传感器、自主传感器和相关系统、方法和设备与流程

传感器、自主传感器和相关系统、方法和设备
1.优先权声明
2.本技术根据35u.s.c.
§
119(e)要求2020年8月19日提交的名称为
″
自主核独立的离散信号转换速率传感器(autonomous core independent discrete signal slew rate sensors)
″
的美国临时专利申请序列号62/706,486的权益，该临时专利申请的公开内容据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
3.本文讨论的实施方案总体上涉及电子部件，并且更具体地涉及感测离散信号的状态以及用于执行该感测的传感器和自主传感器。一些实施方案总体上涉及具有用于感测信号状态的可编程阈值的传感器。一些实施方案总体上涉及转换速率感测和频率感测。


背景技术：

4.离散信号用于各种操作环境中。离散信号的非限制性示例包括：用于通信的数字信号、脉冲宽度和脉冲持续时间调制信号、脉冲密度调制信号和时钟信号。
附图说明
5.为了容易地识别对任何特定元素或动作的讨论，参考标号中最重要的一个或多个数字是指首次介绍该元素的图号。
6.图1是根据一个或多个实施方案的信号传输系统的框图。
7.图2是根据一个或多个实施方案的自主传感器的框图。
8.图3是根据一个或多个实施方案的模拟信号阈值检测电路的框图。
9.图4a、图4b和图4c是根据一个或多个实施方案的测量电路的框图。
10.图5是根据一个或多个实施方案的过程的流程图。
11.图6是根据一个或多个实施方案的过程的流程图。
12.图7示出了根据一个或多个实施方案的可用于实施各种功能、操作、动作、过程和/或方法的电路。
具体实施方式
13.在以下具体实施方式中，参考了形成本公开的一部分的附图，并且在附图中以举例的方式示出了可实施本公开的实施方案的特定示例。充分详细地描述了这些实施方案，以使本领域的普通技术人员能够实践本公开。然而，可利用本文已启用的其他实施方案，并且可在不脱离本公开内容的范围的情况下进行结构、材料和流程变化。
14.本文所呈现的图示并不旨在为任何特定方法、系统、设备或结构的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施方案的理想化表示。在一些情况下，为了读者的方便，各附图中的类似结构或部件可保持相同或相似的编号；然而，编号的相似性并不一定意味着结构或部件在尺寸、组成、构造或任何其他属性方面是相同的。
15.以下描述可包括示例以帮助本领域的普通技术人员实践本发明所公开的实施方案。使用术语
″
示例性的
″
、
″
通过示例
″
和
″
例如
″
是指相关描述是说明性的，虽然本公开的范围旨在涵盖示例和法律等同形式，但使用此类术语并不旨在将实施方案或本公开的范围限制于指定的部件、步骤、特征或功能等。
16.应当容易理解，如本文一般所述并且在附图中示出的实施方案的部件可以许多种不同的配置来布置和设计。因此，对各种实施方案的以下描述并不旨在限制本公开的范围，而是仅代表各种实施方案。虽然这些实施方案的各个方面可在附图中给出，但附图未必按比例绘制，除非特别指明。
17.此外，所示出和描述的特定实施方式仅为示例，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。元件、电路和功能可以框图形式示出，以便不以不必要的细节模糊本公开。相反，所示出和描述的特定实施方式仅为示例性的，并且不应理解为实施本公开的唯一方式，除非本文另外指明。另外，块定义和各个块之间逻辑的分区是特定实施方式的示例。对于本领域的普通技术人员将显而易见的是，本公开可通过许多其他分区解决方案来实践。在大多数情况下，已省略了关于定时考虑等的细节，其中此类细节不需要获得本公开的完全理解，并且在相关领域的普通技术人员的能力范围内。
18.本领域的普通技术人员将会理解，可使用多种不同技术和技法中的任何一者来表示信息和信号。为了清晰地呈现和描述，一些附图可以将信号示出为单个信号。本领域的普通技术人员应当理解，信号可以表示信号总线，其中总线可以具有多种位宽度，并且本公开可以在包括单个数据信号在内的任意数量的数据信号上实现。
19.结合本文所公开的实施方案描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以用被设计用来执行本文所描述的功能的通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(dsp)、集成电路(ic)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑设备、分立栅极或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任意组合来实现或执行。通用处理器(在本文还可以称为
″
主机处理器
″
或简称
″
主机
″
)可以是微处理器，但在替代方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，诸如dsp和微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。在通用计算机被配置为执行与本公开的实施方案相关的计算指令(例如，软件代码)时，包括处理器的通用计算机被认为是专用计算机。
20.实施方案可根据被描绘为流程图、结构图或框图的过程来描述。虽然流程图可将操作动作描述为连续过程，但是这些动作中的许多动作可以按照另一序列、并行地或基本上同时地执行。此外，可以重新安排动作的顺序。本文中的过程可对应于方法、线程、函数、过程(procedure)、子例程、子程序、其他结构或它们的组合。此外，本文公开的方法可以通过硬件、软件或这两者来实施。如果在软件中实现，这些函数可以作为一个或多个指令或代码存储或传输到计算机可读介质上。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，该通信介质包括有利于将计算机程序从一个位置传递到另一个位置的任何介质。
21.使用诸如
″
第一
″
、
″
第二
″
等名称对本文的元件的任何引用不限制那些元件的数量或顺序，除非明确陈述此类限制。相反，这些名称可在本文中用作在两个或更多个元件或元件的实例之间进行区分的便利方法。因此，提及第一元件和第二元件并不意味着在那里只能采用两个元件，或者第一元件必须以某种方式在第二元件之前。此外，除非另外指明，一
组元件可包括一个或多个元件。
22.如本文所用，涉及给定参数、属性或条件的术语
″
基本上
″
是指并且包括在本领域的普通技术人员将会理解的给定参数、属性或条件满足小程度的方差的程度，诸如例如在可接受的制造公差内。以举例的方式，取决于基本上满足的具体参数、属性或条件，参数、属性或条件可至少满足90％、至少满足95％、或甚至至少满足99％。
23.如本文所用，为了在理解本公开和附图时的清楚性和方便性而使用任何关系术语(诸如
″
在......上方
″
、
″
在......下方
″
、
″
在......上
″
、
″
在......下
″
、
″
上部
″
、
″
下部
″
等)，并且该关系术语并不暗示或取决于任何特定偏好、取向或顺序，除非上下文另有明确指示。
24.在此描述中，可以使用术语
″
耦接
″
和其派生词来指示两个元件彼此协作或交互。当将元件描述为
″
耦接
″
至另一元件时，那么该元件可以直接物理或电接触，或者可以存在居间元件或层。相比之下，当将元件描述为
″
直接耦接
″
至另一元件时，那么不存在居间元件或层。术语
″
连接
″
在本说明书中可与术语
″
耦接
″
可互换地使用，并且具有相同的含义，除非另有明确指示或者上下文将以其他方式向本领域普通技术人员指示。
25.如本文所用，
″
离散信号
″
是指通常表现出第一状态与第二状态之间的状态变化的信号。此类离散信号可从第一状态基本上单调地改变到第二状态，并且可另外或替代地从第二状态基本上单调地改变到第一状态。任选地，此类离散信号可以在第一时间段内保持在第一状态并且在第二时间段内保持在第二状态。此类第一状态和第二状态可以分别被定义为阈值或者分别被定义为高于或低于阈值。
26.离散信号在给定时间段期间从第一状态(诸如第一离散值)转变到第二状态(诸如第二离散值)的速率称为其
″
转换速率
″
。转换速率可以改变。作为非限制性示例，通信路径的有线部分上的数字信号的转换速率可衰减与有线路径的长度成比例的量。作为另一非限制性示例，耦接电子部件的故障或有限连接器可导致离散信号的转换速率的衰减。作为又一非限制性示例，电子系统上的电容性或电阻性负载(例如，由到不同电压电位的电容性连接引起，例如，由人体的物理接近或触摸、或短路引起但不限于此)可导致离散信号的转换速率的衰减。作为非限制性示例，在数字信号的情况下，转换速率衰减可损坏从数字信号复原的数据。由于损坏或丢失数据，通信可能被接收器误解。在微控制器中，脉宽调制(pwm)或脉冲密度调制(pdm)信号可能不正确地控制外围设备。当时钟信号缓慢增加且超过输入设备的信号阈值时，噪声可致使信号阈值反复地被越过。作为非限制性示例，错误检测的阈值跨越及损坏的数据可增加功率消耗并且导致使用时钟的电路的未定义行为。
27.作为非限制性示例，传感器有时用于测量离散信号以测量转换速率以识别转换速率衰减，使得用户可采取某种适当动作。典型的转换速率传感器可被配置为检测与离散信号相关联的特定电压电平并且确定离散信号在此类检测到的电压电平之间转变的速率。一些传感器、转换速率传感器或其他传感器可包括模拟电压比较器，每个模拟电压比较器用于待检测的特定离散电压电平中的每个电压电平。然而，本公开的发明人认识到，与数字电路相比，模拟信号比较器、电压比较器或其他比较器通常在空间(即，硅区，但不限于此)、中央处理单元(cpu)利用(如果需要cpu不断地重新配置模拟比较器或监视/监督比较器的输出——诸如在软件实施方式中)以及/或者适应用于实施模拟电子部件的集成电路所需的功率方面要求较高。
28.作为模拟硬件部件的补充或替代，传感器的操作、转换速率或其他方面可在软件中实现。然而，即使此类传感器的软件部分限于设置和维护，也将存在由cpu进行的干预，这种干预占用cpu。这会降低计算系统(例如，嵌入式系统、微控制器系统或微电子器件，但不限于此)的效率，因为cpu时间被系统的非核心进程(例如，转换速率传感器的设置和维护，但不限于此)而不是计算系统的核心进程利用。此外，每当cpu执行与传感器、设置或维护相关的操作时，其以cpu消耗率消耗功率。在一些情况下，具有单核或双核cpu的系统可能完全不能适应过度利用cpu的传感器。此外，在转换速率或频率传感器的情况下，如果转换速率或频率周期与cpu速度的比率过高，则cpu将错过离散信号电平或信号状态之间的转变。
29.本公开的发明人认识到，希望具有没有上述缺点中的一些或全部缺点的转换速率传感器。
30.一个或多个实施方案涉及传感器。此类传感器可包括模拟电压阈值检测电路、测量电路、状态检测电路和一个或多个存储器，该一个或多个存储器具有存储在其上的上信号阈值、下信号阈值和测量结果。存储器可以是任何类型的合适的易失性或非易失性类型的存储器(例如，随机存取存储器(ram)、闪存存储器、只读存储器(rom)、可编程rom、可擦除可编程rom、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)及其变型(诸如但不限于，主读存储器(rmm)和电阻性存储器)。
31.本文公开了用于感测离散信号的状态和/或状态变化的电路，并且在各种实施方案中，这种感测可以在有或没有处理核或cpu的干预或监督的情况下执行。在没有来自处理核或cpu的干预或监督的情况下执行任务(例如，与转换速率感测相关联的测量，但不限于此)的能力在本文中称为
″
核独立性
″
、
″
核独立的
″
、
″
自主的
″
或使用作为其派生的术语。虽然处理核或cpu可初始化电路的参数(例如，设置用于模拟信号阈值检测的初始上阈值及下阈值，但不限于)，但此类电路可执行本文中所论述的转换速率测量、状态检测、状态改变检测及阈值检测的操作，而无需来自处理核或cpu的干预或由处理核或cpu进行监督。因此，转换速率测量、状态检测及阈值检测的操作可在处理核或cpu以其他方式工作时不中断处理核或cpu的情况下执行，或在处理核或cpu处于停用状态时不启用处理核或cpu的情况下执行。作为非限制性示例，与需要处理核或cpu启用及停用如上文所论述的多个模拟信号阈值检测电路或测量电路的计算系统相比，可节省宝贵的功率及处理带宽。
32.图1是描绘根据一个或多个实施方案的被配置为执行自主转换速率感测的信号传输系统100的框图。信号传输链路108由被配置为经由信号路径116分别发送和接收离散信号的发射器104和接收器106定义。信号路径116可包括有线部分和非有线部分的任何组合。发射器104通常被配置为生成和/或提供离散信号。作为非限制性示例，发射器104可为或可包括串行或并行通信发射器或收发器、信号发生器(诸如脉冲宽度或脉冲持续时间调制器)或时钟源。接收器106通常被配置为接收离散信号。作为非限制性示例，接收器106可为或可包括串行或并行通信接收器或收发器、被配置为接收脉冲宽度或脉冲持续时间调制信号的电子部件，或被配置为接收时钟信号的电子部件。
33.自主传感器102通常可被配置为检测和测量离散信号(此处为观察信号114)的状态变化。自主传感器102被布置成观察在信号路径116上传送的一个或多个离散信号——标记为观察信号114。在一个或多个实施方案中，自主传感器102可耦接到发射器104、接收器106或信号路径116的可展现转换速率衰减或受转换速率衰减影响的部分。在一些情况下，
可能期望观察基本上作为到接收器106的输入的离散信号，在这种情况下，自主传感器102可以耦接到信号路径116的物理地或以电的方式
″
靠近
″
接收器106的位置，耦接到接收器106从其读取离散信号的终端电路，或者耦接到接收器106的输入引脚，但不限于此，使得观察信号114基本上匹配由接收器106接收的信号。
34.作为另一非限制性示例，自主传感器102可以耦接到信号路径116的在连接器(例如，物理连接器诸如导线或迹线，或无线连接器诸如电容或电感信号耦接器，但不限于此)附近或之后的部分，该连接器耦接信号路径116的部分。作为又一非限制性示例，自主传感器102可耦接到信号传输链路108处的位置，其中信号传输链路108的将该位置耦接到发射器104的部分具有与转换速率衰减相关联的某一特定长度(例如，预先确定、预先指定或指定的长度，但不限于此)。除了所讨论的那些之外，用于耦接位置的其他选择标准不超出本公开的范围。使用多个自主转换速率传感器(每个传感器为自主传感器102)并不超出本公开的范围。例如，在一些实施方案中，信号传输链路108的多个部分可具有耦接到其上的自主传感器102，或者信号传输链路108的一部分可具有耦接到其上的多个此类自主转换速率传感器。
35.任选的cpu 110耦接到信号传输链路108和自主传感器102，并且一般而言，被配置为经由信号112(例如，通信信号或控制信号，但不限于此)与自主传感器102通信和/或初始化自主传感器，如本文稍后讨论的(例如，在设置时)。
36.在一个或多个实施方案中，信号传输系统100可以在单个系统或设备或者多个系统或设备中实现。作为非限制性示例，信号传输系统100的部分或整体可以在片上系统、分离芯片上系统、一个或多个微控制器以及它们的组合和子组合中实现。在一个或多个实施方案中，发射器104或接收器106可包括自主传感器102。在一个或多个实施方案中，耦接到信号路径116或包括其一部分的电子部件可包括自主传感器102。在一个或多个实施方案中，自主传感器102可以由耦接到信号路径116的芯片、微控制器或设备来实现。在一个或多个实施方案中，cpu 110可以是设备或微控制器的cpu，该设备或微控制器包括自主传感器102的实施方式，以及任选地，例如在此类设备或微控制器的外围设备中的发射器104和接收器106。
37.在一个或多个实施方案中，作为非限制性示例，信号路径116可以包括1至n个有线或无线信号子路径以用于并行通信(其中n≥2)。信号传输系统100可包括单独地耦接到信号路径116的每个信号子路径(例如，耦接到每个线路，但不限于此)或其部分的多个自主转换速率传感器，每个是自主传感器102。虽然图1所描绘的特定示例包括与信号路径相同数目的自主转换速率传感器，但不要求一对一对应，并且信号传输系统100可包括任何数目的自主传感器102而不超出本公开的范围。
38.图2是描绘根据一个或多个实施方案的自主传感器200的框图。自主传感器200是图1的自主传感器102的非限制性示例。
39.自主传感器200通常可以被配置为计算与输入信号(这里是观察信号216)相关联的测量结果，并且将该测量结果存储在存储器202的测量寄存器208处。所计算的测量结果的非限制性示例包括：转换速率、频率、总操作时间、特定状态下的时间、每某一指定时间段的状态变化数量、不同时间段的上述项的差异以及上述项随时间的变化。自主传感器200可包括存储器202、模拟信号阈值检测电路210、测量电路212和状态检测电路214。
40.状态检测电路214通常可被配置为生成信号状态指示220以供提供给模拟信号阈值检测电路210和测量电路212。信号状态指示220可以是观察信号216的当前状态的指示。在一个或多个实施方案中，将要指示的可用状态包括：低于下信号阈值、高于上信号阈值、在下信号阈值和上信号阈值之间并上升(例如，具有在指定阈值之间的信号电平的信号的上升沿，但不限于此)、以及在下信号阈值和上信号阈值之间并下降(例如，具有在指定阈值之间的信号电平的信号的下降沿，但不限于此)。
41.模拟信号阈值检测电路210通常可被配置为响应于观察信号216、信号状态指示220以及上阈值参考信号222或下阈值参考信号224而断言阈值检测指示218。模拟信号阈值检测电路210可响应于由信号状态指示220指示的状态而基于上阈值参考信号222或下阈值参考信号224交替地选择参考信号，以及响应于检测到观察信号216的信号电平大于(即，高于)选定参考信号而断言阈值检测指示218。
42.上阈值参考信号222和下阈值参考信号224可以是或基于分别存储在上信号阈值寄存器204和下信号阈值寄存器206处的值。存储的值可对应于或表示针对观察信号216预期的信号电平的特定(例如，指定、预先指定或预先确定，但不限于此)阈值。在图2所描绘的特定示例中，特定阈值是编程的上信号阈值228和编程的下信号阈值230，作为非限制性示例由cpu 110、配置寄存器(未示出)、配置工具(未示出)或它们的组合提供。
43.值得注意的是，编程的阈值(例如，编程的上信号阈值228和编程的下信号阈值230，但不限于此)、存储的信号阈值(例如，存储在上信号阈值寄存器204或下信号阈值寄存器206处，但不限于此)、或基于其的参考信号(例如，图3的上阈值参考信号222和下阈值参考信号224或固定电平参考信号314，但不限于此)的值或信号电平可从对应离散信号电平偏移。与离散信号的指定信号阈值(例如，由工业标准、数据表、配置文件或寄存器、或技术规范所指定，但不限于此)相同或从该信号阈值偏移的信号阈值和信号电平在本文中被构想并由术语
″
信号阈值
″
涵盖。作为非限制性示例，可出于定时目的以及解决噪声或衰减(例如，传输线上所预期的噪声或振幅衰减，但不限于此)而使用偏移。
44.在一个或多个实施方案中，模拟信号阈值检测电路210可被配置为响应于信号状态指示220而交替地使用上阈值参考信号222或下阈值参考信号224。如稍后关于图3所论述，模拟信号阈值检测电路210可被配置为在信号状态指示220对应于低于下信号阈值或在下信号阈值与上信号阈值之间并下降(例如，下降沿)时使用下阈值参考信号224，以及在信号状态指示220对应于高于上信号阈值或在下信号阈值与上信号阈值之间并上升(例如，上升沿)时使用上阈值参考信号222。
45.自主传感器200可被配置为向测量电路212和状态检测电路214提供由模拟信号阈值检测电路210断言/解除断言的阈值检测指示218。测量电路212通常可被配置为响应于阈值检测指示218以及信号状态指示220而生成转换速率测量结果226。
46.状态检测电路214通常可被配置为响应于阈值检测指示218生成信号状态指示220，并且更具体地响应于阈值检测指示218的断言/解除断言以及信号状态指示220所指示的先前状态来修改由信号状态指示220所指示的状态。作为非限制性示例，在阈值检测指示218的断言/解除断言时，状态检测电路214可被配置为使用先前状态和可能状态转变的映射(
″
状态转变映射
″
)来确定观察信号216的新状态。
47.在一个或多个实施方案中，状态检测电路214可被配置为例如在自主传感器200启
动时检测观察信号216的初始状态。作为非限制性示例，可通过假设观察信号216的状态并且接着响应于阈值检测指示218的断言/解除断言而调整假设状态(例如，经由信号状态指示220使用特定模式的状态，但不限于此)直到稳定于观察信号216的当前状态来检测初始状态。在状态检测电路214被配置为检测自主传感器200启动时的初始状态的实施方案中，自主传感器200可以根据需要被激活和去激活(例如，通过cpu 110或另一设备，但不限于此)。
48.作为特定非限制性示例，在自主传感器200启动时，状态检测电路214可以(经由信号状态指示220的特定状态的选择)将模拟信号阈值检测电路210配置为使用下信号阈值(例如，存储在存储器202的下信号阈值寄存器206处)并且在模拟信号阈值检测电路210处接收作为下阈值参考信号224。如果模拟信号阈值检测电路210未响应于下信号阈值而立即断言阈值检测指示218，则状态检测电路214因此意识到观察信号216低于下信号阈值并且将信号状态指示220设置为
″
低于下信号阈值
″
。如果模拟信号阈值检测电路210立即断言阈值检测指示218，其将指示观察信号216的信号电平高于下信号阈值。如果观察信号216的信号电平高于下信号阈值，状态检测电路214可以(经由信号状态指示220的特定状态的选择)将模拟信号阈值检测电路210配置为使用上信号阈值(例如，存储在存储器202的上信号阈值寄存器204处)并且在模拟信号阈值检测电路210处接收作为上阈值参考信号222。如果模拟信号阈值检测电路210不立即解除断言阈值检测指示218，则这将指示观察信号216的信号电平高于上信号阈值，并且状态检测电路214将信号状态指示220设置为指示某种状态，该状态指示
″
高于上信号阈值
″
。如果模拟信号阈值检测电路210响应于上信号阈值而立即解除断言阈值检测指示218，则状态检测电路214意识到观察信号216在上信号阈值与下信号阈值之间，然而不存在关于观察信号是上升还是下降的指示，并且因此可等待直到断言阈值检测指示218，并且响应于阈值检测指示218的断言而将信号状态指示220设置为指示某种状态，该状态指示
″
高于上信号阈值
″
。
49.在检测到观察信号216的当前状态时，状态检测电路214可相应地将信号状态指示220设置为检测到的当前状态，并且响应于从阈值检测指示218的断言/解除断言收集的状态信息和根据状态转变逻辑的先前状态而连续地更新状态指示，作为非限制性示例，如表1中所陈述：
[0050][0051]
表1：由状态检测电路检测到的状态转变
[0052]
图3是描绘根据一个或多个实施方案的模拟信号阈值检测电路300的框图。模拟信号阈值检测电路300是图2的模拟信号阈值检测电路210的非限制性示例。模拟信号阈值检测电路300可包括阈值选择逻辑304、选择电路308、数字-离散信号变换器318及模拟信号阈值检测器302。
[0053]
选择电路308可被配置为响应于选择信号310而交替地选择在选择电路308的输入(未标记)处可用的上阈值参考信号222或下阈值参考信号224，并且提供对应于选定信号的数字参考信号306。阈值选择逻辑304可被配置为响应于信号状态指示220而生成选择信号310，以根据作为非限制性示例而被配置为如表2中所阐述的逻辑来控制选择电路308处的上阈值参考信号222或下阈值参考信号224的选择：
[0054][0055]
表2：阈值参考信号的选择
[0056]
数字参考信号306被提供给数字-离散信号变换器318。数字-离散信号变换器318可被配置为响应于数字信号而生成固定电平参考信号，该固定电平参考信号具有适合于由模拟信号阈值检测器302与观察信号216进行比较的信号电平。固定电平参考信号或其信号电平可对应于由数字信号表示的值。在图3所描绘的特定示例中，数字-离散信号变换器318包括选择电路312，该选择电路被配置为从在选择电路312的输入处可用的若干固定电平参考信号316(例如，若干可用带隙电压参考，但不限于此)中选择并提供固定电平参考信号314(例如，带隙电压参考，但不限于此)。在另一个实施方案中，数字-离散信号变换器318可以是或包括数字-模拟转换器(dac)。
[0057]
固定电平参考信号314被提供给模拟信号阈值检测器302的参考输入(未标记的输入)。模拟信号阈值检测器302可被配置为响应于检测到观察信号216的信号电平大于固定电平参考信号314的信号电平而断言阈值检测指示218，并且响应于检测到观察信号216的信号电平小于固定电平参考信号314的信号电平而解除断言阈值检测指示218。在另一个实施方案中，上阈值参考和下阈值参考可作为具有适合于由模拟信号阈值检测器302用作固定电平参考信号314的离散电压电平的电压信号直接从存储器读取。
[0058]
值得注意的是，如图3所示，模拟信号阈值检测电路300可包括单个模拟信号阈值检测器302，该模拟信号阈值检测器可以被交替地提供上阈值参考信号222和下阈值参考信号224作为固定电平参考信号314。
[0059]
图4a是描绘根据一个或多个实施方案的测量电路400a的框图。测量电路400a为图2的测量电路212的非限制性示例，其中转换速率测量结果226为计数。
[0060]
计数器402可被配置为响应于由开始/停止逻辑412生成的开始/停止信号406而递
增计数408，并且将计数408(此处，作为n位信号)提供到计数缓冲器410。在一个或多个实施方案中，计数器402可被配置为递增用于表示时间的可计数元素404的计数408，诸如时钟的每个时钟周期或其派生，诸如时钟的每个上升沿或下降沿或时钟的时钟周期的某一倍数(例如，每2、4或8个时钟周期，但不限于此)。
[0061]
在一个或多个实施方案中，转换速率测量结果可响应于下信号阈值与上信号阈值之间的时间(本文中称为
″
上升时间
″
)的测量结果(例如，计数408，但不限于此)而确定，响应于上信号阈值与下信号阈值之间的时间(本文中称为
″
下降时间
″
)而确定，或者响应于例如上文所论述的
″
高于上信号阈值
″
与
″
低于下信号阈值
″
的状态之间的时间而确定。
[0062]
在响应于上升时间确定转换速率的情况下，开始/停止逻辑412可被配置为响应于对应于低于下信号阈值的信号状态指示220和阈值检测指示218的断言而生成开始信号，并且响应于对应于下阈值与上阈值之间并上升的信号状态指示220与阈值检测指示218的断言来生成停止信号。
[0063]
在基于下降时间的转换速率的情况下，开始/停止逻辑412可被配置为响应于对应于高于上信号阈值的信号状态指示220和阈值检测指示218的解除断言而生成开始信号，并且响应于对应于在下阈值与上阈值之间并下降的信号状态指示220和阈值检测指示218的第二解除断言(在阈值检测指示218的中间断言之后)而生成停止信号。
[0064]
在一个或多个实施方案中，开始/停止逻辑412可被配置为响应于阈值检测指示218的断言/解除断言以及由信号状态指示220指示的状态来生成开始/停止信号406，如表3中所讨论的：
[0065][0066]
表3：基于信号状态指示的开始/停止信号
[0067]
在另一实施方案中，开始/停止逻辑412可被配置为响应于由信号状态指示220指示的状态的检测的改变而生成开始/停止信号406，诸如：响应于从低于下信号阈值改变为在下信号阈值与上信号阈值之间并上升而
″
开始
″
、响应于从下信号阈值与上信号阈值之间并上升改变为高于上信号阈值而
″
停止
″
、响应于从高于上信号阈值改变为在下信号阈值与上信号阈值之间并下降而
″
开始
″
、以及响应于从下信号阈值与上信号阈值之间并下降改变为低于下信号阈值而
″
停止
″
。
[0068]
图4b是描绘根据一个或多个实施方案的测量电路400b的框图。测量电路400b是图2的测量电路212的非限制性示例，其任选地包括使得转换速率测量结果226是转换速率的计算值的电路。
[0069]
具有与测量电路400a的元件类似的参考标记的测量电路400b的元件将不再描述。测量电路400b包括转换速率计算器414，该转换速率计算器被配置为基于上阈值参考信号
222和下阈值参考信号224以及存储在转换速率计数缓冲器410处的计数来计算转换速率测量结果226。
[0070]
图4c是描绘根据一个或多个实施方案的测量电路400c的框图。测量电路400c是图2的测量电路212的非限制性示例，其任选地包括上升沿指示器或下降沿指示器416，该上升沿指示器或下降沿指示器可用于响应于信号状态指示220而指示转换速率测量结果226是否对应于上升沿或下降沿。具有与测量电路400a的元件类似的参考标记的测量电路400c的元件将不再描述。
[0071]
本领域普通技术人员将理解，可以对测量电路400a、400b和400c进行许多改变或添加。计数器402和测量电路400a、400b和400c可包括除所描绘的那些逻辑块之外的逻辑块而不超出本公开的范围。作为非限制性示例，可执行校正以调整计数、对计数进行平均(即，除了绝对转换速率值之外或作为绝对转换速率值的替代，提供多个信号沿(例如，多个下降沿、多个上升沿或多个上升和下降沿，但不限于此)的平均转换速率值)，或执行其他处理，并且计数器402和测量电路400a、400b或400c可任选地被配置为执行所述处理。
[0072]
虽然已经关于转换速率测量结果具体描述了图4a至图4c的电路，但是这并不意味着以任何方式进行限制。可执行任何测量，包括周期性信号的测量，该周期性信号基本上单调地变化以上升到高于上信号阈值和下信号阈值以及下降到低于上信号阈值和下信号阈值。例如，可以通过如上所述开始和停止计数器402并且基于计数器402的输入时钟的时钟频率确定频率来测量此类周期性信号的频率。
[0073]
图5是描绘根据一个或多个实施方案的用于确定观察信号的转换速率的过程500的流程图。作为非限制性示例，过程500可以由自主传感器102和自主传感器200执行。
[0074]
在操作502处，过程500响应于观察信号的第一状态而提供第一参考信号。观察信号可以是离散信号。第一状态可以是本文所讨论的信号状态指示220所指示的状态中的一个状态。第一参考信号的信号电平对应于第一信号阈值的值(例如，分别存储在上信号阈值寄存器204或下信号阈值寄存器206处，但不限于此)。可响应于第一状态来选择第一信号阈值并且因此选择第一参考信号。
[0075]
在操作504处，过程500观察该观察信号的第一信号电平与第一参考信号的信号电平之间的第一关系。在一个或多个实施方案中，第一关系可以是第一信号电平大于或小于第一参考信号的信号电平。
[0076]
在操作506处，过程500响应于观察信号的第二状态而提供第二参考信号。第二参考信号的信号电平对应于第二信号阈值的值(例如，分别存储在上信号阈值寄存器204或下信号阈值寄存器206处，但不限于此)。
[0077]
在操作508处，过程500观察该观察信号的第二信号电平与第二参考信号的信号电平之间的第二关系。在一个或多个实施方案中，第二关系可以是第一信号电平大于或小于第二参考信号的信号电平。
[0078]
在操作504和508中，过程500观察该观察信号的第一信号电平大于还是小于第一参考信号的信号电平可以响应于观察信号的状态。如果该状态对应于上升信号(即，具有大致增加的振幅的信号)，则过程500观察到该观察信号的信号电平高于参考信号的信号电平。如果该状态对应于下降信号(即，具有大致减小的振幅的信号)，则过程500观察到该观察信号的信号电平低于参考信号的信号电平。
[0079]
在操作510处，过程500响应于观察到观察信号的第一信号电平与第一参考信号的信号电平之间的第一关系与观察到观察信号的第二信号电平与第二参考信号的信号电平之间的第二关系之间的转变时间而存储观察信号的转换速率测量结果。在各种实施方案中，转换速率测量结果可为观察信号在第一信号电平与第二信号电平之间转变所花费的时间的直接测量结果或更稳健的计算。
[0080]
图6是用于例如通过状态检测电路214来控制信号状态指示的过程600的流程图。
[0081]
在操作602处，过程600任选地检测如本文所讨论的观察信号的初始状态。
[0082]
在操作604处，过程600响应于观察信号的先前状态以及观察信号的信号电平与信号阈值之间的关系的指示来确定观察信号的状态。该关系可以是观察信号的信号电平大于或小于信号阈值。
[0083]
在操作606处，过程600响应于观察信号的所确定的状态来提供与观察信号相关联的信号状态指示。信号状态指示的每个所提供的值对应于以下情况中的一者：低于下信号阈值、高于上信号阈值、在下信号阈值和上信号阈值之间并上升(例如，具有在指定阈值之间的信号电平的信号的上升沿，但不限于此)、以及在下信号阈值和上信号阈值之间并下降(例如，具有在指定阈值之间的信号电平的信号的下降沿，但不限于此)。
[0084]
本领域的普通技术人员应当理解，本文所公开的实施方案的功能元件(例如，功能、操作、动作、过程和/或方法，但不限于此)可在任何合适的硬件、软件、固件或它们的组合中实现。图7示出了本文所公开的功能元件的实施方式的非限制性示例。在一些实施方案中，本文所公开的功能元件的一些或所有部分可由专门配置用于执行这些功能元件的硬件来执行。
[0085]
图7是在一些实施方案中可用于实施本文所公开的各种功能、操作、动作、过程和/或方法的电路700的框图。电路700包括可操作地耦接到一个或多个数据存储设备(本文中有时称为
″
存储装置704
″
)的一个或多个处理器702(本文中有时称为
″
处理器702
″
)。存储装置704包括存储在其上的机器可执行代码706，并且处理器702包括逻辑电路708。机器可执行代码706包括描述可由逻辑电路708实现(例如，由该逻辑电路执行)的功能元件的信息。逻辑电路708适于实现(例如，执行)由机器可执行代码706描述的功能元件。当执行由机器可执行代码706描述的功能元件时，电路700应被视为被配置用于实施本文所公开的功能元件的专用硬件。在一些实施方案中，处理器702可被配置为按顺序、同时地(例如，在一个或多个不同的硬件平台上)或在一个或多个并行过程流中执行由机器可执行代码706描述的功能元件。
[0086]
当由处理器702的逻辑电路708实现时，机器可执行代码706被配置为使处理器702适于执行本文所公开的实施方案的操作。例如，机器可执行代码706可以被配置为使处理器702适于执行参考信号传输系统100、自主传感器200、模拟信号阈值检测电路300或测量电路400a、400b和400c所讨论的特征和功能的至少一部分或全部。作为特定非限制性示例，机器可执行代码706可以被配置为使处理器702适于执行本文所讨论的模拟信号阈值检测和转换速率测量功能的至少一部分，包括例如图5的过程500和图6的过程600。作为特定非限制性示例，机器可执行代码706可以被配置为使处理器702适于执行针对表1、表2和表3所讨论的逻辑的至少一部分。
[0087]
处理器702可以包括通用处理器、专用处理器、中央处理单元(cpu)、微控制器、可
编程逻辑控制器(plc)、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件、其他可编程设备或它们的被设计成执行本文所公开的功能的任何组合。当包括处理器的通用计算机被配置为执行与跟本公开的实施方案相关的机器可执行代码706(例如，软件代码、固件代码、硬件代码)对应的功能元件时，该通用计算机被认为是专用计算机。需注意，通用处理器(在本文中也可称为主机处理器或简称主机)可以是微处理器，但在替代方案中，处理器702可包括任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器702也可以实现为计算设备的组合，诸如dsp和微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心结合的一个或多个微处理器或任何其他此类配置。
[0088]
在一些实施方案中，存储装置704包括易失性数据存储装置(例如，随机存取存储器(ram))、非易失性数据存储装置(例如但不限于闪存存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、可擦可编程只读存储器(eprom))。在一些实施方案中，处理器702和存储装置704可被实施为单个设备(例如，半导体器件产品、片上系统(soc)，但不限于此)。在一些实施方案中，处理器702和存储装置704可实现为单独的设备。
[0089]
在一些实施方案中，机器可执行代码706可包括计算机可读指令(例如，软件代码、固件代码)。作为非限制性示例，计算机可读指令可以由存储装置704存储，由处理器702直接访问，并且由处理器702至少使用逻辑电路708来执行。同样作为非限制性示例，计算机可读指令可被存储在存储装置704上，被传输到存储器设备(未示出)以供执行，并且由处理器702使用至少逻辑电路708来执行。因此，在一些实施方案中，逻辑电路708包括能够以电的方式配置的逻辑电路708。
[0090]
在一些实施方案中，机器可执行代码706可描述将在逻辑电路708中实现以执行功能元件的硬件(例如，电路)。该硬件可以从低级晶体管布局到高级描述语言的各种抽象级别中的任何一种进行描述。在高级抽象下，可以使用硬件描述语言(hdl)，诸如ieee标准硬件描述语言(hdl)。作为非限制性示例，可以使用verilog
tm
、systemverilog
tm
或超大规模集成(vlsi)硬件描述语言(vhdltm)。
[0091]
hdl描述可根据需要以多种其他抽象级别中的任一种转换成描述。作为非限制性示例，高级描述可被转换为逻辑级描述诸如寄存器传送语言(rtl)、门级(gl)描述、布局级描述或掩模级描述。作为非限制性示例，将由逻辑电路708的硬件逻辑电路(例如，门、触发器、寄存器，但不限于此)执行的微操作可以在rtl中描述并且然后通过合成工具转换成gl描述，并且gl描述可以通过安置和路由工具转换成布局级描述，该布局级描述对应于可编程逻辑设备的集成电路、分立门或晶体管逻辑部件、分立硬件部件或它们的组合的物理布局。因此，在一些实施方案中，机器可执行代码706可包括hdl、rtl、gl描述、掩模级描述、其他硬件描述，或它们的任何组合。
[0092]
在机器可执行代码706包括硬件描述(以任何抽象级别)的实施方案中，系统(未示出，但包括存储装置704)可被配置为实现机器可执行代码706所述的硬件描述。作为非限制性示例，处理器702可以包括可编程逻辑设备(例如，fpga或plc)，并且逻辑电路708可以被电控制以将对应于硬件描述的电路实现到逻辑电路708中。同样作为非限制性示例，逻辑电路708可包括根据机器可执行代码706的硬件描述由制造系统(未示出，但包括存储装置704)制造的硬连线逻辑部件。硬连线逻辑部件的此类制造也可以在本文中被表征为永久性
地配置处理器的逻辑电路。
[0093]
无论机器可执行代码706包括计算机可读指令还是硬件描述，逻辑电路708都适于在实现机器可执行代码706的功能元件时执行由机器可执行代码706描述的功能元件。需注意，虽然硬件描述可能不直接描述功能元件，但硬件描述间接描述了由硬件描述所描述的硬件元件能够执行的功能元件。
[0094]
本领域普通技术人员将从本文的附录a中的公开内容认识到另外的实施方案和优点，其全部内容和公开内容通过引用并入本文。
[0095]
如本公开内容所用，涉及多个元件的术语
″
组合
″
可包括所有元件的组合或某些元件的各种不同子组合中的任何一种组合。例如，短语
″
a、b、c、d或它们的组合
″
可指a、b、c或d中的任一个；a、b、c和d中的每一个的组合；以及a、b、c或d的任何子组合，诸如a、b和c；a、b和d；a、c和d；b、c和d；a和b；a和c；a和d；b和c；b和d；或c和d。
[0096]
本公开且特别是所附权利要求中所用的术语(例如，所附权利要求的主体等)通常旨在作为
″
开放式
″
术语(例如，术语
″
包括(including)
″
应解释为
″
包括但不限于
″
，术语
″
具有
″
应解释为
″
至少具有
″
，术语
″
包括(includes)
″
应解释为
″
包括但不限于
″
，等等)。如本文所用，术语
″
各个
″
意指一些或全部。如本文所用，术语
″
每一个
″
是指全部。
[0097]
另外，如果预期特定数量的引入的权利要求表述，则在权利要求中将明确叙述此类意图，并且在不进行此类表述的情况下，不存在此类意图。例如，作为对理解的辅助，以下所附权利要求书可包含使用引入性短语
″
至少一个
″
和
″
一个或多个
″
来引入权利要求叙述。然而，使用此类短语不应理解为暗示由不定冠词
″
一个
″
或
″
一种
″
引入的权利要求表述将包含此类引入的权利要求表述的任何特定权利要求限定于仅包含一个此类表述的实施方案，即使当相同的权利要求包括介绍性短语
″
一个或多个
″
或
″
至少一个
″
和不定冠词，诸如
″
一个
″
或
″
一种
″
(例如，
″
一个
″
和/或
″
一种
″
可被解释为指的是
″
至少一个
″
或
″
一个或多个
″
，但不限于此)；使用定冠词来引入权利要求叙述也是如此。
[0098]
另外，即使明确叙述了特定数量的所引入的权利要求叙述，本领域的技术人员也将认识到，此类叙述应被解译为旨在至少所叙述的数量(例如，无修饰的叙述
″
两项叙述
″
在没有其他修饰成分的情况下旨在至少两项叙述，或两项或更多项叙述，但不限于此)。此外，在使用类似于
″
a、b和c等中的至少一个
″
或
″
a、b和c等中的一个或多个
″
的惯例的那些情况下，通常此类构造旨在仅包括a、仅包括b、仅包括c、包括a和b两者、包括a和c两者、包括b和c两者或包括a、b和c三者等等。
[0099]
此外，无论在说明书、权利要求书或附图中，呈现两个或更多个替代性术语的任何分离的词或措辞应当理解为考虑包括该术语中的一个术语、该术语中的任意一个术语或两个术语的可能性。例如，短语
″
a或b
″
应理解为包括
″a″
或
″b″
或
″
a和b
″
的可能性。
[0100]
本公开的附加非限制性实施方案包括：
[0101]
实施方案1：一种传感器，包括：状态检测电路，所述状态检测电路被配置为生成关于观察信号的状态的信号状态指示；模拟信号阈值检测电路，所述模拟信号阈值检测电路被配置为响应于所述观察信号和所述信号状态指示而交替地断言和解除断言阈值检测指示；以及测量电路，所述测量电路被配置为响应于所述阈值检测指示和所述信号状态指示的断言和解除断言而生成测量结果。
[0102]
实施方案2：根据实施方案1所述的传感器，其中所述状态检测电路被配置为响应
于所述阈值检测指示的断言和解除断言以及所述观察信号的先前状态而生成所述信号状态指示。
[0103]
实施方案3：根据实施方案1和2中任一项所述的传感器，其中所述模拟信号阈值检测电路包括模拟信号阈值检测器，所述模拟信号阈值检测器被配置为：响应于固定电平参考信号和所述观察信号之间的第一关系，断言所述阈值检测指示；以及响应于所述固定电平参考信号和所述观察信号之间的第二关系，解除断言所述阈值检测指示。
[0104]
实施方案4：根据实施方案1至3中任一项所述的传感器，其中所述模拟信号阈值检测电路包括阈值选择逻辑，所述阈值选择逻辑被配置为响应于所述信号状态指示而交替地选择用于所述固定电平参考信号的上阈值参考信号或下阈值参考信号。
[0105]
实施方案5：根据实施方案1至4中任一项所述的传感器，其中所述模拟信号阈值检测电路包括信号选择电路，所述信号选择电路被配置为响应于所选择的上阈值参考信号或下阈值参考信号来提供所述固定电平参考信号。
[0106]
实施方案6：根据实施方案1至5中任一项所述的传感器，其中所述测量电路包括：开始/停止逻辑，所述开始/停止逻辑被配置为响应于所述阈值检测指示和所述信号状态指示而交替地生成开始信号或停止信号；以及计数器，所述计数器被配置为在所生成的开始信号和所生成的停止信号之间限定的时间期间递增计数。
[0107]
实施方案7：根据实施方案1至6中任一项所述的传感器，其中所述计数器被配置为响应于可计数元素来递增所述计数，所述可计数元素包括以下中的一者：时钟周期、时钟的上升沿或时钟的下降沿。
[0108]
实施方案8：根据实施方案1至7中任一项所述的传感器，其中所述测量结果是计数、转换速率或频率中的一者。
[0109]
实施方案9：根据实施方案1至8中任一项所述的传感器，其中所述测量电路包括上升沿指示器或下降沿指示器。
[0110]
实施方案10：根据实施方案1至9中任一项所述的传感器，还包括上信号阈值寄存器和下信号阈值寄存器。
[0111]
实施方案11：根据实施方案1至10所述的传感器，其中所述上信号阈值寄存器和所述下信号阈值寄存器分别耦接到所述模拟信号阈值检测电路。
[0112]
实施方案12：根据实施方案1至11中任一项所述的传感器，还包括测量寄存器。
[0113]
实施方案13：根据实施方案1至12所述的传感器，其中所述测量寄存器耦接至所述测量电路。
[0114]
实施方案14：一种方法，包括：响应于观察信号的第一状态提供第一参考信号；观察所述观察信号的第一信号电平与所述第一参考信号的信号电平之间的第一关系；响应于所述观察信号的第二状态提供第二参考信号；观察所述观察信号的第二信号电平与所述第二参考信号的信号电平之间的第二关系；以及响应于观察所述第一关系和所述第二关系之间的转变时间，存储所述观察信号的测量结果。
[0115]
实施方案15：根据实施方案14所述的方法，其中所述观察信号是离散信号。
[0116]
实施方案16：根据实施方案14和15中任一项所述的方法，其中提供所述第一参考信号和所述第二参考信号包括分别提供第一固定电平参考信号和第二固定电平参考信号。
[0117]
实施方案17：根据实施方案14至16中任一项所述的方法，还包括：响应于所述观察
信号的先前状态以及所述观察信号的信号电平与信号阈值之间的关系的指示来确定所述观察信号的状态；以及响应于所述观察信号的所确定的状态，提供与所述观察信号相关联的信号状态指示。
[0118]
实施方案18：根据实施方案14至17中任一项所述的方法，还包括检测所述观察信号的初始状态。
[0119]
实施方案19：根据实施方案14至18中任一项所述的方法，还包括接收所述信号阈值的值。
[0120]
实施方案20：一种计算系统，包括：处理器；以及存储器存储装置，所述存储器存储装置在其上具有机器可执行代码，所述机器可执行代码适于将所述处理器的逻辑电路永久性地配置为：响应于观察信号的第一状态提供第一参考信号；观察所述观察信号的第一信号电平与所述第一参考信号的信号电平之间的第一关系；响应于所述观察信号的第二状态提供第二参考信号；观察所述观察信号的第二信号电平与所述第二参考信号的信号电平之间的第二关系；以及响应于观察所述第一关系和所述第二关系之间的转变时间，存储所述观察信号的测量结果。
[0121]
根据实施方案20所述的计算系统，所述计算系统被配置为根据实施方案1至19中的任一项来执行。
[0122]
本文关于某些例示的实施方案描述了本发明，但本领域的普通技术人员将认识到并理解本发明不受此限制。相反，在不脱离下文所要求保护的本发明的范围及其法律等同形式的情况下，可对图示实施方案和所述实施方案进行许多添加、删除和修改。此外，来自一个实施方案的特征可与另一个实施方案的特征组合，同时仍被包括在发明人所设想的本发明的范围内。