压力识别系统、压力识别方法及计算机可读存储介质技术方案

本申请公开了一种压力识别系统、压力识别方法及计算机可读存储介质。压力识别系统包括控制及外围电路以及分别与控制及外围电路相连接的压力感存电路、模拟前端电路和模拟计算模块；控制及外围电路用于控制压力感存电路、模拟前端电路和模拟计算模块的电路工作逻辑与时序；压力感存电路用于获取并存储外界的压力信号；模拟前端电路用于将压力信号由电阻值转换为模拟电压值；模拟计算模块用于处理模拟电压值，得到压力信号识别结果。本申请实施例的压力识别系统，提升了信息传输效率和能效，降低了功耗，并且由于本申请实施例的系统不需要使用模数转换器和寄存器，所以节省了成本和能耗，降低了信号传递延迟，避免了模数转换过程引入的量化噪声。程引入的量化噪声。程引入的量化噪声。

【技术实现步骤摘要】
压力识别系统、压力识别方法及计算机可读存储介质


[0001]本申请涉及物联网
，具体涉及一种压力识别系统、压力识别方法及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]压力检测在物联网生态系统中扮演着关键角色，在智能家居、可穿戴设备、智能医疗、仿生假肢等
得到了广泛应用。压力传感器的压力信号是易失的，即当外界压力撤去后，压力传感器恢复至初始状态，之前的压力信号丢失，所以需要对压力传感器的信号进行存储用于后续的信号处理。传统的压力识别系统通常通过模数转换器将压力传感器受压后的模拟信号转变成数字信号，然后将数字信号存入寄储器中，实现传感信息的缓存，但是这个过程将带来额外的成本高、能耗大、信号传递延迟较大以及模数转换过程中引入的量化噪声较大。因此传统的压力识别系统逐渐难以满足物联网日益对压力传感系统的需求。

技术实现思路

[0003]本申请的目的是提供一种压力识别系统、压力识别方法及计算机可读存储介质，以克服现有技术中存在的成本高、能耗大、信号传递延迟较大以及模数转换过程中引入的量化噪声较大的技术缺陷。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
[0004]根据本申请实施例的一个方面，提供一种压力识别系统，包括控制及外围电路以及分别与所述控制及外围电路相连接的压力感存电路、模拟前端电路和模拟计算模块；
[0005]所述控制及外围电路用于控制所述压力感存电路、所述模拟前端电路和所述模拟计算模块的电路工作逻辑与时序；
[0006]所述压力感存电路用于获取并存储外界的压力信号；
[0007]所述模拟前端电路用于将所述压力信号由电阻值转换为模拟电压值；
[0008]所述模拟计算模块用于处理所述模拟电压值，得到压力信号识别结果。
[0009]在本申请的一些实施例中，所述控制及外围电路包括控制器以及分别与所述控制器相连接的电源管理模块、时钟源和时钟树；所述时钟源与所述时钟树相连接，所述时钟源和所述时钟树均与所述电源管理模块相连接；所述控制器用于控制所述压力感存电路、所述模拟前端电路和所述模拟计算模块的电路工作逻辑与时序；
[0010]所述电源管理模块用于对所述压力感存电路、所述模拟前端电路和所述模拟计算模块进行供电管理；所述时钟源用于提供时钟脉冲信号；所述时钟树用于管理所述时钟脉冲信号的电路时序。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述压力感存电路包括字线和位线驱动电路、以及分
别与所述字线和位线驱动电路相连接的多个压力感存单元；所述字线和位线驱动电路用于在所述控制及外围电路的控制下选通一个或多个所述压力感存单元，以通过被选通的所述压力感存单元检测并存储外界的压力信号。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述压力感存单元包括串联的压力传感器单元和RRAM单元，所述压力传感器单元用于检测外界的压力信号，所述RRAM单元用于存储来自所述压力传感器单元的压力信号。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述模拟前端电路包括互相连接的电阻转电压电路和可编程增益放大器；
[0014]所述电阻转电压电路用于将所述压力信号由电阻值转换为模拟电压值，所述可编程增益放大器用于对所述电阻转电压电路输出的模拟电压值进行放大，输出放大后的模拟电压值。
[0015]在本申请的一些实施例中，所述模拟计算模块包括模拟计算电路；所述模拟计算电路包括至少一层SRAM模拟计算阵列，所述SRAM模拟计算阵列包括多个SRAM模拟计算单元，所述SRAM模拟计算单元包括SRAM单元、电容器、晶体管、第一开关、第二开关和第三开关，所述SRAM单元存储有模拟计算的权重，所述SRAM单元与所述晶体管的栅极相连；所述电容器的上极板和所述第二开关相连，所述电容器的下极板接地；所述晶体管的漏极与所述第二开关相连，所述晶体管的源极接地；所述第一开关的第一端用于接输入电压，所述第一开关的第二端连接所述第二开关、所述第三开关和所述电容器。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述模拟计算模块还包括与所述模拟计算电路相连接的信号后处理模块，所述信号后处理模块用于对所述模拟计算电路的输出结果进行后处理，得到压力信号识别结果，所述后处理包括量化、阈值判断、逻辑判断、和非线性激活中的任一种或多种方式的组合。
[0017]根据本申请实施例的另一个方面，提供一种压力识别方法，通过上述任一项所述的压力识别系统实现；所述压力识别方法，包括：
[0018]所述控制及外围电路控制所述压力感存电路、所述模拟前端电路和所述模拟计算模块的电路工作逻辑与时序；
[0019]所述压力感存电路获取并存储外界的压力信号；
[0020]所述模拟前端电路将所述压力信号由电阻值转换为模拟电压值；
[0021]所述模拟计算模块处理所述模拟电压值，得到压力信号识别结果。
[0022]在本申请的一些实施例中，所述压力感存单元包括串联的压力传感器单元和RRAM单元；所述压力感存电路获取并存储外界的压力信号，包括：
[0023]在检测到外界压力信号的情况下，所述压力传感器单元的电阻值发生变化，所述RRAM单元上的电压分压增大，所述RRAM单元发生阻变，实现压力信号的存储。
[0024]在本申请的一些实施例中，所述模拟计算模块包括互相连接的模拟计算电路和信号后处理模块；所述模拟计算电路包括至少一层SRAM模拟计算阵列；所述模拟计算模块处理所述模拟电压值，得到压力信号识别结果，包括：
[0025]将电压分布图的每一像素点按预设顺序排列成电压向量输入到第一层SRAM模拟计算阵列进行处理，输出一个电压向量；
[0026]每一中间层的阵列接收来自上一层阵列的电压向量，输出的电压向量用于作为下
一层阵列的输入；所述中间层的阵列为第一层与最后一层之间的SRAM模拟计算阵列；
[0027]通过所述信号后处理模块对最后一层SRAM模拟计算阵列的电压向量进行信号后处理，得到压力信号识别结果，所述后处理包括量化、阈值判断、逻辑判断、和非线性激活中的任一种或多种方式的组合。
[0028]在本申请的一些实施例中，所述SRAM模拟计算阵列包括多个SRAM模拟计算单元，所述SRAM模拟计算单元包括SRAM单元、电容器、晶体管、第一开关、第二开关和第三开关；
[0029]所述SRAM模拟计算阵列对电压向量的处理包括：
[0030]当来自上一层阵列的电压向量输入到所述SRAM模拟计算单元时，控制闭合所述第一开关、断开所述第二开关和所述第三开关，对所述电容器充电；
[0031]充电完成后控制闭合所述第二开关，控制断开所述第一开关和所述第三开关；
[0032]控制闭合所述第三开关，控制断开所述第一开关和所述第二开关，输出电压向量；
[0033]其中，所述电压向量的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力识别系统，其特征在于，包括控制及外围电路以及分别与所述控制及外围电路相连接的压力感存电路、模拟前端电路和模拟计算模块；所述控制及外围电路用于控制所述压力感存电路、所述模拟前端电路和所述模拟计算模块的电路工作逻辑与时序；所述压力感存电路用于获取并存储外界的压力信号；所述模拟前端电路用于将所述压力信号由电阻值转换为模拟电压值；所述模拟计算模块用于处理所述模拟电压值，得到压力信号识别结果。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制及外围电路包括控制器以及分别与所述控制器相连接的电源管理模块、时钟源和时钟树；所述时钟源与所述时钟树相连接，所述时钟源和所述时钟树均与所述电源管理模块相连接；所述控制器用于控制所述压力感存电路、所述模拟前端电路和所述模拟计算模块的电路工作逻辑与时序；所述电源管理模块用于对所述压力感存电路、所述模拟前端电路和所述模拟计算模块进行供电管理；所述时钟源用于提供时钟脉冲信号；所述时钟树用于管理所述时钟脉冲信号的电路时序。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力感存电路包括字线和位线驱动电路、以及分别与所述字线和位线驱动电路相连接的多个压力感存单元；所述字线和位线驱动电路用于在所述控制及外围电路的中的控制器控制下选通一个或多个所述压力感存单元，以通过被选通的所述压力感存单元检测并存储外界的压力信号。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述压力感存单元包括串联的压力传感器单元和RRAM单元，所述压力传感器单元用于检测外界的压力信号，所述RRAM单元用于存储来自所述压力传感器单元的压力信号。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模拟前端电路包括互相连接的电阻转电压电路和可编程增益放大器；所述电阻转电压电路用于将所述压力信号由电阻值转换为模拟电压值，所述可编程增益放大器用于对所述电阻转电压电路输出的模拟电压值进行放大，输出放大后的模拟电压值。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模拟计算模块包括模拟计算电路；所述模拟计算电路包括至少一层SRAM模拟计算阵列，所述SRAM模拟计算阵列包括多个SRAM模拟计算单元，所述SRAM模拟计算单元包括SRAM单元、电容器、晶体管、第一开关、第二开关和第三开关，所述SRAM单元存储有模拟计算的权重，所述SRAM单元与所述晶体管的栅极相连；所述电容器的上极板和所述第二开关相连，所述电容器的下极板接地；所述晶体管的漏极与所述第二开关相连，所述晶体管的源极接地；所述第一开关的第一端用于接输入电压，所述第一开关的第二端连接所述第二开关、所述第三开关和所述电容器。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模拟计算模块还包括与所述模拟计算电路相连接的信号后处理模块，所述信号后处理模块用于对所述模拟计算电路的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥雯，王志轩，肖韩，陈沛毓，王荣，叶乐，黄如，
申请(专利权)人：浙江省北大信息技术高等研究院，
类型：发明
国别省市：