一种集成传感器设备和传感器装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 实施例涉及集成传感器设备、控制单元以及方法。
【背景技术】
[0002]在许多技术领域中，由于不同的原因而检测或监视物理、化学及其它量。为了检测这些量，可使用传感器。对这些量进行检测的位置常常不同于对相应数据进行收集、预处理或处理的位置。因此，传感器相关数据被从传感器发射到单元，数据至少被收集在那里。
[0003]虽然在技术和应用的许多领域中，可使用非常尖端的传输方案将传感器相关数据从传感器发射到其它单元，但存在简化被用于发射这些数据的基础设施的趋势。在这些领域和应用中的至少某些中，可存在可比较地艰苦的操作条件，例如引起传感器的传输中的干扰。然而，同样在这些更加困难的操作条件下，相关数据的可用性对于操作机器或系统而言可能是重要或者甚至是决定性的。
[0004]虽然包括其基础设施的高度尖端的传输方案可能能够甚至在更恶劣的操作条件下操作传感器，但存在简化将传感器相关数据从传感器发射到控制单元等所必需的基础设施的实现的趋势。例如，屏蔽、可用空间、计算能力、能量消耗及其它边界条件的可用性可能被限制。尽管如此，可能期望此类系统的稳健(robust)操作、简单的实现或架构和用于发射数据的稳健的协议。同时，存在经由所得到的基础设施来增加数据的带宽或可用吞吐量(through-put)的愿望以能够向其它单元提供大量的传感器相关数据和/或将尽可能多的传感器親合到其它单元。
[0005]例如，在高容积架构和低成本实现的领域中，发现此挑战的解决方案可能比在其它技术领域中更加相关。例如，在机动或非机动车辆中的传感器相关应用可能经受多种艰苦的操作条件和不同种类的许多失真。例如，失真可来自用来操作车辆的系统的电脉冲，其可电容或电感耦合到被用来从此类传感器向另一单元发射数据的传输链路中。情况可能被环境条件进一步恶化，这可导致信号退化，例如由于大的温度变化或水的影响。此外，此类基础设施可经受机械应力，包括例如冲击和振动。
[0006]虽然，在电气系统和信号传输方案的情况下，这些影响可能比在其它传输方案中更加显著，但类似挑战不仅在使用电信号时、而且在使用磁信号、光信号或其它信号来发射或交换数据时出现。此外，在其它技术领域，也存在相当的情况，包括非高容量架构和/或非低成本应用。
【实用新型内容】
[0007]因此，存在一种需求，以改善甚至在不利操作条件下的包括传感器的系统的稳健性、简化此类实现或架构、其能量消耗和基础设施的带宽之前的权衡。
[0008]用根据独立权利要求中的任一项的集成传感器设备、控制单元和方法可满足此需求。
[0009]集成传感器设备包括感测元件和用以与外部控制设备通信的通信接口。通信接口包括用以从外部设备接收指示改变传输模式的请求的信号的接收机电路，以及将基于接收信号来改变传输模式的发射机电路。
[0010]通过允许外部控制设备改变集成传感器设备的传输模式来改善甚至在不利条件下操作的稳健性、简单的实现或架构、能量消耗和可用带宽之间的前述权衡可以是可能的。
[0011]可选地，在集成传感器设备中，可将发射机电路配置成在多个传输模式中的一个中发射信号，其中，所述多个传输模式包括默认传输模式和至少一个另外的传输模式，其与默认传输模式相比允许以较高的针对失真的稳健性来进行信号传输。可选地，在集成传感器设备中，可将发射机电路配置成在集成传感器设备的上电、集成传感器设备的初始化和不存在指示改变不同于所述传输模式的传输模式的请求的信号中的至少一个之后在预定传输模式中进行发射。这些措施中的任何措施可使得通过分别地从预定传输模式切换至所述至少一个另外的传输模式或默认传输模式来增加针对失真的稳健性或者增加数据吞吐量是可能的。
[0012]另外或替换地，在集成传感器设备中，所述至少一个另外的传输模式与默认传输模式相比可包括要发射信号的降低传输速度、要发射信号的较大振幅、使用允许检错的检错码、使用允许改善检错的检错码、以及重发包括被感测元件检测的量的值的消息中的至少一个。通过实现这些措施中的一个或多个，增加被用于发射一条特定信息的能量的量可以是可能的。因此，接收机电路可以能够甚至在不利操作条件下更加可靠地检测包括由感测元件检测的量的值的信号。例如，使用检错码可引入附加冗余度，使得被用于发射量的值的总能量增加，并且显著地降低未检出错误概率。类似地，降低传输速度、使用较大振幅和/或重发消息也可增加被用于发射量的值的能量。
[0013]另外或替换地，在集成传感器设备中，所述多个传输模式可包括多个另外的传输模式。这可允许外部控制设备将集成传感器设备从默认传输模式切换至与默认传输模式相比提供针对失真的较高稳健性的至少两个不同的另外的传输模式中的一个。例如，取决于失真的种类，外部控制单元可选择所述多个传输模式中的最有前途的另一传输模式。所述多个传输模式可提供抵抗(counteract)不同种类的失真的可能性和/或提供取决于目前的失真而更加可靠地发射指示由感测元件检测的量的值的信号的机会。所述多个另外的传输模式可另外或替换地包括与另外的传输模式中的一个或多个相比提供更稳健的传输的另外的传输模式。因此，实现传输模式的分级结构可以是可能的，其可以在失真的数目或失真的强度增加的情况下被使用。
[0014]另外或替换地，可将集成传感器设备配置成耦合到电源，其中可将集成传感器设备配置成响应于由电源提供的较高电功率而增加发射信号的振幅和响应于由电源提供的较高电功率而改善集成传感器的电源抑制比(PSRR)中的至少一个。
[0015]另外或替换地，可将集成传感器设备配置成注意到由E⑶增加了供应(supply)并将这视为变成更可靠的协议选项的指示，从而以更多的能量、冗余度或每条信息的时间从集成传感器设备向外部设备发射数据，并且因此在已失真环境中更可靠地工作。
[0016]另外或替换地，在集成传感器设备中，可将感测元件配置成检测量的值，其中可将感测元件耦合到通信接口，并且其中，可将通信接口配置成发射指示检测到的量的值的信号。可选地，集成传感器设备还可包括耦合在感测元件与通信接口之间的处理电路，其中可将所述处理电路配置成处理检测到的量的值，并将已处理的量的值提供到通信接口，并且其中，可将所述通信接口配置成发射指示已处理值的信号。例如，集成传感器设备可因此能够向由感测元件提供的传感器信号应用校准数据。然而，还可例如基于查找表或其它数据处理算法而应用更加复杂的信号处理算法和/或操纵。
[0017]另外或替换地，集成传感器设备可包括监视电路，以监视接收信号的质量，并且当接收信号的质量指示接收信号质量的退化时，将传输模式变成允许以针对失真的较高稳健性来发射信号的传输模式。集成传感器设备因此还可允许监视接收信号本身的质量并在观察到接收信号的退化的情况下采取行动。这还可独立于外部控制单元的影响而改善在不利操作条件下的操作的稳健性。接收信号可例如包括指示到集成传感器设备的请求的信号、状态消息以及到其它设备的请求等。例如，在集成传感器设备中，可将监视电路配置成基于统计分析来监视接收信号的质量。
[0018]另外或替换地，在集成传感器设备中，可将监视电路配置成检测电失真的电指示。例如，可将监视电路配置成检测增加的供应电压脉动。在这种情况下，可将发射机电路配置成将传输模式变成基于更可靠的协议的更多的传输模式。例如，可将发射机电路配置成变成包括降低的速度和增加的信号电平中的至少一个的传输模式。因此，集成传感器设备可能能够抵抗电供应问题。
[0019]另外或替换地，在集成传感器设备中，可将通信接口配置成异步地发射信号。通过使用异步传输协议，可通过避免提供被用来发射要发射信号的公共时钟信号来简化较大系统中的集成传感器设备的实现。
[0020]另外或替换地，在集成传感器设备中，可将通信接口配置成使用脉宽调制方案、振幅调制方案、基于调制要发射信号的电流水平的传输方案以及基于调制要发射信号的电压水平的传输方案中的至少一个来进行发射。另外或替换地，在集成传感器设备中，可将通信接口配置成使用PSIx (外围传感器接口，版本X)通信协议、SPC (短PffM代码:PWM =脉宽调制)通信协议、SENT (单边半字节传输)通信协议、LIN (本地互连网络)通信协议以及DSIx(数字串行接口、版本X)通信协议中的至少一个。在这些情况中的任何情况中，X可以是整数或另一版本指示符。
[0021]控制单元包括:接收机电路，以接收指示由传感器设备感测到的值的信号；监视电路，以监视接收信号的质量；以及发射机电路，以发射在监视到的接收信号质量指示接收信号退化、接收信号质量改善和接收信号恒定质量中的至少一个时发射指示要改变传输模式的请求的信号。
[0022]通过使用此类控制单元，通过允许控制单元改变传感器设备的传输模式来改善甚至在不利条件下的操作的稳健性、简单的实现或架构、能量消耗和可用带宽之间的前述权衡可以是可能的。
[0023]可选地，在控制单元中，可将监视电路配置成基于统计分析而监视接收信号的质量。这可允许控制单元检测长期退化并忽视仅短时干扰，其可看起来被隔离。通过忽视干扰的此类隔离实例，增加总体吞吐量并允许以较高频率操作传感器设备可以是可能的。
[0024]另外或替换地，在控制单元中，可将监视电路配置成至少基于检错码的验证、监视接收信号的计时变化、监视包括在接收信号中的消息计数器以及检测遗漏消息或其一部分中的一个来监视接收信号的质量。监视电路可因此使用多种技术中的一个或多个来检测接收信号的退化。
[0025]另外或替换地，在控制单元中，可以将发射机电路配置成在传感器设备的上电、传感器设备的初始化和不存在指示要改变传输模式的请求的信号中的至少一个之后发射信号，该信号指示要改变传感器设备的传输模式以便与默认传输模式相比以针对失真的较高稳健性发射信号的请求。可选地，在控制单元中，信号所指示的传输模式与传感器设备的默认传输模式相比可允许以信号的降低传输速度来发射信号、以信号的较大