本发明专利技术涉及一种传感器，所述传感器包括检测元件、模拟前端和数字后端；其中，所述数字后端通过数字接口可与控制单元连接，其中，所述传感器在数字后端中提供经扫描的数据。所述传感器包含用于在所述数字后端中提供经扫描的数据的时间信息的机构，所述控制单元能够通过数字接口访问所述机构。此外本发明专利技术涉及一种将时间信息分配给传感器的经扫描的测量数据的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种传感器，所述传感器包括检测元件、模拟前端和数字后端；其中，所述数字后端通过数字接口可与控制单元连接，其中，所述传感器在数字后端中提供经扫描的数据。所述传感器包含用于在所述数字后端中提供经扫描的数据的时间信息的机构，所述控制单元能够通过数字接口访问所述机构。此外本专利技术涉及一种将时间信息分配给传感器的经扫描的测量数据的方法。【专利说明】具有扫描时刻时间戳的传感器
本专利技术涉及一种传感器，所述传感器具有检测元件、模拟前端和数字后端；其中， 数字后端通过数字接口可与控制单元连接，其中，所述传感器在数字后端中提供经扫描的 数据。 此外，本专利技术还涉及一种用于将时间信息分配到传感器的经扫描的测量数据的方 法。
技术介绍
文献US-7382780B1描述了在使用扫描值计数器和实时时钟的情况下的回顾性的 时间同步以及帧中的数据的采集。该文献不涉及子扫描间隔时间。传感器典型地由检测元 件、模拟前端和数字后端组成，如在图1中可以看出。检测元件将待测量的物理参量转换为 模拟信号，而模拟前端控制检测元件并且处理模拟信号并且将其转换为数字信号。数字后 端实施例如数字滤波、事件产生以及模拟前端的控制。一个或多个传感器通过数字传感器 后端的数字接口与一个控制单元连接，例如智能手机或互联网平板中的应用处理器、专用 微控制器（μC)或者控制单元以硬件或软件形式的任意其他的实现。传感器以可配置的输 出数据速率〇dr扫描传感器数据并且将经处理的传感器数据扫描值存储在数字后端中。必 要时数字后端可以包含用于传感器数据存储的先入先出（FIFO)存储器。控制单元经由数 字接口从数字后端读取传感器数据。传感器不具有全局时间的概念，也就是说在控制单元 中处理传感器数据时典型地假定，控制单元读取传感器数据的时间与传感器数据被扫描的 时间是相同的。 传感器典型地实现滤波功能，例如具有确定的带宽限制的低通滤波器。 传感器的输出数据速率经常与环境参数如温度相关。在这些参数变化时输出数据 速率的10 %的波动并不少见。具有独立的和典型更准确的时间参考的控制单元异步地以读 取数据速率rdr从传感器读取数据，如在图2中所示。 每个扫描间隔框（10)说明新的传感器数据扫描值，其存储在数字部分中，下面的 箭头说明控制单元从传感器的读取（30)，该控制单元在该例子中相比于传感器更频繁地产 生输出数据。因为典型地假设，传感器数据扫描时间和传感器数据读取时间是相同的，这意 味着，不考虑输出数据的产生与读取之间的延迟。通过该假设引入时间抖动（Zeitjitter)， 该时间抖动通过抖动框（20)说明。通过该机制添加的平均抖动通过以下给定： 抖动平均=MIN(l/odr, l/rdr)/2。 经常应用一个以上传感器的数据，以便计算合并数据，例如移动装置在空间上的 取向或者其位置。这些技术经常应用在惯性测量单元（MUS)中。抖动使得所计算的数据 的精度变差。 除odr与rdr之间的不匹配以外，延迟还导致，延迟可能对确定的应用一一例如实 时游戏应用产生影响。 对于上述问题具有三个已知的解决方案。根据用于抖动^^的等式，读取数据速率 rdr的增大缩小了平均抖动。根据用于抖动^^的等式，输出数据速率odr的增大缩小了平均 抖动。输出数据速率的增大通过当前传感器例如三轴加速度传感器BMA25?igital支持。 另一种技术是通过中断触发读取，该技术应由传感器要求，如果新数据可用，则发送中断到 控制单元。然后这开始由传感器读取数据。 然而这些已知的解决方案可能包括一些缺点。读取数据速率rdr的增大对于控制 单元而言增大了工作负荷。如果控制单元以软件实现并且执行处理器仅仅具有低的满负荷 (Auslastung)，则该解决方案增大了执行处理器从非激活到一个状态的过渡的次数，由此 显著增大了电流消耗。 输出数据速率Odr的增大意味着，如果增大扫描速率，则由此增大传感器数据上 的噪音。如果仅仅与低通滤波器的带宽无关地改变输出数据速率，则数字后端的实现更复 杂。由此，数字后端的所需要的硅面积和电流消耗提高。因此，用于传感器硬件和传感器的 运行的成本增加。 通过中断触发读取除了典型的接口如I2C之外也要求用于中断信号的单独的线 路，由此增加了成本。附加地通过在控制单元上的软件来处理中断不是非常高效，因为中断 要求在处理器中的上下文切换。这对处理器中的缓存命中率和类似的效率参数产生影响。 如果多个传感器与一个处理器连接，则该解决方案没有很好地缩放。附加地在多个现代移 动平台中不直接提供中断，并且由此该解决方案仅仅部分地处理该问题。
技术实现思路
本专利技术具有的任务在于实现一种传感器，可以尽可能精确地给所述传感器的测量 数据分配测量时刻。本专利技术也具有以下任务：实现一种用于将传感器的测量数据分配给测 量时刻的方法。 【专利附图】【附图说明】 图1示出了预先已知的传感器以及控制单元。 图2示出了预先已知的传感器输出数据速率作为控制单元的读取数据速率的函 数。 图3示出了根据本专利技术的第一实施方式的传感器的扫描定时器。 图4示出了根据本专利技术的第二实施方式的传感器定时器，该传感器定时器由传感 器的扫描计数器和扫描定时器组成。 图5示出了两个传感器，所述两个传感器分别以略微不同的扫描速率在FIFO存储 器中存储它们的扫描值。 图6示出了根据本专利技术的传感器以及控制单元。 图7示出了用于避免传感器的数据读取时的抖动的方法。 图8示出了用于传感器的实时输出数据速率估计的方法。 图9示出了用于减小从传感器获得数据时的延迟的方法。 图10示出了用于在使用传感器中的FIFO存储器的情况下减小抖动的方法。 【具体实施方式】 图3根据本专利技术的第一实施方式示出了传感器的扫描定时器。在本专利技术的第一实 施方式中将寄存器添加至在图1中所述的传感器。寄存器包含传感器数据的龄期（Alter) 并且通过传感器的数字后端更新。附加的寄存器允许控制单元从传感器数据的产生起读取 所述传感器数据的龄期。附加的寄存器可以实现为单独的计数器，或者存在的计数器可以 被重新使用，由此控制数据扫描。计数器在新的数据扫描值产生之后被复位并且继续运行， 直至数据通过控制单元来读取或者更长时间。"扫描定时器"是扫描时间寄存器的值，标准 化到一个扫描周期上。扫描周期通过Ι/odr给定。如果例如具有10毫秒的扫描周期，则如 果数据扫描值在读取的时刻有3毫秒之久，则扫描定时器具有值：0. 3个扫描周期（在读取 时刻）。由此可以减小抖动。 扫描定时器的读取允许控制单元确定数据在从传感器读取的时刻有多久。在理想 情况下所述扫描定时器寄存器原子式（在数据块中在没有中断的情况下）与传感器数据一 起被读取。控制单元可以参照其控制系统时间重建在过去的一个实际产生传感器数据的时 亥IJ。如果一个以上传感器一一例如加速计、偏航率传感器以及磁力计处于系统中，则经同步 化的传感器数据对于传感器合并算法是重要的。所减小的抖动允许更好的传感器数据同 步。由此传感器合并算法的效率增大。 图4示出了根据本专利技术的第二实施方式的传感器定时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种传感器，其包括检测元件、模拟前端和数字后端；其中，所述数字后端通过数字接口能够与控制单元连接，其中，所述传感器在所述数字后端中提供经扫描的数据，其特征在于，所述传感器包含用于在所述数字后端中提供经扫描的数据的时间信息的机构，所述控制单元能够通过所述数字接口访问所述机构。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·拉梅尔，R·多施，T·克劳斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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