《電子技術(shù)應(yīng)用》
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入門:溫度傳感選擇,傳統(tǒng)NTC與線性PTC

2022-08-31
來源:電子發(fā)燒友網(wǎng)
關(guān)鍵詞: PTC NTC 溫度傳感器

  電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/李寧遠)從可穿戴設(shè)備到虛擬助手,再到汽車雷達/激光雷達,各種傳感器在邊緣設(shè)備中的使用越來越多,這不僅要求SoC在DSP性能和低功耗/面積之間取得最佳平衡,還要求SoC開發(fā)人員能夠輕松擴展其硬件架構(gòu)以處理不同數(shù)量的數(shù)據(jù)流。

  Sensor Fusion傳感器融合

  傳感器融合的目的簡單來說,就是結(jié)合大量傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)得出更精準的結(jié)果。因為各類傳感器都有自己的優(yōu)劣勢,不可能從單一傳感獲得我們所需要的所有功能,因此sensor fusion傳感器融合這一概念應(yīng)運而生。得益于MEMS技術(shù)的發(fā)展以及傳感器成本在逐漸下降,很多傳感設(shè)備都能應(yīng)用到這一概念中來。

  其中在日常生活中,已經(jīng)有很多sensor fusion的應(yīng)用,一個大家都會用到的例子就是計步器。要達到比較精準的步伐計算,通常會融合加速度計、陀螺儀、磁力儀等等。有的計步器為了感知周圍環(huán)境還會加上壓力傳感器、溫度傳感器。這種簡單的應(yīng)用不需要太高的運算能力,小型MCU上的幾十個MIPS就足夠。

  涉及全屋智能、汽車自動駕駛ADAS這種場景sensor fusion就復(fù)雜多了,會涉及很多交互、感知、識別。這種場景計算要求很高,而且需要動態(tài)管理計算資源,并且通常來說,這類應(yīng)用里功耗都是受限的。

  sensor fusion是一個基礎(chǔ)模塊,有了它,便可以實現(xiàn)穩(wěn)定的定位、穩(wěn)定的目標(biāo)檢測以及穩(wěn)定的單目標(biāo)多目標(biāo)跟蹤。sensor fusion并不是簡單的傳感器堆疊,它是傳感器的屬性合一。以現(xiàn)在最火熱的汽車ADAS應(yīng)用來說,攝像頭、Lidar以及Radar的融合是最常見的。這些傳感器進行融合的先決條件,是傳感器必須在一個共同參考系中,同時傳感器必須能夠以某些方式同步或者能用一個通用的時間參考。

  時間同步是很重要的一個環(huán)節(jié),不同傳感器觸發(fā)方式不相同,原始數(shù)據(jù)幀率也各不相同,從10Hz到幾百Hz不等。有的傳感器自帶時間基準,有的需要外部時間戳。一般由硬件同步板卡來完成很高精度的時間同步。

  Sensor Fusion異構(gòu)處理需求

  各式各樣的傳感設(shè)備意味著有著各式各樣的數(shù)據(jù)需要處理,不同數(shù)據(jù)的處理可能有著天差地別的處理方式,因此有彈性的處理方式更契合現(xiàn)在的sensor fusion。

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 ?。―SP與sensor fusion,Synopsys)

  因為這種應(yīng)用里包含了大量的運算,通用處理器已經(jīng)不太適合,一般采用DSP或特定的硬件加速器。而硬件加速器只適用特定的應(yīng)用,不太適合可能需要各種運算的傳感器融合系統(tǒng)。而向量DSP有大量的并行處理,包括VLIW,SIMD以及多核,可以很好地滿足PPA的要求。

  DSP IP如何助力sensor fusion面臨的挑戰(zhàn)?

  在前端處理上,DSP處理與傳感器相關(guān)的輸出信息,這些前端處理上往往會涉及包括F相關(guān)算術(shù)運算,比如FFT,CFAR,以及線性代數(shù)和非線性代數(shù),以及向量運算等等基礎(chǔ)的資料處理運算。后端處理根據(jù)應(yīng)用會有很大的變化,像物體偵測、物體識別,物體追蹤等等應(yīng)用里DSP運算會隨著時間不斷演進,運算的資料形態(tài)也根據(jù)實際情況不盡相同,運算多樣彈性較高。

  這里會涉及數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián),Lidar提供3D點云數(shù)據(jù),圖像提供2D數(shù)據(jù),毫米波雷達提供雷達點,這些數(shù)據(jù)全部關(guān)聯(lián)起來需要進行匹配計算做特征匹配,會有大量的運算需求。DSP除了能提供這些前后端處理的計算能力,也能夠分擔(dān)一些融合中和AI相關(guān)的計算任務(wù)。一個好的DSP IP很適合作為sensor fusion的運算單元,提供運算的彈性,支援多樣的運算。

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 ?。ˋRC VPX DSP IP,Synopsys)

  什么樣的DSP IP可以降低sensor fusion在SoC層面面臨的挑戰(zhàn)?首先,從一體式結(jié)構(gòu)來說,DSP IP需要提供豐富的接口集是很有必要的,啟動器接口、目標(biāo)總線接口以及支持外設(shè)和加速器集成的接口都需要支持。高效的數(shù)據(jù)移動能力不必多說,這不僅需要能從內(nèi)存和外設(shè)中移動數(shù)據(jù)的高效DMA,還要能提供在高內(nèi)存延遲上的恢復(fù)能力。最后,一流的PPA當(dāng)然也是不能少的,更高的運算能力更少的功耗總是更好的。

  小結(jié)

  各種sensor fusion應(yīng)用推動了對更高效數(shù)字信號處理的需求,采用經(jīng)過VLIW,SIMD,多核等并行處理器技術(shù)優(yōu)化后的DSP IP,可以在遵守單一編程環(huán)境的同時來優(yōu)化處理一系列sensor fusion應(yīng)用里的工作負載。



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