[发明专利]相关运算电路和半导体器件

说明书

相关申请的交叉引用

将包含说明书、附图和摘要的于2016年5月23日提交的日本专利申请No.2016-102500的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及相关运算电路和半导体器件，特别是可以优选在检测与期望的波形图案高度相关的波形的相关运算电路中使用。

背景技术

期望从来自传感器输入的信号波形检测期望信号图案(检测图案)的技术。在现有技术中，获得输入信号波形与检测图案之间的相关性，从而可以识别复杂的检测图案，或者可以检测具有高噪声容限的检测图案。

用于获得相关性的相关函数可以由以下等式表示。

[等式1]

在等式中，R(τ)表示在时间τ的相关函数，f(t)表示表示检测图案的时间序列函数(称为“检测图案函数”)，并且g(t)表示在测量后的输入信号波形的时间序列函数(称为“测量函数”)。即，检测图案由从t＝0到t＝N-1的N个点的多个数据f(0)至f(N-1)表示。

图7是相关运算的示意说明图。可以通过在被移位τ的同时对在时刻t的测量波形g(t)进行乘积和运算来计算相关函数R(τ)。在图7中，τ＝9处的g(t)与检测图案函数f(t)很好地一致，因此相关函数R(9)取最大值。

日本未审查专利申请公开No.Hei 5(1993)-282351公开了相关函数计算器。相关函数计算器被配置为包括向其写入第一输入数据的第一存储单元、向其写入第二输入数据的第二存储单元、和通过同时读取存储在第一存储单元和第二存储单元中的数据来执行乘积和运算以获得自相关函数或互相关函数的乘积和运算单元。由于可以同时读取计算所需的数据，所以可以减少处理时间。

发明内容

作为对日本未审查专利申请公开No.Hei 5(1993)-282351的审查的结果，发明人发现了以下新问题。

在使用微型计算机检测由传感器测量的信号波形中的特定信号图案的出现的情况下，通过安装在微型计算机中的A/D转换器将测量信号转换为时间序列数据，并且相关运算由CPU在数据处理中执行。在这种情况下，A/D是“模拟到数字”的缩写，并且CPU是“中央处理单元”的缩写。以下每个缩写词的词源将被括在括号中，至少在一个地方中。

图8是用于示出使用具有通用配置的微型计算机执行从测量信号检测特定信号图案的相关运算的示例的说明图。微型计算机30包括全部通过数据总线22彼此耦合的A/D转换器1、CPU 10和SRAM(静态随机存取存储器)21。微型计算机30包括模拟信号输入端子23，且从该端子输入的模拟信号被供应给A/D转换器1。CPU 10具有CPU内部总线11，并且包括寄存器12和13、乘积和运算单元14、累加器15和确定电路16。其中一些可以使用软件实现。

首先，将模拟信号输入到A/D转换器1。然后，由A/D转换器1将该信号转换为数字信号，并将数据存储到SRAM 21中。然后，在将所有待测量的时间序列数据存储到SRAM 21中之后，CPU 10开始相关函数的运算处理。首先，将预先存储在SRAM 21中的检测图案函数f(t)存储到寄存器12中。接下来，将存储在SRAM 21中的时间序列数据g(t)存储到寄存器13中，并且执行等式1的乘积和运算。然后，在将f(t)和g(t)存储到寄存器12和寄存器13中时，根据等式1顺序执行乘积和运算，并计算诸如R(0)、R(1)、R(2)等的相关函数R(τ)。然后，在相关函数R(τ)的值超过预设的标准值的情况下，意味着已经检测到检测图案，并且运算完成。

如上所述，在现有技术的微型计算机中，在由A/D转换器1等获得所有时间序列数据之后，由CPU 10开始相关函数的计算。因此，不利地不能实时地检测待输入的时间序列信号中的特定信号图案的出现。也就是说，单个微型计算机不能对需要紧急实时处理(诸如检测汽车中的人或者检测震波)的图案检测进行响应。

如果通过这种通用微型计算机实时计算相关函数来检测输入图案，则CPU 10总是被运算处理占用。因此，CPU 10不利地不能执行其它应用处理。

下面将描述用于解决这些问题的手段。从说明书和附图的描述中，其它目的和新颖特征将变得显而易见。

根据实施例，本发明公开如下。