傳感器融合幾乎是不言自明的，因為它結(jié)合了來自多個傳感器的數(shù)據(jù)，比通常可能的一個傳感器更廣的范圍內(nèi)提供信息。然而，有解釋它和做之間有明顯的區(qū)別 - 可靠。如果沒有這些傳感器讀數(shù)的緊密同步，傳感器融合算法很快失去精度，并有可能提供誤導(dǎo)性的結(jié)果。
為了避免這種情況，有芯片，提供可以讓設(shè)計人員更輕松地構(gòu)建能夠進(jìn)行多傳感器的精確測量系統(tǒng)更先進(jìn)的多聲道信號轉(zhuǎn)換功能，同時保留了高可靠性傳感器融合應(yīng)用所需的緊同步。
無論是物聯(lián)網(wǎng)（IOT），獨立嵌入或任何傳感器處理應(yīng)用程序，同時多通道數(shù)據(jù)采集可以帶來精確度，動態(tài)范圍和帶寬顯著不同的要求。例如，多傳感器陣列捕捉高能量物理實驗活動需要與能夠在千兆赫的頻率高度同步轉(zhuǎn)換的專用信號通道超高速閃存轉(zhuǎn)換器。與此相反，集成ADC一個簡單的8位MCU可能足以捕捉溫度，風(fēng)，和大氣壓力下，每隔幾分鐘的天氣監(jiān)測系統(tǒng)。
對于物聯(lián)網(wǎng)，許多傳感器融合應(yīng)用很可能以呈現(xiàn)介于這兩個極端之間的要求 - 與簡化的設(shè)計，占地面積小，功耗低的附加要求。在此范圍廣泛，然而，物聯(lián)網(wǎng)不過設(shè) 計師可以面臨包括優(yōu)化的部件或結(jié)構(gòu)緊湊，高度集成的系統(tǒng)要求，面對特殊信號鏈的要求。無論實施辦法的，我們的目標(biāo)仍然是相同的：確?？缍鄠€傳感器可靠，同時轉(zhuǎn)換。
專用信號鏈
的非常高的速度的應(yīng)用外，多通道的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通常依賴于一個多路復(fù)用器供給高速模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）。對于需要緊密同步的測量的應(yīng)用，然而，對于多路轉(zhuǎn)換器所需的時間來切換和輸入信號，以解決可為傳感器融合應(yīng)用期待同時傳感器測量問題。
在德州儀器 ADS131E08S是一個新興的，對于每個模擬輸入通道提供專用的信號通道模擬前端（AFE）芯片之一，提供真正的多渠道，同步采樣能力。設(shè)備中的每個信道包括一個完整的信號通路，包括電磁干擾（EMI濾波器，多路復(fù)用器，可編程增益放大器（PGA），和24位delta-sigma（ΔΣ）ADC（圖1，上圖）。反過來，八CHnSET寄存器允許開發(fā)人員編程方式配置每個通道的經(jīng)營特色，甚至供電通道向上或向下（圖1，底部）。

圖1：德州儀器ADS131E08S模擬前端IC提供8個完整的傳感器信號鏈（上圖）; 每個通道通過自身CHnSET寄存器是軟件配置（下）（n = 1至8），允許開發(fā)者設(shè)置的輸入源（MUX [2：0]）和PGA增益（的GaInN [2：0]），甚至供電單個通道向上或向下（PDN）。
正如前面提到的，ADS131E08S一個獨特的功能是它的每個通道多路復(fù)用器功能。而在一個更傳統(tǒng)的多通道ADC復(fù)用器不同的模擬輸入引腳連接到ADC連接時，ADS131E08S的通道多路復(fù)用器提供了測試每個通道的機制。通過在CHnSet設(shè)置位MUX [0-2]寄存器為一個信道（N），工程師可以對通道n的信號源設(shè)置為內(nèi)部生成的信號，用于試驗，溫度和故障檢測（圖2）。

圖2：使用在MUX [2：0]比特，設(shè)計者可配置集成在TI ADS131E08S的每個信道，以支持各種用于信號測量，溫度測量，校準(zhǔn)和診斷信號 切換選擇專用輸入多路復(fù)用器。
內(nèi)的每個信道，該多路復(fù)用器的輸出傳遞到一個配置的PGA，包括在差分配置兩個運算放大器。使用CHnSET寄存器每個通道，用戶可以設(shè)置PGA增益的五種設(shè)置之一：1，2，4，8，和12。最后，每個通道的信號鏈采用二階調(diào)制器對于低 優(yōu)化送入了專門的ΔΣADC -Power操作。
簡化操作
該裝置用于進(jìn)行同時多通道的傳感器測量值提供硬件和軟件兩者的機制。設(shè)計人員可以通過設(shè)置設(shè)備的啟動引腳為高電平或通過器件的串行外設(shè)接口（SPI）兼容的接口發(fā)送START命令開始轉(zhuǎn)換。反過來，設(shè)備的ADC開始轉(zhuǎn)換輸入信號，把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒指示燈DRDY高。接下來DRDY下降沿指示轉(zhuǎn)換已完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果已經(jīng)準(zhǔn)備就緒。在一個典型的基于MCU的系統(tǒng)中，MCU將監(jiān)測DRDY并使用SPI兼容接口讀取數(shù)據(jù)。
該器件的集成豐富功能集還簡化了硬件設(shè)計。隨著SPI兼容接口，該器件包括GPIO引腳，片上振蕩器，集成基準(zhǔn)源，以及模擬比較器。因此，工程師們可以簡單地與微控制器結(jié)合TI ADS131E08S創(chuàng)建一個完整的多通道同步采樣設(shè)計。
即使它功耗僅為2毫瓦/通道，ADS131E08S支持?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換率高達(dá)每通道64 Ksamples /秒。如果需要多于八個通道，設(shè)計人員可以級聯(lián)多個設(shè)備，使用相同的起始信號來啟動所有的級聯(lián)器件（圖3）同時轉(zhuǎn)換。多臺設(shè)備可以使用相同的SPI兼容總線; 主機處理器將使用其自己的GPIO信號來單獨地選擇一個特定的ADS131E08S設(shè)備發(fā)送的命令或接收數(shù)據(jù)。

圖3：設(shè)計人員可以級聯(lián)多個ADS131E08S AFE的執(zhí)行超過八個通道同時測量，使用主機處理器的GPIO信號，片選跨共享SPI連接每個設(shè)備。
綜合方法
一個專用的AFE，如TI ADS131E08S的用途，是用于需要一些專門傳感器采集或信號處理應(yīng)用特別有效-尤其是在需要超過了必要的信道或附加的高性能處理能力更大數(shù)目為一緊湊的設(shè)計。在絕對最小足跡是一個主要的要求的情況下，設(shè)計者可以轉(zhuǎn)向的裝置，如模擬設(shè)備 ADuCM320i能夠遞送用于多通道同時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的單芯片解決方案。非常適合于復(fù)雜的傳感器應(yīng)用，ADuCM320i集成了片上閃存，SRAM，以及一組豐富的模擬和數(shù)字外設(shè)（圖4）的ARM Cortex -M3處理器內(nèi)核。

圖4：ADI公司ADuCM320i可以作為集成了處理器，SRAM，閃存，ADC，電流輸出通道，以及片上解放軍的組合一個完整的1 MSPS多通道傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
在這些外圍設(shè)備，所述ADuCM320i提供四個電流 - 輸出數(shù)字 - 模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）。能夠提供0 mA至150毫安滿刻度，則電流DAC（或量的IDAC）提供為需要進(jìn)行操作的激勵電流電阻傳感器的有效解決方案。該器件還集成了完全可編程邏輯陣列（PLA），包括四個獨立而又相互聯(lián)系的解放軍模塊，每個模塊提供8解放軍元素。每個PLA元件包含可以被配置為生成基于兩個輸入端和一個觸發(fā)器任何邏輯輸出功能的雙輸入查找表。
該裝置的心臟仍然是其片上ADC，對多達(dá)16個輸入引腳可配置為單端或差動操作，以提供14位的數(shù)據(jù)采集。ADC模塊包括一個多通道多路復(fù)用器，為高阻抗輸入通道輸入緩沖器，片上參考，并逐次逼近寄存器（SAR）ADC。雖然該設(shè)備采用傳統(tǒng)的方法在一個單一的芯片上多路帶來獨立的模擬輸入到ADC，它能夠?qū)崿F(xiàn)1 MSPS操作。在這些價格，在實際測量時的細(xì)微差別會對瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)最傳感器融合應(yīng)用影響不大。
該設(shè)備只需要操作的一個簡單的序列來執(zhí)行轉(zhuǎn)換。例如，建立ADC并產(chǎn)生使用單端測量模擬輸入通道0（AIN0）單次轉(zhuǎn)換，工程師將首先通過設(shè)置寄存器如下配置的設(shè)備：
ADCCON = 0x280; // Power up the ADC, enable reference buffer, idle mode
ADCCHA = 0x1100; // Select AIN0 as the positive ADC input (AIN+)
　　　　　　　　　　// and ADC_REFN as the negative ADC input (AIN )
ADCCNVC = 0xA00C8; // Select 100 kSPS ADC update rate and 500 ns acquisition time
ADCCON |= 0x2; // Enable single conversion
在轉(zhuǎn)換完成后，該裝置發(fā)出中斷，允許中斷處理程序中讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)為從ADC輸出寄存器ADCDAT0通道0。
該ADuCM320i可以從通道的程序員指定組執(zhí)行測量一個特定的序列，減少了樣品，優(yōu)化功耗的處理器開銷。用這種方法，工程師方案ADCSEQ [0:28]寄存器指定通道在轉(zhuǎn)換序列包括，包括通過設(shè)置其相應(yīng)的位或清零其位排除信道的特定信道。
該器件允許工程師通過采取設(shè)備的直接存儲器存?。―MA）功能的優(yōu)勢，進(jìn)一步降低處理器的開銷（和電源利用率）。這里，設(shè)計者將使用ADC或ADC定序器，作為DMA控制器，其自主地在選定的信道或信道序列的轉(zhuǎn)換完成的ADC結(jié)果移動直接進(jìn)入的SRAM沒有處理器干預(yù)的源信道的設(shè)備進(jìn)行編程。
結(jié)論
傳感器融合可以帶來豐富的上下文信息，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，但成功很大程度上依賴于來自多個傳感器的信號的同步轉(zhuǎn)換。對于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換解決方案可以確保在多通道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換同步的任務(wù)更加復(fù)雜。高度集成的IC設(shè)計人員提供實現(xiàn)同時或幾乎同時多路轉(zhuǎn)換，非常適合滿足小型，低功耗設(shè)計為物聯(lián)網(wǎng)總體要求簡單，有效的解決方案。