华为公司申请传感器像素电路及其驱动方法、超声传感器、电子设备专利，提升传感器像素电路的性能

金融界2024年4月10日消息，据国家知识产权局公告，华为技术有限公司申请一项名为“传感器像素电路及其驱动方法、超声传感器、电子设备“，公开号CN117854121A，申请日期为2023年12月。

专利摘要显示，本申请实施例提供一种传感器像素电路及其驱动方法、超声传感器、电子设备，涉及电子技术领域，用于提升传感器像素电路的性能。传感器像素电路包括驱动电路，驱动电路的端口电压直接影响传感器像素电路的性能。本申请实施例中，通过在一个采样周期的不同阶段向驱动电路的端口直接或者间接提供可变电压，或者，在不同采样周期向驱动电路的端口直接或者间接提供可变电压，或者，设置多组结构不同的驱动电路，在不同情况下使用不同驱动电路，来使得传感器像素电路能够在不同电子设备内发挥较优的性能。

本文源自金融界

和12岁小同志搞创客开发：如何驱动各类型传感器？

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传感器检测现实物体的状态并转换输出为电信号，这个电信号可以是：电压、电流、脉冲等多样形式。

根据这些输出类型可以将传感器进行分类，主要包括：

注：本文侧重应用，较为复杂的驱动原理将会在之后的项目中讲解。

1、数字量输出类型传感器

数字量输出类型传感器输出高、低电平信号表示检测状态。例如，人体传感器当有人经过时，数据端口会输出高电平，无人时输出低电平。

驱动数字量输出类型传感器，需要将控制器端口配置为数字输入模式，检测传感器输出电压的变化，驱动按键元器件也是这样的原理。

2、数字量输入类型传感器

数字量输入类型传感器需要控制器输出高、低电平实现开关控制。例如：LED灯，控制器输出3.3V~5V高电平则LED熄灭，控制器输出低电平则LED点亮。

驱动数字量输入类型传感器，需要将控制器端口配置为数字输出模式，输出满足驱动能力的高、低电平，即可实现驱动。

3、模拟量电压类型传感器

模拟量电压类型传感器会随着被检测物体状态变化，输出规定范围内的模拟电压。例如：电容式土壤湿度传感器，随着土壤湿度的变化，会输出0~3V的电压，将土壤湿度传感器插入干燥的沙土，输出约为3V电压，插入湿润的沙土输出约为1.5V左右电压，插入非常潮湿输出约为0V电压。

驱动模拟量电压类型传感器，需要将控制器端口配置为ADC模式，采集传感器输出的模拟电压数据。

4、模拟量电流类型传感器

模拟量电流类型传感器会随着被检测物体状态变化，输出规定范围内的模拟电流。例如：4~20mA电流型温度传感器，假设该温度传感器检测温度范围为：-200~500℃，则当温度为-200℃时，传感器输出电流约为0mA，温度为500℃时，传感器输出电流约为20mA。

需要注意，绝大多数控制器是无法直接输入电流信号的，需要将模拟电流信号转换为合适范围的模拟电压信号，将控制器端口配置为ADC模式，采集传感器输出的模拟电压数据。

5、协议类型传感器

以上四种类型传感器可直接采集输出的电信号，开发者需要再进行转换方可得到感知结果。

协议类型传感器在采集数据后，将电信号直接转换为数据结果，存入寄存器中，开发者无需自己再编程转换，只需要读取通信总线，按照相关协议访问寄存器即可读取结果。

常用的协议类型传感器主要包括：UART通信总线、I2C通信总线、SPI通信总线这三种。

协议类型传感器深究较为复杂，考虑到创客基础较为薄弱，建议先应用实践，熟练使用后再深究原理。

5.1、UART通信总线

通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)， 通常称作UART。UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信，该总线双向通信，可以实现全双工的发送和接收 。

UART通信需要连接三个接口，如下所示：

连线时需要将控制器TXD、RXD和传感器TXD、RXD交叉连接 ，连线效果如下所示：

例如： HuskyLens AI视觉传感器，基于UART通信，连线效果如下所示：

5.2、I2C通信总线

I2C总线（Inter－Integrated Circuit）是一种简单、双向二线制同步串行总线，只需要两根线即可实现数据通信，如下所示：

连线时需要将控制器SDA、SCL和传感器SDA、SCL对应连接 ，连线效果如下所示：

例如，驱动BH1750环境光传感器，需要将控制器SDA、SCL和环境光传感器SDA、SCL对应连接。

连线成功后即可使用控制器驱动环境光传感器。

5.3、SPI通信总线

SPI是串行外设接口（Serial Peripheral Interface）的缩写。是一种高速的，全双工，同步的通信总线。它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（单向传输时），如下所示：

连线时需要将控制器SDI/MISO、SDO/MOSI、SCLK和传感器SDI/MISO、SDO/MOSI、SCLK对应连接 ，主设备CS/SS和从设备CS/SS分别对应连接 ，连线效果如下所示：

例如，驱动ADXL345三轴加速度传感器，将控制器SDI/MISO、SDO/MOSI、SCLK、CS/SS和三轴加速度传感器SDI/MISO、SDO/MOSI、SCLK、CS/SS对应连接

连线成功后即可使用控制器驱动三轴加速度传感器。

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