传感器是用于侦测、监控和呼应温度、压力、湿度和运动等物理参量的设备。它们是许多实践工作体系不可或缺的零组件,在工业、消费、轿车、医疗和军事方面运用十分广泛。在曩昔,从传感器取得的数据被直接发送至中心操控单元,然后中心操控单元或许会运用外挂的硬件组件或数字逻辑对传感器数据履行后制或显现。
跟着8位微操控器(MCU)等嵌入式处理器解决方案的呈现,将固定的中心硬件替换为可透过程序履行运用所需特定使命的微操控器所带来的优势更加显着。可是,8位微操控器只能提供给核算密布度不大的体系做一些根本处理使命。
为此,智能传感器信号处理的需求逐步显现,而其具有的条件包含以下几项:
传感器信号交融
传感器运用杂乱度的急速提高,使得将更强壮的智能嵌入至传感器接口变得势在必行。许多运用均选用多个传感器来获取各种丈量数据,而且运用十分先进的办法对数据进行处理。
在某些状况下,有必要一起处理来自多种传感器的信号,因此须使用同一个微操控器,这种状况能够称为「传感器信号交融」。每种类型的传感器都有各自的信号特性,而且需求透过不同的后制从中提取有用的信息,这会添加中心处理器(CPU)的运算量和周边数据处理量。
容错技能需求大增
关于处理器而言,监控传感器信号和侦测或许引起体系彻底毛病的过错也十分有用。检测出过错状况后,可彻底关闭体系或切换到剩余备分传感器。如果在过错检测流程中再参加一个过程,就能够在毛病实践发生前对其进行猜测,这将大大简化现场硬件保护和保养。
此类容错算法和技能或许会适当杂乱,需求更高的运算才能、更大的内存以及容易与更丰厚的周边功用,因此有必要升级到16位微操控器。
分布式处理
在许多运用中,传感器实践涣散在较广的区域内,如涣散在大型修建或工厂内,或涣散在轿车的不同零件内。关于这样的分布式体系来说,集中式处理/操控办法往往被证明无效,或许在最佳状况下依然效能不彰。
要减轻中心操控单元在处理和数据贮存方面的压力,最好将处理才能涣散到多个接近的传感器,或许乃至与传感器整合的微操控器上。可是这种分布式传感器处理办法需求各种强壮的信号转化和通讯周边。
分析智能传感器处理信号链
传感器信号处理包含林林总总的嵌入式运用,但能够概括地界说代表传感器处理体系特色的通用信号链。传感器运用的首要组件是感测组件(也称为转化器)、信号调整电路(多数是模仿电路组件),以及嵌入式微处理器(在某些状况下是简略硬件电路的数字逻辑电路或ASIC)(图1)。