的输入端、滤波测试模块2的输入端、滤波器模块3的输入端、增益调节模块4的输入端、温度补偿测试模块5的输入端和温度补偿模块6的输入端连接，用于传输对应的控制信号。
在本实施例中，寄存器模块7接收三路第四处理信号，并进行输出；寄存器模块7还通过输入输出接口模块8接收外部的控制指令，根据控制指令向ADC接口模块1、滤波测试模块2、滤波器模块3、增益调节模块4、温度补偿测试模块5和温度补偿模块6发送对应的控制指令，使各个模块能够根据控制指令对接收到的加速度信号进行处理。
本发明实施例通过在寄存器模块的控制下，ADC接口模块对接收的单芯片三轴加速度计三路加速度信号进行调节，得到三路第一处理信号，并通过滤波测试模块发送给滤波器模块；滤波器模块对三路第一处理信号进行滤波，滤除三路第一处理信号中的噪声，得到三路第二处理信号，并传输给增益调节模块；增益调节模块对接收到的三路第二处理信号进行增益处理，得到三路第三处理信号，并通过温度补偿测试模块传输给温度补偿模块；温度补偿模块对三路第三处理信号分别进行温度补偿，得到三路第四处理信号，将三路第四处理信号传输给寄存器模块；寄存器模块再通过输入输出接口模块向外进行输出；单芯片三轴加速度计的三路加速度信号依次经过ADC接口模块、滤波测试模块、滤波器模块、增益调节模块、温度补偿测试模块、温度补偿模块，能够同时对三路加速度信号进行处理，得到三路第四处理信号，无需针对加速度计每个轴的加速度信号分别设置信号处理系统，能够减小加速度计的信号处理系统的体积，同时快速准确地处理单芯片三轴加速度计的加速度信号。
参见图2所示的信号处理系统的第二结构示意图，信号处理系统用于处理单芯片三轴加速度计9的加速度信号，单芯片三轴加速度计9包括X轴加速度模块91、Y轴加速度模块92和Z轴加速度模块93。
在一种可能的实现方式中，ADC接口模块1包括X轴ADC接口单元11、Y轴ADC接口单元12和Z轴ADC接口单元13。
X轴ADC接口单元11的输入端用于与单芯片三轴加速度计9的X轴加速度模块91的输出端连接，以接收X轴加速度模块91输出的X轴加速度信号；X轴ADC接口单元11的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于接收寄存器模块7发送的第一接口控制信号；X轴ADC接口单元11的输出端通过滤波测试模块2与滤波器模块3的输入端连接，X轴ADC接口单元11用于对X轴加速度信号进行调节，得到X轴第一处理信号，并通过滤波测试模块2传输给滤波器模块3。
Y轴ADC接口单元12的输入端用于与单芯片三轴加速度计9的Y轴加速度模块92的输出端连接，以接收Y轴加速度模块92输出的Y轴加速度信号；Y轴ADC接口单元12的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于接收寄存器模块7发送的第二接口控制信号；Y轴ADC接口单元12的输出端通过滤波测试模块2与滤波器模块3的输入端连接，Y轴ADC接口单元12用于对Y轴加速度信号进行调节，得到Y轴第一处理信号，并通过滤波测试模块2传输给滤波器模块3。
Z轴ADC接口单元13的输入端用于与单芯片三轴加速度计9的Z轴加速度模块93的输出端连接，以接收Z轴加速度模块93输出的Z轴加速度信号；Z轴ADC接口单元13的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于接收寄存器模块7发送的第三接口控制信号；Z轴ADC接口单元13的输出端通过滤波测试模块2与滤波器模块3的输入端连接，Z轴ADC接口单元13用于对Z轴加速度信号进行调节，得到Z轴第一处理信号，并通过滤波测试模块2传输给滤波器模块3。
在本实施例中，X轴ADC接口单元11用于接收与单芯片三轴加速度计9的X轴加速度模块91的X轴加速度信号，并对X轴加速度信号进行调节，得到X轴第一处理信号；Y轴ADC接口单元12用于接收与单芯片三轴加速度计9的Y轴加速度模块92的Y轴加速度信号，并对Y轴加速度信号进行调节，得到Y轴第一处理信号；Z轴ADC接口单元13用于接收与单芯片三轴加速度计9的Z轴加速度模块93的Z轴加速度信号，并对Z轴加速度信号进行调节，得到Z轴第一处理信号；ADC接口模块1实际上是由X轴ADC接口单元11、Y轴ADC接口单元12和Z轴ADC接口单元13集合而成，ADC接口模块1能够同时处理三路加速度信号，而且X轴ADC接口单元11、Y轴ADC接口单元12和Z轴ADC接口单元13集成在一起，可减小ADC接口模块1的体积。
在一种可能的实现方式中，参见图3所示的ADC接口单元的结构示意图，X轴ADC接口单元11、Y轴ADC接口单元12和Z轴ADC接口单元13中任一ADC接口单元均包括信号转换元件101、CDS调节元件102、第一选通器103、斩波调节元件104、第二选通器105、零位调节元件106和增益调节元件107。
信号转换元件101的输入端用于与单芯片三轴加速度计9的对应的输出端连接；信号转换元件101的输出端分别与CDS调节元件102的输入端和第一选通器103的输入端连接。
在本实施例中，信号转换元件101用于接收对应的加速度模块输出的加速度信号，例如，X轴ADC接口单元11的信号转换元件，用于接收X轴加速度模块输出的X轴加速度信号；信号转换元件101还对接收到的加速度信号进行信号格式的转换，将加速度信号转换为CDS调节元件102或第一选通器103能够处理的信号格式，例如采用二进制补码的方式进行信号格式的转换。
CDS调节元件102的输入端还与寄存器模块7的输出端连接；寄存器模块7传输对应的控制信号给CDS调节元件102，打开或关闭CDS调节元件102，以及对CDS调节元件102进行配置，避免出现对加速度信号过度调节的情况，也能在不需要CDS调节元件102时，降低系统的功耗；CDS调节元件102的输出端与第一选通器103的输入端连接；CDS调节元件102通过将当前时刻加速度信号的数据和前一时刻加速度信号的数据做差，降低信号中的噪声，能够减少信号中低频部分的1/f噪声，1/f噪声是一种低频噪声，其噪声功率与频率成反比。
第一选通器103的输入端还与寄存器模块7的输出端连接；第一选通器103的输出端分别与斩波调节元件104的输入端和第二选通器105的输入端连接；寄存器模块7对第一选通器103传输对应的控制信号，使第一选通器103选择信号转换元件101传输的加速度信号或者CDS调节元件102传输的加速度信号进行通过，以进行下一步处理。
斩波调节元件104的输入端还与寄存器模块7的输出端连接；寄存器模块7传输对应的控制信号给斩波调节元件104，打开或关闭斩波调节元件104，以及对斩波调节元件104进行配置；CDS调节元件102和斩波调节元件104同时对加速度信号进行处理，比单独使用CDS调节元件102或斩波调节元件104对加速度信号进行低频降噪处理的效果更好，但为了避免出现对加速度信号过度调节的情况，也可以关闭斩波调节元件104，也能够实现在不需要CDS调节元件102时，降低系统的功耗。
具体的，当对应的加速度模块中C/V设计有斩波电路时，X轴ADC的输出信号被调制至高频，此时，需要打开斩波调节元件104，将输出信号调制回基频带后，再进行后续信号处理，反之，则不需要打开斩波调节元件104，可以将其关闭。
斩波调节元件104的输出端与第二选通器105的输入端连接；斩波调节元件104通过依次选择当前时刻加速度信号的数据和下一时刻加速度信号的数据的相反数，实现斩波输出信号的回调。
第二选通器105的输入端还与寄存器模块7的输出端连接；第二选通器105的输出端与零位调节元件106的输入端连接。寄存器模块7对第二选通器105传输对应的控制信号，使第二选通器105选择第一选通器103传输的加速度信号或者斩波调节元件104传输的加速度信号进行通过，以进行下一步处理。
零位调节元件106的输入端还与寄存器模块7的输出端连接；寄存器模块7传输对应的控制信号给零位调节元件106，对零位调节元件106中的静态零位值进行配置；零位调节元件106的输出端与增益调节元件107的输入端连接，零位调节元件106扣除接收到的加速度信号的对应的静态零位值，例如X轴ADC接口单元11的零位调节元件会扣除接收到的X轴加速度信号的X轴向的静态零位值。
增益调节元件107的输入端还与寄存器模块7的输出端连接；寄存器模块7传输对应的控制信号给增益调节元件107，对增益调节元件107的灵敏度信息进行配置，增益调节元件107可以根据寄存器模块7传输的灵敏度信息，调整对应的加速度信号的灵敏度，从而得到对应轴向的第一处理信号，例如，X轴ADC接口单元11的增益调节元件会对接收到的X轴加速度信号的灵敏度进行调节，得到X轴第一处理信号；增益调节元件107的输出端作为X轴ADC接口单元11、Y轴ADC接口单元12或Z轴ADC接口单元13的输出端。
在一种可能的实现方式中，参见图2所示的信号处理系统的第二结构示意图，滤波测试模块2包括X轴滤波测试单元21、Y轴滤波测试单元22和Z轴滤波测试单元23。
X轴滤波测试单元21的输入端与X轴ADC接口单元11的输出端连接，用于接收X轴第一处理信号；X轴滤波测试单元21的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于根据寄存器模块7传输的第一测试控制信号进行X轴滤波测试单元21的配置；X轴滤波测试单元21的输出端与滤波器模块3的输入端连接，用于将X轴第一处理信号传输给滤波器模块3。
Y轴滤波测试单元22的输入端与Y轴ADC接口单元12的输出端连接，用于接收Y轴第一处理信号；Y轴滤波测试单元22的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于根据寄存器模块7传输的第二测试控制信号进行Y轴滤波测试单元22的配置；Y轴滤波测试单元22的输出端与滤波器模块3的输入端连接，用于将Y轴第一处理信号传输给滤波器模块3。
Z轴滤波测试单元23的输入端与Z轴ADC接口单元13的输出端连接，用于接收Z轴第一处理信号；Z轴滤波测试单元23的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于根据寄存器模块7传输的第三测试控制信号进行Z轴滤波测试单元23的配置；Z轴滤波测试单元23的输出端与滤波器模块3的输入端连接，用于将Z轴第一处理信号传输给滤波器模块3。
在本实施例中，X轴滤波测试单元21用于接收X轴第一处理信号，以及将X轴第一处理信号传输给滤波器模块3；Y轴滤波测试单元22用于接收Y轴第一处理信号，以及将Y轴第一处理信号传输给滤波器模块3；Z轴滤波测试单元23用于接收Z轴第一处理信号，以及将Z轴第一处理信号传输给滤波器模块3；滤波测试模块2实际上是由X轴滤波测试单元21、Y轴滤波测试单元22和Z轴滤波测试单元23集成的，能够同时处理三路第一处理信号，也能够减小滤波测试模块2的体积。
另外，滤波测试模块2根据寄存器模块7传输的对应的控制信号进行配置，当最终得到的第四处理信号中存在较大噪声时，说明滤波器模块3中的配置存在问题，则需要通过滤波测试模块2对滤波器模块3进行测试；具体的，滤波测试模块2根据寄存器模块7传输的对应的控制信号，生成对应的滤波测试信号，传输给滤波器模块3；例如，X轴第四处理信号中存在较大噪声，寄存器模块7会向X轴滤波测试单元21传输的第一测试控制信号，X轴滤波测试单元21根据第一测试控制信号生成X轴滤波测试信号，并将X轴滤波测试信号传输给滤波器模块3，从而确定滤波器模块3的工作模式。
在一种可能的实现方式中，参见图4所示的滤波测试单元的结构示意图，X轴滤波测试单元21、Y轴滤波测试单元22和Z轴滤波测试单元23中任一滤波测试单元均包括信号选择元件201和随机信号生成元件202。
随机信号生成元件202的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于接收寄存器模块9传输的对应的控制信号，随机信号生成元件202根据对应的控制生信号生成对应的滤波测试信号；随机信号生成元件202的输出端与信号选择元件201的输入端连接，用于将生成的滤波测试信号传输给信号选择元件201；
信号选择元件201的输入端与寄存器模块7的输出端连接；信号选择元件201的输入端与ADC接口模块1对应的输出端连接；信号选择元件201的输出端作为X轴滤波测试单元21、Y轴滤波测试单元22或Z轴滤波测试单元23的输出端。
在本实施例中，信号选择元件201接收ADC接口模块1传输的对应的第一处理信号，并传输给滤波器模块；信号选择元件201还接收寄存器模块7发送的控制信号，在进行测试时，将接收到的随机信号生成元件202传输的对应的滤波测试信号，传输给滤波器模块3，以进行测试，确定滤波器的工作模式。
在一种可能的实现方式中，滤波器模块3包括X轴滤波器单元31、Y轴滤波器单元32和Z轴滤波器单元33。
X轴滤波器单元31的输入端与X轴滤波测试单元21的输出端连接，用于接收X轴第一处理信号；X轴滤波器单元31的输入端与寄存器模块7连接，用于接收寄存器模块7传输的第一滤波控制信号；X轴滤波器单元31的输出端与增益调节模块4的输入端连接，X轴滤波器单元31用于根据第一滤波控制信号对X轴第一处理信号进行滤波，得到X轴第二处理信号后，并将X轴第二处理信号传输给增益调节模块4。
Y轴滤波器单元32的输入端与Y轴滤波测试单元22的输出端连接，用于接收Y轴第一处理信号；Y轴滤波器单元32的输入端与寄存器模块7连接，用于接收寄存器模块7传输的第二滤波控制信号；Y轴滤波器单元32的输出端与增益调节模块4的输入端连接，Y轴滤波器单元32用于根据第二滤波控制信号对Y轴第一处理信号进行滤波，得到Y轴第二处理信号后，并将Y轴第二处理信号传输给增益调节模块4。
Z轴滤波器单元33的输入端与Z轴滤波测试单元23的输出端连接，用于接收Z轴第一处理信号；Z轴滤波器单元33的输入端与寄存器模块7连接，用于接收寄存器模块7传输的第三滤波控制信号；Z轴滤波器单元33的输出端与增益调节模块4的输入端连接，Z轴滤波器单元33用于根据第三滤波控制信号对Z轴第一处理信号进行滤波，得到Z轴第二处理信号后，并将Z轴第二处理信号传输给增益调节模块4。
在本实施例中，在寄存器的控制下，X轴滤波器单元31用于接收X轴第一处理信号，并对X轴第一处理信号进行过滤，得到X轴第二处理信号，并将X轴第二处理信号传输给增益调节模块4；Y轴滤波器单元32用于接收Y轴第一处理信号，并对Y轴第一处理信号进行过滤，得到Y轴第二处理信号，并将Y轴第二处理信号传输给增益调节模块4；Z轴滤波器单元33用于接收Z轴第一处理信号，并对Z轴第一处理信号进行过滤，得到Z轴第二处理信号，并将Z轴第二处理信号传输给增益调节模块4；另外，滤波器模块3是由X轴滤波器单元31、Y轴滤波器单元32和Z轴滤波器单元33集成的，能够减小滤波器模块3的体积，也能够同时过滤三路第一处理信号，并同时将过滤后得到的三路第二处理信号发送给增益模块4。
在一种可能的实现方式中，参见图5所示的滤波器单元的第一结构示意图，X轴滤波器单元31、Y轴滤波器单元32和Z轴滤波器单元33中任一滤波器单元均包括CIC滤波器元件301、IIR滤波器元件302、第三选通器303和输出速率调节元件304。
CIC滤波器元件301的输入端与滤波测试模块2对应的输出端连接；CIC滤波器元件301的输出端分别与IIR滤波器元件302的输入端和第三选通器303的输入端连接；CIC滤波器元件301用于获取接收滤波测试模块2发送的对应的第一处理信号，以及滤波测试模块2发送的对应的滤波测试信号，例如，X轴滤波器单元31的CIC滤波器元件用于接收X轴滤波测试单元21发送的X轴第一处理信号，并进行滤波，以及在测试时，接收X轴滤波测试单元21发送的X轴滤波测试信号，并进行测试；CIC滤波器元件301的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于接收寄存器模块7传输的对应的控制信号，从而对CIC滤波器元件301的阶数进行配置；CIC滤波器元件301根据配置的阶数对接收到的对应的第一处理信号进行平滑和抽取的处理。
进一步的，配置的阶数可以是4、8、16、32、64、128。
对第一处理信号进行平滑处理，能够对第一处理信号进行初步过滤，便于后续准确进行分析；对第一处理信号进行抽取处理，可以是每间隔固定时间抽取第一处理信号对应的数据，从而得到抽取后的信号，能够降低信号中数据的密度，降低后续分析的复杂性，更加快速和准确的处理加速度信号。
IIR滤波器元件302的输入端还与寄存器模块的输出端连接；IIR滤波器元件302的输出端与第三选通器303的输入端连接。IIR滤波器元件302根据寄存器模块发送的对应的控制信号进行打开或关闭，实现对第一处理信号的进一步过滤；同时为了避免出现对加速度信号过度过滤的情况，也可以关闭IIR滤波器元件302，也能够实现在不需要IIR滤波器元件302时，降低系统的功耗。
第三选通器303的输入端还与寄存器模块7的输出端连接；第三选通器303的输出端与输出速率调节元件304的输入端连接。
在本实施例中，第三选通器303分别接收CIC滤波器元件301处理后传输的第一处理信号以及IIR滤波器元件302处理后传输的第一处理信号，第三选通器303根据寄存器模块7传输的对应的控制信号进行选择，将选择的第一处理信号传输给输出速率调节元件304。
输出速率调节元件304的输入端还与寄存器模块7的输出端连接；输出速率调节元件304的输出端作为X轴滤波器单元31、Y轴滤波器单元32或Z轴滤波器单元33的输出端。
输出速率调节元件304接收寄存器模块7传输的对应的控制信号，根据该控制信号确定信号输出速率，输出速率调节元件304根据该信号输出速率对接收到的第一处理信号进行调节，得到对应的第二处理信号，从而进行输出。
进一步的，在滤波器单元中可以包括多个IIR滤波器元件，例如包括两个IIR滤波器元件或三个IIR滤波器元件，下面以三个IIR滤波器元件进行说明。
参见图6所示的滤波器单元的第二结构示意图，还包括第二IIR滤波器元件305、第四选通器306、第三IIR滤波器元件307和第五选通器308。
第二IIR滤波器元件305的输入端与第三选通器303的输出端连接；第二IIR滤波器元件305的输出端与第四选通器306的输入端连接；第四选通器306的输入端还与第三选通器303的输出端连接；第四选通器306的输出端分别与第三IIR滤波器元件307的输入端和第五选通器308的输入端连接；第三IIR滤波器元件307的输出端与第五选通器308的输入端连接；第五选通器308的输出端与输出速率调节单元304的输入端连接；第二IIR滤波器元件305的输入端、第四选通器306的输入端、第三IIR滤波器元件307的输入端和第五选通器308的输入端均与寄存器模块7的输出端连接。
通过寄存器模块7发送的控制指令确定IIR滤波器元件302、第二IIR滤波器元件305和第三IIR滤波器元件307中的一个或几个进行打开或关闭，以及确定第三选通器303、第四选通器306和第五选通器308分别选择哪一路信号进行通过，具体的选择方式与上述实施例中第三选通器303的选择方式一致。
进一步的，IIR滤波器元件302、第二IIR滤波器元件305和第三IIR滤波器元件307可以是一阶滤波器也可以是二阶滤波器，IIR滤波器元件的具体设置可以参见图7所示的一阶IIR滤波器元件的结构示意图和图8所示所述的二阶IIR滤波器元件的结构示意图。
优选的，IIR滤波器元件302可以采用一阶IIR滤波器，以采样率为3662Hz(系统时钟/128)为例，带宽约为114.2Hz，延迟约为1.38ms；第二IIR滤波器元件305可以采用二阶IIR滤波器，以采样率为3662Hz为例，带宽约为114.4Hz，延迟约为1.99ms；第三IIR滤波器元件307可以采用一阶IIR滤波器，以采样率为3662Hz为例，带宽约为5.8Hz，延迟约为26.3ms，第三IIR滤波器元件307采用的一阶IIR滤波器可以为极低带宽滤波器。
IIR滤波器元件302对应的系数，如表1所示：
表1IIR滤波器元件302的系数表
系数 值
s(1) 0.089660604585669837
a(2)(1) -0.82067879082866035
第二IIR滤波器元件305对应的系数，如表2所示：
表2第二IIR滤波器元件305的系数表
系数 值
s(1) 0.0084426929290799483
a(2)(1) -1.7237761727625094
a(3)(1) 0.75754694447882898
b(2)(1) 2
第三IIR滤波器元件307对应的系数，如表3所示：
表3第三IIR滤波器元件307的系数表
系数 值
s(1) 0.005001068115234375
a(2)(1) -0.989990234375
当滤波器单元中存在IIR滤波器元件302、第二IIR滤波器元件305和第三IIR滤波器元件307时，可以选择打开IIR滤波器元件302和第二IIR滤波器元件305，对接收到的第一处理信号进行滤波，能够在保证信号带宽的同时，经过两级滤波，实现最佳的信噪比；可以选择打开IIR滤波器元件302，能够实现最佳的系统延迟；可以选择打开第二IIR滤波器元件305，能够实现最佳的带内平坦度；也可以选择打开IIR滤波器元件302、第二IIR滤波器元件305和第三IIR滤波器307，能够实现极低的带宽。
由此，寄存器模块7通过向滤波器模块3传输对应的控制信号，可以配置CIC滤波器元件301的阶数，确定IIR滤波器元件302、第二IIR滤波器元件305和第三IIR滤波器307的打开和关闭的情况，确定第三选通器303、第四选通器306和第五选通器308分别选择通过的信号，以及对输出速率调节元件304的信号输出速率进行配置，从而实现对三路第一处理信号进行滤波，得到三路第二处理信号。
在一种可能的实现方式中，增益调节模块4包括X轴增益调节单元41、Y轴增益调节单元42和Z轴增益调节单元43。
X轴增益调节单元41的输入端与X轴滤波器单元31连接，用于接收X轴第二处理信号；X轴增益调节单元41的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于接收寄存器模块7传输的第一增益控制信号；X轴增益调节单元41的输出端通过温度补偿测试模块5与温度补偿模块6的输入端连接，X轴增益调节单元41用于根据第一增益控制信号对X轴第二处理信号进行增益处理，得到X轴第三处理信号后，并通过温度补偿测试模块5传输给温度补偿模块6。
Y轴增益调节单元42的输入端与Y轴滤波器单元32连接，用于接收Y轴第二处理信号；Y轴增益调节单元42的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于接收寄存器模块7传输的第二增益控制信号；Y轴增益调节单元42的输出端通过温度补偿测试模块5与温度补偿模块6的输入端连接，Y轴增益调节单元42用于根据第二增益控制信号对Y轴第二处理信号进行增益处理，得到Y轴第三处理信号后，并通过温度补偿测试模块5传输给温度补偿模块6。
Z轴增益调节单元43的输入端与Z轴滤波器单元33连接，用于接收Z轴第二处理信号；Z轴增益调节单元43的输入端与寄存器模块7的输出端连接，用于接收寄存器模块7传输的第三增益控制信号；Z轴增益调节单元43的输出端通过温度补偿测试模块5与温度补偿模块6的输入端连接，Z轴增益调节单元43用于根据第三增益控制信号对Z轴第二处理信号进行增益处理，得到Z轴第三处理信号后，并通过温度补偿测试模块5传输给温度补偿模块6。
在本实施例中，寄存器模块7向增益调节模块4传输对应的控制信号，增益调节模块4根据对应的控制信号确定增益参数，对信号进行增益处理；具体的，X轴增益调节单元41用于接收X轴第二处理信号，并对X轴第二处理进行增益处理，得到X轴第三处理信号，在经过温度补偿测试模块5传输给温度补偿模块6；Y轴增益调节单元42用于接收Y轴第二处理信号，并对Y轴第二处理进行增益处理，得到Y轴第三处理信号，在经过温度补偿测试模块5传输给温度补偿模块6；Z轴增益调节单元43用于接收Z轴第二处理信号，并对Z轴第二处理进行增益处理，得到Z轴第三处理信号，在经过温度补偿测试模块5传输给温度补偿模块6。
另外，增益调节模块4也是由X轴增益调节单元41、Y轴增益调节单元42和Z轴增益调节单元43集成的，能够减小增益调节模块4的体积，也能够同时对三路第二处理信号进行增益处理，并同时将得到的三路第三处理信号发送给温度补偿测试模块5。
在一种可能的实现方式中，温度补偿测试模块5还可以对温度补偿模块6进行测试；当最终得到的第四处理信号中存在信号随温度漂移时，说明温度补偿模块6中的配置存在问题，则需要通过温度补偿测试模块5对温度补偿模块6进行测试；具体的，温度补偿测试模块5根据寄存器模块7传输的对应的控制信号，生成对应的温度补偿测试信号，传输给温度补偿模块6；例如，X轴第四处理信号中存在信号随温度漂移的情况，寄存器模块7会向温度补偿测试模块5传输的第四测试控制信号，温度补偿测试模块5根据第四测试控制信号生成X轴温补测试信号，并将X轴温补测试信号传输给温度补偿模块6，从而确定温度补偿模块6的处理X轴第三处理信号的工作模式。
在一种可能的实现方式中，参见图9所示的温度补偿模块的结构示意图，温度补偿模块6包括温补参数计算单元61、温补数据计算单元62和温补控制单元63。
温补控制单元63的输入端与寄存器模块7的输出端连接，温补控制单元63的输出端与温补参数计算单元61的输入端连接；温补控制单元63接收寄存器模块7传输的对应的控制信号，根据该信号确定需要进行温补的第三处理信号，以及确定温补系数，并将该温补系数发送给温补参数计算单元61。
温补参数计算单元61的输出端分别与温补数据计算单元62的输入端和温补控制单元63的输入端连接；温补参数计算单元61根据温补系数以及根据自身获取的温度计算温补参数，并将温补参数传输给温补数据计算单元62，以及通过温补控制单元63存储至寄存器模块。
进一步的，温补参数计算单元61的输入端还可以与外部的温度传感器的输出端连接，接收温度传感器发送的温度信息，根据该温度信息确定温补参数；温补参数计算单元61可以根据单芯片三轴加速度计的零位温度系数和标度因数温度系数进行高精度补偿模式或是大量程补偿模式的选择。
温补数据计算单元62的输入端分别与温度补偿测试模块5的输出端和温补控制单元63的输出端连接；温补数据计算单元62的输出端与温补控制单元63的输入端连接；温补数据计算单元62接收温补控制单元63传输的需要进行温补的第三处理信号的信息，并根据该信息以及温补参数计算单元61传输的温补参数，对接收到的温度补偿测试模块5传输的三路第三处理信号依次进行温度补偿，校正三路第三处理信号随温度的漂移，得到三路第四处理信号，并发送给温补控制单元63。
具体的，温补数据计算单元62依次对三路第三处理信号进行处理，无需对三路分别设置处理模块，根据需要对三路第三处理信号进行处理，能够降低温度补偿模块6的功耗以及体积。
温补控制单元63的输出端与寄存器模块7的输入端连接，温补控制单元63将接收到的三路第四处理信号发送给寄存器模块7。
进一步的，零偏的温度补偿可以采用四阶多项式拟合温补算法进行确定，根据
Figure BDA0003864670750000231
计算温度补偿；其中Accin为温度补偿测试模块的输出信号，即未补偿信号；K0T为拟合零位值，K1T为拟合标度值，Accout为温度补偿后加速度计的输出信号。
拟合零位值的计算公式为：
K0T＝K0+AK0(T-Tref)+BK0(T-Tref)2+CK0(T-Tref)3+DK0(T-Tref)4
拟合标度值的计算公式为：
K1T＝K1+AK1(T-Tref)+BK1(T-Tref)2+CK1(T-Tref)3+DK1(T-Tref)4
其中，Tref为参考温度，可选为室温，K0为参考温度下单芯片加速度计的零偏，K1为参考温度下标度因数，AK0、BK0、CK0和DK0均为加速度计零偏四阶多项式拟合的系数，AK1、BK1、CK1和DK1均为加速度计标度因数四阶多项式拟合的系数。
在单芯片三轴加速度计工作温度范围内，每隔10℃的温度点(包括极限工作温度点)，采集一次零偏和标度因数，对采集到的数据进行四阶多项式拟合，获得四阶多项式拟合系数。高精度补偿或是大量程补偿两种模式下系数的位数相同，但小数部分不同，如表4所示：
表4高精度补偿及大量程补偿的模式位数表
系数 大量程补偿模式位数 高精度补偿模式位数
A<sub>K0</sub> (1,30,20) (1,30,35)
B<sub>K0</sub> (1,20,32) (1,20,43)
C<sub>K0</sub> (1,20,53) (1,20,56)
D<sub>K0</sub> (1,19,73) (1,19,76)
A<sub>K1</sub> (1,30,46) (1,30,52)
B<sub>K1</sub> (1,21,55) (1,21,56)
C<sub>K1</sub> (1,20,72) (1,20,76)
D<sub>K1</sub> (1,19,92) (1,19,96)
在一种可能的实现方式中，参见图10所示的输入输出接口模块的示意图，输入输出接口模块8包括译码单元81和控制单元82。
译码单元81的输入端用于获取输入的指令；译码单元81的输出端与控制单元82的输入端连接，译码单元81将获取的指令转化为控制信号发送给控制单元82。
控制单元82的输出端与寄存器模块7的输入端连接，控制单元82将接收到的控制信号发送给寄存器模块7；控制单元82的输入端与寄存器模块7的输出端连接，控制单元82的输出端与译码单元81的输入端连接，控制单元82用于接收寄存器模块7输出的三路第四处理信号，并将三路第四处理信号进行输出。
进一步的，指令可以包括读寄存器数据、写寄存器数据、读加速度信号、读温度信号、读状态字等。
优选的，输入输出模块还可以与采集设备连接，通过采集设备进行指令的输入和三路第四处理信号的输出。当采集设备不工作时，可以更新寄存器模块的存储信号。
本发明实施例通过在寄存器模块的控制下，ADC接口模块中X轴ADC接口单元、Y轴ADC接口单元和Z轴ADC接口单元分别对接收的单芯片三轴加速度计三路加速度信号进行调节，每路加速度信号依次经过信号转换元件、CDS调节元件、第一选通器、斩波调节元件、第二选通器、零位调节元件和增益调节元件的调节，将加速度信号处理为后续单元或元件能够处理的格式，初步降低加速度信号中的噪声，得到三路第一处理信号，并通过滤波测试模块发送给滤波器模块；滤波器模块中X轴滤波器单元、Y轴滤波器单元和Z轴滤波器单元分别对三路第一处理信号进行滤波，每路信号依次经过CIC滤波器元件、IIR滤波器元件、第三选通器和输出速率调节元件，滤除各路第一处理信号中的噪声，以及调整信号输出的速率，得到三路第二处理信号，并传输给增益调节模块；增益调节模块X轴增益调节单元、Y轴增益调节单元和Z轴增益调节单元分别对接收到的三路第二处理信号进行增益处理，得到三路第三处理信号，并通过温度补偿测试模块传输给温度补偿模块；温度补偿模块中温补参数计算单元、温补数据计算单元和温补控制单元依次对三路第三处理信号分别进行温度补偿，确定每路第三处理信号是否需要进行温补，以及计算每路第三处理信号的温补参数，得到三路第四处理信号，将三路第四处理信号传输给寄存器模块；寄存器模块再通过输入输出接口模块向外进行输出；单芯片三轴加速度计的三路加速度信号依次ADC接口模块、滤波测试模块、滤波器模块、增益调节模块、温度补偿测试模块和温度补偿模块，在ADC接口模块、滤波测试模块、滤波器模块、增益调节模块和温度补偿测试模块中分别设置有针对X轴、Y轴和Z轴的单元，能够同时对三路加速度信号进行处理，温度补偿模块可以根据选择依次对三路信号进行处理，从而得到三路第四处理信号，无需针对加速度计每个轴的加速度信号另外分别设置信号处理系统；针对模块分别设置X轴、Y轴和Z轴的单元进行集成，以及仅设置一个温度补偿模块对三路信号依次处理，能够减小加速度计的信号处理系统的体积，同时快速准确地处理单芯片三轴加速度计的加速度信号。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的系统实施例。
图11示出了本发明实施例提供的微机电加速度测量装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
微机电加速度测量装置11包括单芯片三轴加速度计1101和信号处理系统1102；信号处理系统1102采用如上述任一实施例中的信号处理系统。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种信号处理系统，所述信号处理系统用于处理单芯片三轴加速度计的加速度信号，其特征在于，所述信号处理系统包括ADC接口模块、滤波测试模块、滤波器模块、增益调节模块、温度补偿测试模块、温度补偿模块、寄存器模块和输入输出接口模块；
所述ADC接口模块的输入端用于与所述单芯片三轴加速度计的输出端连接，以接收所述单芯片三轴加速度计输出的三路加速度信号；所述ADC接口模块的输出端通过所述滤波测试模块与所述滤波器模块的输入端连接，所述ADC接口模块用于对接收到的各路加速度信号进行调节，得到三路第一处理信号，并通过所述滤波测试模块传输给所述滤波器模块；
所述滤波器模块的输出端与所述增益调节模块的输入端连接，所述滤波器模块用于对接收到的各路第一处理信号进行滤波，得到三路第二处理信号，并将所述三路第二处理信号传输给所述增益调节模块；
所述增益调节模块的输出端通过所述温度补偿测试模块与所述温度补偿模块的输入端连接，所述增益调节模块用于对接收到的各路第二处理信号进行增益处理，得到三路第三处理信号，并通过所述温度补偿测试模块传输给所述温度补偿模块；
所述温度补偿模块的输出端与所述寄存器模块的输入端连接，所述温度补偿模块用于对接收到的各路第三处理信号依次进行温度补偿，得到三路第四处理信号，并将所述三路第四处理信号传输给所述寄存器模块；
所述寄存器模块的输出端与所述输入输出接口模块的输入端连接，用于将接收到的三路第四处理信号通过所述输入输出接口模块进行输出；
所述寄存器模块的输入端还与所述输入输出接口的输出端连接，用于接收外部通过所述输入输出接口模块传输的控制信号；所述寄存器模块的输出端还分别与所述ADC接口模块的输入端、所述滤波测试模块的输入端、所述滤波器模块的输入端、所述增益调节模块的输入端、所述温度补偿测试模块的输入端和所述温度补偿模块的输入端连接，用于传输对应的控制信号。
2.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述ADC接口模块包括X轴ADC接口单元、Y轴ADC接口单元和Z轴ADC接口单元；
所述X轴ADC接口单元的输入端用于与所述单芯片三轴加速度计的X轴加速度模块的输出端连接，以接收所述X轴加速度模块输出的X轴加速度信号；所述X轴ADC接口单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，用于接收所述寄存器模块发送的第一接口控制信号；所述X轴ADC接口单元的输出端通过所述滤波测试模块与所述滤波器模块的输入端连接，所述X轴ADC接口单元用于对X轴加速度信号进行调节，得到X轴第一处理信号，并通过所述滤波测试模块传输给所述滤波器模块；
所述Y轴ADC接口单元的输入端用于与所述单芯片三轴加速度计的Y轴加速度模块的输出端连接，以接收所述Y轴加速度模块输出的Y轴加速度信号；所述Y轴ADC接口单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，用于接收所述寄存器模块发送的第二接口控制信号；所述Y轴ADC接口单元的输出端通过所述滤波测试模块与所述滤波器模块的输入端连接，所述Y轴ADC接口单元用于对Y轴加速度信号进行调节，得到Y轴第一处理信号，并通过所述滤波测试模块传输给所述滤波器模块；
所述Z轴ADC接口单元的输入端用于与所述单芯片三轴加速度计的Z轴加速度模块的输出端连接，以接收所述Z轴加速度模块输出的Z轴加速度信号；所述Z轴ADC接口单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，用于接收所述寄存器模块发送的第三接口控制信号；所述Z轴ADC接口单元的输出端通过所述滤波测试模块与所述滤波器模块的输入端连接，所述Z轴ADC接口单元用于对Z轴加速度信号进行调节，得到Z轴第一处理信号，并通过所述滤波测试模块传输给所述滤波器模块。
3.根据权利要求2所述的信号处理系统，其特征在于，所述X轴ADC接口单元、Y轴ADC接口单元和Z轴ADC接口单元中任一ADC接口单元均包括信号转换元件、CDS调节元件、第一选通器、斩波调节元件、第二选通器、零位调节元件和增益调节元件；
所述信号转换元件的输入端用于与所述单芯片三轴加速度计对应的输出端连接；所述信号转换元件的输出端分别与所述CDS调节元件的输入端和所述第一选通器的输入端连接；
所述CDS调节元件还与所述寄存器模块的输出端连接；所述CDS调节元件的输出端与所述第一选通器的输入端连接；
第一选通器的输入端还与所述寄存器模块的输出端连接；所述第一选通器的输出端分别与所述斩波调节元件的输入端和所述第二选通器的输入端连接；
所述斩波调节元件的输入端还与寄存器模块的输出端连接；所述斩波调节元件的输出端与所述第二选通器的输入端连接；
所述第二选通器的输入端还与所述寄存器模块的输出端连接；所述第二选通器的输出端与所述零位调节元件的输入端连接；
所述零位调节元件的输入端还与寄存器模块的输出端连接；所述零位调节元件的输出端与所述增益调节元件的输入端连接；
所述增益调节元件的输入端还与所述寄存器模块的输出端连接；所述增益调节元件的输出端作为X轴ADC接口单元、Y轴ADC接口单元或Z轴ADC接口单元的输出端。
4.根据权利要求2所述的信号处理系统，其特征在于，所述滤波测试模块包括X轴滤波测试单元、Y轴滤波测试单元和Z轴滤波测试单元；
所述X轴滤波测试单元的输入端与所述X轴ADC接口单元的输出端连接，用于接收所述X轴第一处理信号；所述X轴滤波测试单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，用于根据所述寄存器模块传输的第一测试控制信号进行所述X轴滤波测试单元的配置；所述X轴滤波测试单元的输出端与所述滤波器模块的输入端连接，用于将所述X轴第一处理信号传输给所述滤波器模块；
所述Y轴滤波测试单元的输入端与所述Y轴ADC接口单元的输出端连接，用于接收所述Y轴第一处理信号；所述Y轴滤波测试单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，用于根据所述寄存器模块传输的第二测试控制信号进行Y轴滤波测试单元的配置；所述Y轴滤波测试单元的输出端与所述滤波器模块的输入端连接，用于将所述Y轴第一处理信号传输给所述滤波器模块；
所述Z轴滤波测试单元的输入端与所述Z轴ADC接口单元的输出端连接，用于接收所述Z轴第一处理信号；所述Z轴滤波测试单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，用于根据所述寄存器模块传输的第三测试控制信号进行Z轴滤波测试单元的配置；所述Z轴滤波测试单元的输出端与所述滤波器模块的输入端连接，用于将所述Z轴第一处理信号传输给所述滤波器模块。
5.根据权利要求4所述的信号处理系统，其特征在于，所述X轴滤波测试单元、所述Y轴滤波测试单元和所述Z轴滤波测试单元中任一滤波测试单元均包括信号选择元件和随机信号生成元件；
所述随机信号生成元件的输入端与所述寄存器模块的输出端连接；所述随机信号生成元件的输出端与所述信号选择元件的输入端连接；
所述信号选择元件的输入端与所述寄存器模块的输出端连接；所述信号选择元件的输入端与所述ADC接口模块对应的输出端连接；所述信号选择元件的输出端作为X轴滤波测试单元、所述Y轴滤波测试单元或所述Z轴滤波测试单元的输出端。
6.根据权利要求4所述的信号处理系统，其特征在于，所述滤波器模块包括X轴滤波器单元、Y轴滤波器单元和Z轴滤波器单元；
所述X轴滤波器单元的输入端与所述X轴滤波测试单元的输出端连接，用于接收所述X轴第一处理信号；所述X轴滤波器单元的输入端与所述寄存器模块连接，用于接收所述寄存器模块传输的第一滤波控制信号；所述X轴滤波器单元的输出端与所述增益调节模块的输入端连接，所述X轴滤波器单元用于根据所述第一滤波控制信号对所述X轴第一处理信号进行滤波，得到X轴第二处理信号后，并将所述X轴第二处理信号传输给所述增益调节模块；
所述Y轴滤波器单元的输入端与所述Y轴滤波测试单元的输出端连接，用于接收所述Y轴第一处理信号；所述Y轴滤波器单元的输入端与所述寄存器模块连接，用于接收所述寄存器模块传输的第二滤波控制信号；所述Y轴滤波器单元的输出端与所述增益调节模块的输入端连接，所述Y轴滤波器单元用于根据所述第二滤波控制信号对所述Y轴第一处理信号进行滤波，得到Y轴第二处理信号后，并将所述Y轴第二处理信号传输给所述增益调节模块；
所述Z轴滤波器单元的输入端与所述Z轴滤波测试单元的输出端连接，用于接收所述Z轴第一处理信号；所述Z轴滤波器单元的输入端与所述寄存器模块连接，用于接收所述寄存器模块传输的第三滤波控制信号；所述Z轴滤波器单元的输出端与所述增益调节模块的输入端连接，所述Z轴滤波器单元用于根据所述第三滤波控制信号对所述Z轴第一处理信号进行滤波，得到Z轴第二处理信号后，并将所述Z轴第二处理信号传输给所述增益调节模块。
7.根据权利要求6所述的信号处理系统，其特征在于，所述X轴滤波器单元、所述Y轴滤波器单元和所述Z轴滤波器单元中任一滤波器单元均包括CIC滤波器元件、IIR滤波器元件、第三选通器和输出速率调节元件；
所述CIC滤波器元件的输入端与所述滤波测试模块对应的输出端连接；所述CIC滤波器元件的输入端与所述寄存器模块的输出端连接；所述CIC滤波器元件的输出端分别与所述IIR滤波器元件的输入端和所述第三选通器的输入端连接；
所述IIR滤波器的输入端还与所述寄存器模块的输出端连接；所述IIR滤波器元件的输出端与所述第三选通器的输入端连接；
所述第三选通器的输入端还与所述寄存器模块的输出端连接；所述第三选通器的输出端与所述输出速率调节元件的输入端连接；
所述输出速率调节元件的输入端还与所述寄存器模块的输出端连接；所述输出速率调节元件的输出端作为所述X轴滤波器单元、所述Y轴滤波器单元或所述Z轴滤波器单元的输出端。
8.根据权利要求6所述的信号处理系统，其特征在于，所述增益调节模块包括X轴增益调节单元、Y轴增益调节单元和Z轴增益调节单元；
所述X轴增益调节单元的输入端与所述X轴滤波器单元连接，用于接收所述X轴第二处理信号；所述X轴增益调节单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，用于接收所述寄存器模块传输的第一增益控制信号；所述X轴增益调节单元的输出端通过所述温度补偿测试模块与所述温度补偿模块的输入端连接，所述X轴增益调节单元用于根据所述第一增益控制信号对所述X轴第二处理信号进行增益处理，得到X轴第三处理信号后，并通过所述温度补偿测试模块传输给所述温度补偿模块；
所述Y轴增益调节单元的输入端与所述Y轴滤波器单元连接，用于接收所述Y轴第二处理信号；所述Y轴增益调节单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，用于接收所述寄存器模块传输的第二增益控制信号；所述Y轴增益调节单元的输出端通过所述温度补偿测试模块与所述温度补偿模块的输入端连接，所述Y轴增益调节单元用于根据所述第二增益控制信号对所述Y轴第二处理信号进行增益处理，得到Y轴第三处理信号后，并通过所述温度补偿测试模块传输给所述温度补偿模块；
所述Z轴增益调节单元的输入端与所述Z轴滤波器单元连接，用于接收所述Z轴第二处理信号；所述Z轴增益调节单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，用于接收所述寄存器模块传输的第三增益控制信号；所述Z轴增益调节单元的输出端通过所述温度补偿测试模块与所述温度补偿模块的输入端连接，所述Z轴增益调节单元用于根据所述第三增益控制信号对所述Z轴第二处理信号进行增益处理，得到Z轴第三处理信号后，并通过所述温度补偿测试模块传输给所述温度补偿模块。
9.根据权利要求1所述的信号处理系统，其特征在于，所述温度补偿模块包括温补参数计算单元、温补数据计算单元和温补控制单元；
所述温补控制单元的输入端与所述寄存器模块的输出端连接，所述温补控制单元的输出端与所述温补参数计算单元的输入端连接；
所述温补参数计算单元的输出端分别与所述温补数据计算单元的输入端和所述温补控制单元的输入端连接；
所述温补数据计算单元的输入端分别与所述温度补偿测试模块的输出端和所述温补控制单元的输出端连接；所述温补数据计算单元的输出端与所述温补控制单元的输入端连接；
所述温补控制单元的输出端与所述寄存器模块的输入端连接。
10.一种微机电加速度测量装置，包括单芯片三轴加速度计以及如权利要求1-9任一项所述的信号处理系统。
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