传感器校准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了传感器校准装置，该装置包括：I2C接口，其经由I2C信号线连接至传感器；以及校准模块，其耦合至所述I2C接口并经由所述I2C接口与所述传感器通信，所述校准模块包括：校准内核，其经由所述I2C接口向所述传感器提供校准值；起始值寄存器，其存储初始化校准值并将所述初始化校准值提供给所述校准内核，所述校准内核经由所述I2C接口将所述初始化校准值作为校准值写入所述传感器；目标值寄存器，其存储所述传感器的期望输出值；以及容差寄存器，其存储所述传感器基于所述校准值进行校准之后的输出值与所述期望输出值之差的容差值，所述校准内核在超出所述容差值的指示下经由所述I2C接口将所述校准值经修改后的新的校准值写入所述传感器。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
传感器校准装置
本技术涉及一种校准装置，尤其涉及用于校准传感器的装置。
技术介绍
在各种领域中，传感器被广泛用于感测各种参数，如速度、加速度、旋转、位移、形变、压力、温度、气体、湿度等，并且相应地存在各种各样的传感器，例如，速率传感器、加速度计、陀螺仪、位移传感器、形变传感器、压力传感器、温度传感器、气体传感器、湿度传感器等。由于传感器输出的测量结果是重要的处理参数，因此希望传感器输出的测量结果达到所设计和所要求的高精确度。然而，传感器在生产过程中由于制造误差等原因、或者在使用过程中由于老化等原因可能使得传感器的感测输出不够准确。例如，微机电系统(MEMS)传感器在生产过程中经历流片、封装、测试等步骤之后，其输出是有偏差的。因此，为了确保传感器的精确度，传感器在制造完成后、或者在使用一段时间后可以进行校准。例如，可以在传感器中添加一些校准寄存器，通过修改这些寄存器可以校准传感器输出，使得传感器输出更加精确。要达到精确校准目的，校准寄存器的级数越多越好，以输出精度为8位的MEMS加速度计为例，至少需要一个8位的校准寄存器，即等效的校准级数必须为28级(即256级)。校准级数越多，单个MEMS传感器的校准运算时间就会越长，因此校准步骤是影响MEMS传感器成本的重要因素之一。现在业界大多采用专门的校准设备来同时校准多个MEMS传感器，从而提高校准效率，降低校准成本。一般的MEMS传感器使用I2C接口，每个I2C接口用到两条信号线，若要同时校准20颗MEMS传感器，则校准设备需要有40条信号线。另外，同时校准的MEMS传感器数目越多，校准设备所需要的其他资源也就越多，比如要达到真正的并行校准目的，针对采样MEMS传感器所得到的数据还必须拥有并行的计算处理单元来进行处理，整个校准设备的价格就会相应地成倍增长。为了满足对传感器的低价格、高精确输出的需求，业界迫切需要一种能高效地校准传感器的装置。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种校准传感器的装置。针对现有传感器校准系统结构复杂、效率过低和价格过高等缺点，本技术提供了一种高效地校准传感器的装置。另外，本技术还提供了基于FPGA (现场可编程门阵列)的校准装置，该校准装置利用FPGA的并行处理优势，能够同时校准多个传感器，从而缩短了单个传感器的校准时间，提高了测试生产效率。在一个实施例中，提供了一种传感器校准装置，其特征在于，包括:I2C接口，其经由I2C信号线连接至传感器；以及校准模块，其耦合至所述I2C接口并经由所述I2C接口与所述传感器通信，所述校准模块包括:校准内核，其经由所述I2C接口向所述传感器提供校准值；起始值寄存器，其存储初始化校准值并将所述初始化校准值提供给所述校准内核，所述校准内核经由所述I2C接口将所述初始化校准值作为校准值写入所述传感器；目标值寄存器，其存储所述传感器的期望输出值；以及容差寄存器，其存储所述传感器基于所述校准值进行校准之后的输出值与所述期望输出值之差的容差值，所述校准内核在超出所述容差值的指示下经由所述I2C接口将所述校准值经修改后的新的校准值写入所述传感器。在一个实施例中，所述校准模块还包括:步进值寄存器，其存储所述校准值每次递增的步进值。在一个实施例中，所述校准模块还包括:最大值寄存器，其存储所述传感器所能达到的最大校准值。在一个实施例中，所述校准模块还包括:等待时间寄存器，其存储在将校准值写入所述传感器与接收所述传感器基于所述校准值进行校准之后的输出值之间等待的时间计数值。在一个实施例中，所述传感器包括校准寄存器以存储由所述校准模块写入的校准值。在一个实施例中，所述I2C接口包括:读写命令寄存器，其接收并存储来自所述校准模块的读或写命令；调整寄存器，其接收并存储来自所述校准模块的校准值；以及I2C接口内核，其经由所述I2C信号线将所述调整寄存器中的校准值写入所述传感器。在一个实施例中，所述I2C接口还包括:输出寄存器，其存储所述I2C接口内核经由所述I2C信号线从所述传感器读取的所述传感器基于所述校准值进行校准之后的输出值。在一个实施例中，所述传感器是MEMS传感器。在一个实施例中，所述传感器包括速率传感器、加速度计、陀螺仪、位移传感器、形变传感器、压力传感器、温度传感器、气体传感器、或湿度传感器。在一个实施例中，所述传感器校准装置是基于FPGA的传感器校准装置并且包括多个所述I2C接口和所述校准模块。与现有技术相比，本技术具有以下优点:通过从初始化校准值起通过步进值修改校准值来校准传感器，可以高效快速地将传感器的输出调整为达到预定精确度(在可允许容差内)。另外，本技术的传感器校准装置可以采用FPGA来实现，FPGA内部包括多个并行的校准模块以同时对多个传感器进行校准处理，从而达到并行地对所有传感器进行独立校准处理的目的，显著提高了校准的效率。【附图说明】图1为本技术一实施例的传感器校准装置的示意框图。图2是本技术一实施例的传感器校准装置的连接示意图。图3是本技术一实施例的传感器校准装置的工作流程图。【具体实施方式】为了使本技术的技术方案、目的和优点更加清楚，下面结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明，但不应以此限制本技术的保护范围。图1为本技术一实施例的传感器校准装置10的示意框图。如图所示，传感器校准装置10包括N个I2C (集成电路间)接口 I?N (统一标注为12)以及相应的N个校准模块I?N(统一标注为14)，其中N为正整数。这N个I2C接口 12可分别通过I2C信号线连接至N个要校准的传感器I?N(统一标注为11)，从而传感器校准装置10能同时校准这N个传感器11。I2C信号线是两线式串行总线，因此每根I2C信号线使用I2C接口 12和传感器11各自的两个IO (输入输出)管脚。在这种情况下，N的值可为传感器校准装置10拥有的可用IO管脚数量的一半。本领域技术人员可以明白，实际测量的传感器11可以少于N个。在根据本技术的一个实施例中，传感器校准装置10可以采用FPGA(现场可编程门阵列)来实现。由于FPGA的IO管脚非常多，可以把很多传感器并联至FPGA，以一个拥有282个IO管脚的FPGA为例，可以将多达141个传感器都并行连接在FPGA上。另外，利用FPGA拥有的并行处理优势，可以大大提高校准的效率，结构上也非常简单，且整体价格非常便宜。在其他实施例中，传感器校准装置10也可以采用其他硬件架构来实现。在一个实施例中，传感器11可以是微机电系统(MEMS)传感器。另外，传感器11可以是速率传感器、力口速度计、陀螺仪、位移传感器、形变传感器、压力传感器、温度传感器、气体传感器、或湿度传感器等，也可以是本领域已知的或将来开发的任何传感器。图2是本技术一实施例的传感器校准装置10的连接示意图。为简单起见，图2中仅示出了传感器校准装置10中的一个校准模块14和一个I2C接口 12，但传感器校准装置10可如图1中所示地包括N个校准模块14和N个I2C接口 12，其中每个校准模块14和I2C接口 12具有如图2中所示的配置。要校准的传感器11包括校准寄存器112，其中传感器11的最终检测输出是传感器11实际检测到的值基于校准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器校准装置，其特征在于，包括：I2C接口，其经由I2C信号线连接至传感器；以及校准模块，其耦合至所述I2C接口并经由所述I2C接口与所述传感器通信，所述校准模块包括：校准内核，其经由所述I2C接口向所述传感器提供校准值；起始值寄存器，其存储初始化校准值并将所述初始化校准值提供给所述校准内核，所述校准内核经由所述I2C接口将所述初始化校准值作为校准值写入所述传感器；目标值寄存器，其存储所述传感器的期望输出值；以及容差寄存器，其存储所述传感器基于所述校准值进行校准之后的输出值与所述期望输出值之差的容差值，所述校准内核在超出所述容差值的指示下经由所述I2C接口将所述校准值经修改后的新的校准值写入所述传感器。

【技术特征摘要】
1.一种传感器校准装置，其特征在于，包括: I2C接口，其经由I2C信号线连接至传感器；以及 校准模块，其耦合至所述I2C接口并经由所述I2C接口与所述传感器通信，所述校准模块包括: 校准内核，其经由所述I2C接口向所述传感器提供校准值； 起始值寄存器，其存储初始化校准值并将所述初始化校准值提供给所述校准内核，所述校准内核经由所述I2C接口将所述初始化校准值作为校准值写入所述传感器； 目标值寄存器，其存储所述传感器的期望输出值；以及 容差寄存器，其存储所述传感器基于所述校准值进行校准之后 的输出值与所述期望输出值之差的容差值，所述校准内核在超出所述 容差值的指示下经由所述I2C接口将所述校准值经修改后的新的校 准值写入所述传感器。2.如权利要求1所述的传感器校准装置，其特征在于，所述校准模块还包括: 步进值寄存器，其存储所述校准值每次递增的步进值。3.如权利要求1所述的传感器校准装置，其特征在于，所述校准模块还包括: 最大值寄存器，其存储所述传感器所能达到的最大校准值。4.如权利要求1所述的传感器校准装置，其特征在于，所述校准模块还包括: 等待时间寄存器，其存储在将校准值写入所述传感器与接收所述传感器基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波，蒋登峰，邓登峰，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33