[发明专利]一种数字传感器阵列的连接和数据读出方法

说明书

一种数字传感器阵列的连接方法，多个所述的数字传感器采用阵列分布，阵列的行和列为时钟线或数据线，阵列中每个传感器的时钟线SCL均连接到阵列时钟线SCLi，i＝1～M；阵列中每个传感器的数据输入/输出线SDA均连接到阵列数据线SDAj，j＝1～N；微控制器的IO引脚连接到传感器阵列的时钟线和数据线；微控制器驱动数字传感器阵列的时钟线，并通过阵列的数据线，读入阵列中所有传感器的数据。

技术领域

本发明涉及一类数字传感器。

背景技术

传感器是现代社会人们获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，需要用各种传感器来获取生产过程中的各个参数信息；在物联网中，要用到各种传感器来测量或者感知周围环境中的各种信息。传感器一般分为模拟传感器和数字传感器。数字传感器是将传统的模拟传感器经过A/D转换模块，使之输出信号为数字量的传感器，数字式传感器的优点是应用电路结构简单、直接以数字量输出便于直接输入计算机。现在较多的数字传感器是以时钟线加数据线的方式跟外界进行通信，比如常见的数字传感器具有I²C接口、SPI接口等，然而在一些需要大量使用此类数字传感器的场合，若采用轮询方式获取此类传感器的数据，难以满足测量系统的实时性指标，若采用并行方式获取此类传感器的数据，就会占用计算机或者微控制较多的管脚资源。这类数字传感器不利于传感器的大规模阵列式使用。

发明内容

本发明的目的是克服现有时钟线加数据线方式输出数据的数字传感器难以用于大规模阵列使用的缺点，提出一种此类数字传感器阵列的连接方法和数据读出方法。本发明可以使微控制器能够以较少的引脚读取到阵列中所有的传感器数据，不但加快了数字传感器的数据读出速度，而且为微控制器节省了引脚资源，对传感器大规模阵列方式适用具有重要的应用价值。

应用本发明的数字传感器具时钟线和数据输入/输出线，数据输入/输出线可以是一根数据线，也可以是多根数据线组成的总线。多个数字传感器可以设置为在相同的时钟时序下有相同的数据输入/输出格式和数据输入/输出时序，包括但不仅限于具有I²C接口、SPI接口的数字传感器。应用本发明的微控制器包括但并不仅限于单片机、ARM、FPGA、CPLD、计算机等，凡是能够具有读写IO引脚的芯片、模块或者部件都包含在此类微控制器中。应用本发明的数字传感器和微控制器不限于个体尺寸大小，传感器阵列连接也可以集成在一个芯片中，或者传感器阵列和微控制器都集成在一个芯片中。

本发明传感器阵列的布置和连接方法如下：

多个传感器根据实际需要采用阵列分布，比如多个传感器布置为矩形阵列、环形阵列等。阵列的行数和列数可以不相等，阵列中每一行或者每一列布置的传感器的数量也可以不相等。传感器阵列有M条时钟线SCLi，i＝1～M，有N组数据线SDAj，j＝1～N，M和N为任意自然数。阵列的第j组的数据线SDAj可以是一根数据线，也可以是多根数据线组成的总线，SDAj数据线的根数与所连接的传感器的输入/输出线的根数相同。阵列中所有数字传感器的时钟线SCL均与阵列的时钟线SCLi相连，阵列中每个传感器的时钟线SCL都连接且仅在一处连接到阵列的时钟线SCLi上；阵列中所有数字传感器的数据输入/输出线SDA均与阵列的数据线SDAj相连，阵列中每一个传感器的数据输入/输出线SDA都连接且仅在一处连接到阵列的数据线SDAj上。

微控制器分配M根IO口线直接连接到传感器阵列的时钟线SCLi，i＝1～M，或者经过译码器或驱动器连接到传感器阵列的时钟线SCLi；微控制器分配N条或者N的整数倍条IO口线直接连接到传感阵列的数据线SDAj，j＝1～N，或者经过编/译码器或驱动器连接到传感阵列的数据线SDAj。

本发明所述的数字传感器阵列中的所有传感器可以设置为同一工作方式。在该工作方式下，数字传感器阵列中所有数字传感器在相同的时钟时序下数据输入/输出格式和数据输入/输出顺序相同。所述的阵列的时钟线给出规定的时序信号，必要时驱动阵列数据线给出规定的数据，就可以在阵列的数据线上得到传感器阵列中传感器的输出数据。