[发明专利]低能量传感器接口

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是依照专利合作条约提交的国际专利申请，根据35U.S.C.§119(e)要求享有于2010年11月8日提交的美国临时专利申请No.61/411,329的优先权。

背景

技术领域

本公开内容涉及传感器接口，更具体地涉及用于使得能够对多种传感器类型进行自发监测以进一步降低电力消耗的设备和方法。

相关领域描述

传感器接口在电子领域中被普遍用于收集和处理来自设备的一个或多个传感器的数据。然而，收集传感器数据和处理传感器数据要求来自中央处理单元（CPU）等的干预。这样的来自CPU的拖延干预会不必要地消耗额外的能量，且会缩短至少部分由该处理器控制的设备的总体电池寿命。即使对于例如具有能够进入低能量睡眠模式的CPU的设备，仍会因该CPU的频繁干预而在收集和处理传感器数据时消耗大量的能量。由于这样的干预，该CPU不能一直保持处于睡眠模式从而显著降低电力消耗。

一些现有的接口设备可以提供一种形式的对传感器的自发监测，以降低关联的CPU的干预的频率并节省能量。然而，这样的设备仍不能以高效方式与多种不同的传感器类型进行接口。这样的设备还会缺乏同时分别处置和解码多个不同传感器所要求的可配置性（configurability）。此外，当前的系统不足以有效地与某些传感器类型——诸如电容型传感器、电阻型传感器（包括光传感器和加速计）等——进行接口。

因此，需要提供克服了这些缺陷的传感器接口的改进的控制系统和方法。尤其，需要能够有效且高效地提供对传感器的自发监测和分析的低能量传感器接口。更具体地，需要如下的接口，该接口能够在几乎没有或没有CPU干预的情况下分别配置传感和解码装置以使得能够进行精确的阈值比较和状态确定。还需要如下的接口，该接口能够用于广泛的传感器类型，包括电容型传感器、电感-电容型传感器、电阻型传感器以及其他模拟传感器类型。

发明内容

为了满足前述需要，公开了用于提供低能量传感器接口的设备和方法。

本公开内容是一种低能量传感器接口，其利用控制系统中的片上外设（on-chip peripherals）或利用微控制器单元（MCU）来执行对可配置的一组传感器的测量。来自传感器测量的结果可以被解码器处理，所述解码器是具有多达十六个状态的一个可配置的状态机。所述结果还可以被存储在结果缓冲器中，以供中央处理单元（CPU）或直接存储器存取（DMA）控制器收集，从而用于进一步的处理。本公开内容在低能量模式中运行，且仅在面对某些更紧迫的可配置事件或一系列事件时才请求来自CPU的干预。

本公开内容可以监测多达十六个传感器，提供在低能量模式中的自发传感器监测，提供对传感器结果的高度可配置的（highly configurable）解码，提供对传感器事件的中断，提供对外部传感器的可配置的使能信号（enable signals），且使能（enable）用于结果存储的环形缓冲器（circular buffer）。本公开内容还可以提供对多种传感器类型的支持，所述多种传感器类型包括但不限于，例如，电容型传感器、电感-电容型传感器、电阻型传感器以及其他合适的模拟传感器。

在本公开内容的一个方面，提供了一种用于控制系统或MCU的低能量传感器接口。所述传感器接口可以包括：定序器（sequencer），与一个或多个片上外设进行操作性通信（operative communication）；计数及比较块（count and compare block），与一个或多个传感器以及所述定序器通信；以及高度可配置的解码器。所述定序器、所述计数及比较块以及所述解码器可以被配置为在没有来自关联的中央处理单元（CPU）的干预的情况下在低能量运行模式中使用所述片上外设自发地收集和分析传感器结果。

在一个优选实施方案中，所述高度可配置的解码器可以能够与模拟比较器直接通信。

在另一个优选实施方案中，所述片上外设可以包括下列中的至少一种或多种：模拟比较器、数模转换器、模数转换器、脉冲计数器以及振荡器。

在另一个优选实施方案中，所述定序器还可以被配置为管理传感器测量的时序。

在另一个优选实施方案中，所述传感器接口还可以包括随机存取存储器（RAM），所述随机存取存储器被配置作为环形结果缓冲器，用于存储运行配置和所测得的传感器结果。