一种类人五感阵列传感器信号读出方法与装置与流程

本技术涉及智能感知领域，具体而言，涉及一种类人五感阵列传感器信号读出方法与装置。

背景技术：

1、五感传感器，即对应人类五种感官的视觉传感器、听觉传感器、嗅觉传感器、味觉传感器和触觉传感器。目前，类人五感传感器被广泛应用于人工智能领域，使得搭载有五感传感器的智能机器人能像人类一样感知外界的各种信息。

2、随着科技的发展和技术水平的不断提高，人类对信息感知提出了更高的要求，希望能突破人类自身的感知极限，感知到更微弱的信息、更细微的变化、以前所无法感知到的信息等，因此推动着类人五感传感器朝更高灵敏度、更高分辨率、更高响应速度的方向发展，即需要实现类人五感传感器的阵列化。然而，在相关技术中，大规模阵列传感器通常信号读出时间较长，导致对五感阵列传感器的信号读出效率较低。

3、目前，针对类人五感阵列传感器信号读出效率低的问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、基于现有技术下，阵列传感器研发人员在搭建阵列传感器测试及读出平台时所遇到的各种不便，以及对通用阵列传感器读出装置的需求，本技术提供了一种类人五感阵列传感器信号读出方法与装置，在一个面积只有约a4大小的通用硬件平台上，实现了对k*k级模拟传感信号的列并行读出，极大了压缩了系统体积及成本，同时又能根据研究人员具体需求，适配为视觉/听觉/触觉/嗅觉/味觉读出平台，极高地提高了科研人员工作效率。

2、第一方面，本技术提供了一种类人五感阵列传感器信号读出装置，所述装置包括：

3、五感阵列传感器、行扫描模块、多路复用模块、模拟信号调理模块、模数转换模块、中央处理模块、存算一体模块；

4、所述五感阵列传感器是类人五感模拟传感阵列，包含k*k量级的传感阵列规模；所述五感传感器获取待测量的物理信息，并将所述待测量的物理信息转换为传感电信号，所述传感电信号以逐行多通道的形式输出至所述多路复用模块；

5、所述行扫描模块连接所述五感阵列传感器，用于逐行扫描读取所述五感阵列传感器输出的所述传感电信号；

6、所述多路复用模块与所述五感阵列传感器的输出连接，用于实现对所述五感阵列传感器每行输出电信号的多路复用；

7、所述模拟信号调理模块与所述多路复用模块连接，用于对选定的所述传感电信号进行模拟信号调理；

8、所述模数转换模块与所述模拟信号调理模块及所述中央处理模块连接，用于对经信号调理的所述传感电信号进行模数转换，得到数字化阵列信号，并将所述数字化阵列信号传输至所述中央处理模块；

9、所述中央处理模块，用于接收所述数字化阵列信号，对所述数字化阵列信号执行解码、存储、处理，解码后得到原始的数字化的所述传感电信号，并将所述原始数字化传感电信号传输至所述存算一体模块；

10、所述存算一体模块，与所述中央处理模块相连，用于同时存储与计算所述中央处理模块送来的所述原始数字化传感电信号，进行硬件算法加速，得到所述原始数字化传感电信号的处理结果。

11、在其中一个实施例中，所述五感阵列传感器，是视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉或者五感混合的传感阵列。

12、在其中一个实施例中，所述信号调理模块包含4种类型的信号调理单元，分别为电阻、电容、电流、电压测量时的信号调理；

13、每种所述信号调理单元，用于获取所述五感阵列传感器的检测类型结果，并响应于所述检测类型结果，由相应类型的所述信号调理单元从所述多路复用模块中读取所述传感信号，进行信号调理处理，得到调理信号，将所述调理信号传输至所述模数转换模块。

14、在其中一个实施例中，所述装置采用子母板架构：所述模拟信号调理模块位于子板，每种类型的所述信号调理单元对应一种子板，所述装置其他模块位于母板。

15、在其中一个实施例中，所述中央处理模块内部包含配置单元、解码单元、乒乓缓存单元、数据处理单元；

16、所述配置单元，用于初始化所述装置中其他模块的功能参数；

17、所述解码单元，用于对接收的所述数字化阵列信号进行解码，得到并行的传感器原始数据；

18、所述乒乓缓存单元，与所述解码单元相连，用于接收所述传感器原始数据，对所述传感器原始数据进行缓冲；所述乒乓缓存单元通过第一通讯接口将缓冲的所述传感器原始数据传输至所述存算一体模块，进行硬件算法加速，最终得到所述传感器原始数据的处理结果；

19、所述数据处理单元，与所述乒乓缓存单元相连，用于对所述传感器原始数据的处理算法进行硬件加速，得到经处理数据；所述数据处理单元通过第二通讯接口将所述经处理数据传输至上位机进行显示，最终得到数据处理结果。

20、在其中一个实施例中，所述配置单元，包括spi接口，所述配置单元通过所述spi接口对所述读出装置其他功能模块进行参数配置；和/或，

21、所述配置单元，包括i2c接口，所述配置单元通过所述i2c接口对所述读出装置其他功能模块进行参数配置。

22、在其中一个实施例中，所述第一通讯接口为mipi接口；

23、所述第二通讯接口为光纤接口；和/或，

24、所述第二通讯接口为千兆网口；和/或，

25、所述第二通讯接口为usb3.0接口。

26、在其中一个实施例中，所述中央处理模块的工作模式包括离线采数模式和正常工作模式；

27、所述中央处理模块还用于在所述离线采数模式下，对接收到的所述传感信号进行解码，得到解码后的传感器原始数据，将所述传感器原始数据经所述第二通讯接口传送至上位机进行数据离线分析及离线算法开发；

28、所述中央处理模块还用于在所述正常工作模式下，对接收到的所述传感信号进行解码，得到解码后的传感器原始数据，并将所述解码后的传感器原始数据送至存算一体模块，得到所述传感电信号的处理结果；或者，

29、所述中央处理模块，还用于对所述解码后的传感器原始数据进行五感阵列信号处理算法的硬件加速，并得到所述传感电信号的处理结果。

30、第二方面，本技术还提供了一种类人五感阵列传感器信号读出方法，应用于一种类人五感阵列传感器信号读出装置，所述装置包括五感阵列传感器、行扫描模块、多路复用模块、模拟信号调理模块、模数转换模块、中央处理模块、存算一体模块；所述方法包括：

31、所述五感传感器获取待测量的物理信息，并将所述待测量的物理信息转换为传感电信号，所述传感电信号以逐行多通道的形式输出至所述多路复用模块；

32、所述行扫描模块连接所述五感阵列传感器，用于逐行扫描读取所述五感阵列传感器输出的所述传感电信号；

33、所述多路复用模块与所述五感阵列传感器的输出连接，用于实现对所述五感阵列传感器每行输出电信号的多路复用；

34、所述模拟信号调理模块与所述多路复用模块连接，用于对选定的所述传感电信号进行模拟信号调理；

35、所述模数转换模块与所述模拟信号调理模块及所述中央处理模块连接，用于对经信号调理的所述传感电信号进行模数转换，得到数字化阵列信号，并将所述数字化阵列信号传输至所述中央处理模块；

36、所述中央处理模块，用于接收所述数字化阵列信号，对所述数字化阵列信号执行解码、存储、处理，解码后得到原始的数字化的所述传感电信号，并将所述原始数字化传感电信号传输至所述存算一体模块；

37、所述存算一体模块，与所述中央处理模块相连，用于同时存储与计算所述中央处理模块送来的所述原始数字化传感电信号，进行硬件算法加速，得到所述原始数字化传感电信号的处理结果。

38、在其中一个实施例中，所述信号读出方法还包含以下步骤：

39、步骤s1，由xilinx fpga开发环境中集成的bootgen工具产生如下七个系统工作镜像程序：上电默认工作镜像程序、类人五感单感传感阵列读出镜像程序、五感传感阵列同时读出镜像程序；

40、步骤s2，将7个镜像程序存入中央处理模块的非易失性flash存储芯片中，默认工作镜像程序存储在flash的低地址空间；

41、步骤s3，根据前端模拟传感阵列的类型，调整选择对应的模拟信号调理模块；

42、步骤s4，系统上电复位后，整个装置工作于默认镜像程序，根据前端传感阵列类型在上位机界面选择装置预工作镜像程序；

43、步骤s5，当前装置工作镜像程序根据用户的选择更新multiboot寄存器值，并对装置进行软复位；

44、步骤s6，装置软复位后，中央处理模块根据multiboot寄存器的值，加载对应flash地址空间的镜像程序运行；

45、步骤s7，整个平台工作于新的镜像程序下，当装置需要对新类型的模拟传感阵列进行读出时，装置断电并重复步骤s3至步骤s7。

46、上述类人五感阵列传感器信号读出方法与装置，与现有技术相比，有益效果如下：

47、通过所述多路复用模块与所述五感阵列传感器的输出连接，实现对所述五感阵列传感器每行输出电信号的多路复用，在一个面积只有约a4大小的硬件平台上实现了对k*k级模拟传感阵列信号的列并行读出，极大地压缩了系统体积及成本；通过所述存算一体模块，与所述中央处理模块相连，同时存储与计算所述中央处理模块送来的所述原始数字化传感电信号，进行硬件算法加速，得到所述原始数字化传感电信号的处理结果，突破了传统冯·诺依曼架构的“两堵墙”问题：内存墙和功耗墙，以更低的功耗，实现了更优秀的算法硬件加速，满足成像帧率不低于10kfps的传感阵列数据读出需求。