包含换能器的装置以及用于其校准的方法和设备.pdf

本发明公开了封装的包含换能器的装置(100，200，372，490，650，1300)和用于它们的校准的方法的实施例。每一个装置包括一个或多个换能器(210，220，230)、配置成有助于与外部校准控制器(310)相通信的接口(284)、存储器(282)和处理部件(280)。外部校准控制器(310)通过通信结构(330)将校准命令发送(810，912)给包含换能器的装置。每个装置的处理部件响应于接收校准命令执行(812，914)代码。代码的执行包括从一个或多个换能器生成(812，914，1004，1006，1104，1106，1112，1116，1201，1204)换能器数据，利用换能器数据计算(818)校准系数，以及在装置的存储器内存储(818)校准系数。

权利要求书
1.  一种用于校准包括一个或多个换能器的封装的装置的方法，该方法通过封装的装置执行并包括下面的步骤：
通过接口从外部校准控制器接收第一校准命令；以及
响应于接收所述第一校准命令执行第一代码，其中，执行第一代码包括从所述一个或多个换能器中的一个换能器生成第一换能器数据，利用所述第一换能器数据计算校准系数，以及在装置的存储器内存储所述校准系数。

2.  根据权利要求1的方法，其中，所述校准系数选自：增益值、增益代码、偏移值和偏移代码。

3.  根据权利要求1或2的方法，其进一步包括：
在接收第一校准命令之前，产生用于校准控制器的就绪指示。

4.  根据权利要求3的方法，其中，产生就绪指示包括：
在所述封装的装置的触点处产生电压，其中，所述电压具有与所述就绪指示相应的电压电平。

5.  根据权利要求1、2、3、或4的方法，其进一步包括：
在接收第一校准命令之前，从校准控制器接收第二校准命令；以及
响应于接收第二校准命令执行第二代码，其中，执行第二代码包括从所述一个或多个换能器生成第二换能器数据，且其中，计算校准系数包括利用第一换能器数据和第二换能器数据计算校准系数。

6.  根据权利要求1、2、3、4、或5的方法，其中，所述校准系数指定选择的增益值和选择的偏移值，且该方法进一步包括：
在执行第一代码之后，将所述装置配置成对换能器的输出信号施加所选择的增益值和所选择的偏移值；以及
生成并存储校准了的换能器数据。

7.  根据权利要求1、2、3、4、5、或6的方法，其进一步包括：
从校准控制器接收最终命令；
响应于接收到最终命令执行第二代码，其中，执行第二代码包括验证校准结果的有效性；以及
在执行第二代码之后，产生用于校准控制器的校准完成指示。

8.  根据权利要求7的方法，其中，产生校准完成指示包括在所述封装的装置的触点处翻转电压。

9.  一种用于校准多个封装的、包含换能器的装置的方法，该方法包括下面的步骤：
通过通信结构将校准命令发送给多个包含换能器的装置，其中，所述校准命令使所述包含换能器的装置中的每一个执行存储在该包含换能器的装置的存储器中的代码，且其中，所述代码的执行使所述包含换能器的装置生成换能器数据，以利用所述换能器数据计算校准系数以及在所述包含换能器的装置的存储器内存储所述校准系数。

10.  根据权利要求9的方法，其中，所述校准系数选自：增益值、增益代码、偏移值和偏移代码。

11.  根据权利要求9的方法，其进一步包括：
在发送校准命令之前，等待来自于所述多个包含换能器的装置的就绪指示。

12.  根据权利要求11的方法，其中，等待就绪指示包括：
确定在所述多个包含换能器的装置中的每一个的触点处的电压是否具有与与所述就绪指示相对应的电压电平。

13.  根据权利要求12的方法，其进一步包括：
为在超时时段期满之前没有从其接收到就绪指示的每个所述包含换能器的 装置，指示错误。

14.  根据权利要求9的方法，其中，该方法进一步包括：
使电机控制模块将所述多个包含换能器的装置从一系列取向中的第一取向旋转到第二取向，以及
其中，发送校准命令包括：
在所述多个包含换能器的装置处于第一取向时，将第一校准命令发送给所述多个包含换能器的装置，其中，所述第一校准命令使所述包含换能器的装置中的每一个执行第一代码，该第一代码使所述包含换能器的装置生成第一换能器数据；以及
在所述多个包含换能器的装置处于第二取向时，将第二校准命令发送给所述多个包含换能器的装置，其中，所述第二校准命令使所述包含换能器的装置中的每一个执行第二代码，所述第二代码使所述包含换能器的装置生成第二换能器数据，以利用第一换能器数据和第二换能器数据计算校准系数，以及在所述包含换能器的装置的存储器内存储所述校准系数。

15.  根据权利要求9的方法，其进一步包括：
确定所述多个包含换能器的装置是否已定位在一系列取向中的所有取向；
当所述多个包含换能器的装置已定位在所有取向时，将第一命令发送给所述多个包含换能器的装置，其使所述包含换能器的装置执行有效性验证处理，在该有效性验证处理中所述包含换能器的装置验证校准结果的有效性；以及
等待来自于所述多个包含换能器的装置的校准完成指示，其指示所述多个包含换能器的装置已完成有效性验证处理。

16.  根据权利要求15的方法，其进一步包括：
为在超时时段期满之前没有从其接收到校准完成指示的每个包含换能器的装置，指示错误。

17.  一种封装的包含换能器的装置，其包括：
一个或多个换能器；
接口，其被配置来便于与外部校准控制器通信；
存储器，以及
处理部件，其配置成通过所述接口从所述外部控制器接收校准命令，以及响应于接收到所述校准命令而执行代码，其中，所述代码的执行包括从所述一个或多个换能器生成换能器数据，利用所述换能器数据计算校准系数，以及在所述存储器内存储所述校准系数。

18.  根据权利要求17的包含换能器的装置，其中，所述校准系数选自：增益值、增益代码、偏移值和偏移代码。

19.  根据权利要求17的包含换能器的装置，其中，所述一个或多个换能器选自：一个或多个加速度计、一个或多个陀螺仪和一个或多个磁性传感器。

20.  一种用于校准多个封装的、包含换能器的装置的系统，该系统包括：
校准控制模块，其配置成通过通信结构将校准命令发送给所述多个包含换能器的装置，其中，所述校准命令使所述包含换能器的装置中的每一个执行存储在所述包含换能器的装置的存储器中的代码，并且其中所述代码的执行使所述包含换能器的装置生成换能器数据，利用所述换能器数据计算校准系数，以及在所述包含换能器的装置的存储器内存储所述校准系数。

21.  根据权利要求20的系统，其中，所述校准系数选自：增益值、增益代码、偏移值和偏移代码。

22.  根据权利要求20的系统，其进一步包括：
板支撑结构，其配置成将校准板相对于所述板支撑结构保持在固定位置；
一个或多个电机，其配置成使所述板支撑结构围绕固定坐标系的一个或多个轴旋转；
电机控制模块，其配置成将电机控制信号发送给所述一个或多个电机，以使所述一个或多个电机来相对于所述固定坐标系移动所述板支撑结构通过一系列取向；以及
所述校准板，其中，所述校准板包括基板、多个插槽、第一连接器和多个导体，其中，所述多个插槽中的每一个插槽包括配置成与相应的包含换能器的装置的多个触点相连接的多个插槽触点，所述多个导体配置成在第一连接器和所述多个插槽触点之间传递信号，且所述第一连接器配置成与所述通信结构耦接。

23.  根据权利要求22的方法，其中，所述校准控制模块被配置成：在所述多个包含换能器的装置处于所述一系列取向中的第一取向时，将第一校准命令发送给所述多个包含换能器的装置，其中，所述第一校准命令使所述包含换能器的装置中的每一个执行第一代码，所述第一代码使所述包含换能器的装置生成第一换能器数据；
使电机控制模块将所述板支撑结构旋转到所述一系列取向中的第二取向；以及
将第二校准命令发送给所述多个包含换能器的装置，其使所述多个包含换能器的装置执行第二代码，所述第二代码使所述包含换能器的装置生成第二换能器数据，以利用第一换能器数据和第二换能器数据计算校准系数，以及在所述包含换能器的装置的存储器内存储所述校准系数。

说明书包含换能器的装置以及用于其校准的方法和设备
技术领域
本文所描述的主题的实施例总的来说涉及包括一个或多个换能器的装置(“包含换能器的装置”)，和用于校准包含换能器的装置的方法和设备。
背景技术
加速度计正被结合到不断扩展的种类的电子系统中。例如，MEMS(微机电系统)加速度计现在普遍用于自动系统中和消费及工业电子产品中。
在制造MEMS加速度计之后，典型地在工厂中实施校准处理，以便为每个加速度计感测轴确定修整调节值。修整调节值随后可被存储在加速度计最终所并入的装置的存储器中。
校准加速度计的常规方法倾向于采用昂贵的装置处理及校准设备，或者利用低的自动化和/或并行性水平(例如，仅仅单个装置或少量的装置被同时校准)来进行校准。自动化和/或并行性中的较高的设备花费和/或缺点，不利地影响了加速度计的制造成本。加速度计制造者被迫通过以较低的利润提供产品和/或通过在它们的产品定价中包括较高的制造成本来摊配成本，这潜在地使得他们的产品在市场上缺少竞争力。
概述
根据本公开的一个实施例，提供了一种用于校准包括一个或多个换能器的封装的装置的方法，该方法通过封装的装置执行并包括下面的步骤：通过接口从外部校准控制器接收第一校准命令；以及响应于接收所述第一校准命令执行第一代码，其中，执行第一代码包括从所述一个或多个换能器中的一个换能器生成第一换能器数据，利用所述第一换能器数据计算校准系数，以及在装置的存储器内存储所述校准系数。
根据本公开的一个实施例，提供了一种用于校准多个封装的、包含换能器的装置的方法，该方法包括下面的步骤：通过通信结构将校准命令发送给多个 包含换能器的装置，其中，所述校准命令使所述包含换能器的装置中的每一个执行存储在该包含换能器的装置的存储器中的代码，且其中，所述代码的执行使所述包含换能器的装置生成换能器数据，以利用所述换能器数据计算校准系数以及在所述包含换能器的装置的存储器内存储所述校准系数。
根据本公开的一个实施例，提供了一种封装的包含换能器的装置，其包括：一个或多个换能器；接口，其被配置来便于与外部校准控制器通信；存储器，以及处理部件，其配置成通过所述接口从所述外部控制器接收校准命令，以及响应于接收到所述校准命令而执行代码，其中，所述代码的执行包括从所述一个或多个换能器生成换能器数据，利用所述换能器数据计算校准系数，以及在所述存储器内存储所述校准系数。
根据本公开的一个实施例，提供了一种用于校准多个封装的、包含换能器的装置的系统，该系统包括：校准控制模块，其配置成通过通信结构将校准命令发送给所述多个包含换能器的装置，其中，所述校准命令使所述包含换能器的装置中的每一个执行存储在所述包含换能器的装置的存储器中的代码，并且其中所述代码的执行使所述包含换能器的装置生成换能器数据，利用所述换能器数据计算校准系数，以及在所述包含换能器的装置的存储器内存储所述校准系数。
附图说明
通过在联合附图考虑时参考详细的说明和权利要求，可得出对主题的更完整的理解，其中，在所有附图中，同样的附图标记指示类似的元素。
图1为根据一示例实施例的包含换能器的装置的外视图；
图2为根据一示例实施例的包含多个换能器的装置的简化框图；
图3为根据一示例实施例的装置校准系统的简化框图；
图4为根据一示例实施例的校准板的顶视图，多个包含换能器的装置安装在校准板的插槽中；
图5为根据一示例实施例的、用于制造和校准多个包含换能器的装置的方法的流程图；
图6为根据一示例实施例的装置操纵系统的外视图，该装置操纵系统包括以相对于固定坐标系的第一取向定向的板支撑结构；
图7为根据一示例实施例的图6的装置操纵系统的外视图，其中板支撑结构以相对于该固定坐标系的第二取向定向；
图8为根据一示例实施例的用于校准多个包含换能器的装置的方法的流程图；
图9为根据另一个示例实施例的用于校准多个包含换能器的装置的方法的流程图；
图10为根据一示例实施例的校准子处理的流程图；
图11为根据另一个示例实施例的校准子处理的流程图；
图12为根据另一个示例实施例的校准子处理的流程图；
图13示出了根据一示例实施例的、系统可相对于固定坐标系使包含换能器的装置通过的预定序列的取向的示例；
图14示出了根据另一个示例实施例的、系统可相对于固定坐标系使包含换能器的装置通过的预定序列的取向的示例。
具体实施例
下面的详细说明性质上仅仅为说明性的，并不意图限制主题的实施例或者这些实施例的应用和用途。如本文中所使用的，词语“示例性的”意味着“用作示例、实例或图示说明”。本文以示例性的方式或作为示例描述的任何实施方式或实施例并不必然被解释成比其它实施方式或实施例更优选或更有利。而且，不意图受在之前的技术领域、背景技术或随后的详细说明中所提出的任何明示的或暗示的理论的限制。
本文所描述的主题的实施例包括用于校准(或“调整”)包含一个或多个换能器的装置(“包含换能器的装置”)(更具体地，包含一个或多个被配置来感测重力、移动(例如加速、旋转)、电磁场强度、压力等等的传感器的装置)的方法和设备。例如，本文所讨论的校准方法和设备的各种实施例可与具有加速度计、陀螺仪、磁力计(或“磁性传感器”)、压力传感器和/或其它类型传感器中的一个或多个的任意组合的装置结合使用。实施例更具体地涉及校准包含在封装的装置内的传感器，其中，该传感器产生指示相对于一个或多个装置固定轴或表面的各种加速度、力和/或场的幅值的电信号。下面结合图1讨论可利用多种不同校准方法和设备校准的封装的装置的示例。
更具体地，图1为根据一示例实施例的包含换能器的装置100的外视图。装置100包括容纳在封装主体内的多种内部电气部件(例如，换能器和其它部件)。例如，如将结合图2更详细讨论的，装置100可包括一个或多个加速度计(例如，图2中的加速度计212-214)、陀螺仪(例如，图2中的陀螺仪222-224)、磁力计(例如，图2的磁力计232-234)、压力传感器和/或其它类型的传感器的任意组合。
封装主体由顶表面102、底表面104和侧表面106所限定。暴露在封装主体外部的导电触点108有助于内部电气部件与外部电气系统(图1中未示出)之间的通信。例如，触点108提供内部电气部件与外部电气系统之间的各种信号和电压参考(例如，电源及接地)的通信。图1中示出的触点108基本上与封装主体的侧表面106相齐平，并因此装置100可被看成为“无引线”封装。然而，多种实施例也可利用具有突出引线的封装(即，具有带引线的芯片载体的封装)、具有触点阵列的封装(例如，球栅阵列(BGA)封装、引脚格栅阵列(PGA)封装等等)来实现。此外，尽管触点108被示出为暴露于装置100的侧表面106处，但是不同实施例也可利用具有暴露在任何表面(例如，所有四个侧表面106、仅仅两个侧表面106、顶表面102和/或底表面104)的触点的封装来实现。最后，装置可具有比图1的示例装置100中所示出的更多或更少的触点108。
根据不同实施例，装置100内的换能器可被配置来产生指示相对于一个或多个装置固定轴(诸如，正交的装置固定轴110、112和114，为方便起见其被分别随意标示为“x”，“y”和“z”)的各种加速度、力、场和/或旋转速度的幅值的电信号。装置固定轴110、112、114相对于装置100固定，且根据实施例，每个装置固定轴110、112、114可与装置100内的一个或多个换能器的感测轴相对齐(例如，x轴110可与图2中的x轴加速度计212、x轴陀螺仪222和/或x轴磁力计232的感测轴相对齐)。由于装置100在空间中移动，因此装置固定轴110、112、114中的每一个可从惯性坐标系的相应正交轴(例如，固定的惯性坐标系120的正交轴“X”，“Y”和“Z”)角偏移。在本文的说明中，假设地球的重力场处于惯性坐标系120的-Z方向。此外，如将在下面更详细阐释的，将假设装置100由在+Z方向上对装置100施加反作用力的结构(未示出)在空间中保持在固定的取向。因此，当装置100处于图1中所示的取向时(即，在z轴114与惯性坐标系120相应的Z轴之间具有零角度差)时，装置100在惯性坐标系 120的+Z方向上沿着它的z轴114将经历由重力所引起的+1G的加速度。相反地，装置100沿着它的x和y轴110、112将经历由重力所引起的0G加速度(即，没有加速度)。
根据一实施例，装置100包括三轴加速度计，具有配置来感测沿着x轴110的力的幅值的第一加速度计(例如，图2的加速度计212)、配置来感测沿着y轴112的力的幅值的第二加速度计(例如，图2的加速度计213)、和配置来感测沿着z轴114的力的幅值的第三加速度计(例如，图2的加速度计214)。可替换地，装置100可包括一轴或两轴加速度计，或者根本没有加速度计。另外地或者可替换地，在一实施例中，装置100可包括三轴陀螺仪，其包括配置来感测围绕x轴110的旋转速度的第一陀螺仪(例如，图2的陀螺仪222)、配置来感测围绕y轴112的旋转速度的第二陀螺仪(例如，图2的陀螺仪223)、以及配置来感测围绕z轴114的旋转速度的第三陀螺仪(例如，图2的陀螺仪224)。可替换地，装置100可包括一轴或两轴陀螺仪，或者根本不包括陀螺仪。另外地或者可替换地，在一实施例中，装置100可包括三轴磁力计，其包括配置来感测沿着x轴110的磁场强度的第一磁力计(例如，图2的磁力计232)、配置来感测沿着y轴112的磁场强度的第二磁力计(例如，图2的磁力计233)、以及配置来感测沿着z轴114的磁场强度的第三磁力计(例如，图2的磁力计234)。可替换地，装置100可包括一轴或两轴磁力计，或者根本不包括磁力计。装置100也可以包括一个或多个附加的或不同类型的传感器(例如，压力传感器、温度传感器、化学传感器等等)。如本文中所采用的，在涉及由换能器实施的动作时，术语“感测”意味着换能器产生电信号指示作用在换能器上的加速度、力或场的幅值、或者由换能器所经历的角加速(旋转)的速度。
图2为根据一示例实施例的包含多个换能器212-214、222-224、232-234的装置200的简化框图。更具体地，在一实施例中，装置200包括三轴加速度计210、三轴陀螺仪220、以及三轴磁力计230。加速度计210包括配置来感测沿着装置200的x轴(例如，图1的x轴110)的加速度(例如，由重力引起的)的幅值的x轴加速度计212、配置来感测沿着装置200的y轴(例如，图1的y轴112)的加速度(例如，由重力引起的)的幅值的y轴加速度计213、以及配置来感测沿着装置200的z轴(例如，图1的z轴114)的加速度(例如，由重力引起的)的幅值的z轴加速度计214。加速度计210可用于测量静态加速度(例 如，用于量化装置200所经历的倾斜角)和/或动态加速度(例如，用于量化特定方向上的装置200的动态加速度)。根据可替换实施例，装置200可仅仅包括加速度计212-214的子集，或者，可根本不具有加速度计。陀螺仪220包括配置来感测围绕装置200的x轴的旋转速度的x轴陀螺仪222、配置来感测围绕装置200的y轴的旋转速度的y轴陀螺仪223、以及配置来感测围绕装置200的z轴的旋转速度的z轴陀螺仪224。根据可替换实施例，装置200可以仅仅包括陀螺仪222-224的子集，或者，可以根本不具有陀螺仪。磁力计230包括配置来感测沿着装置200的x轴的磁场强度的x轴磁力计232、配置来感测沿着装置的y轴的磁场强度的y轴磁力计233、以及配置来感测沿着装置200的z轴的磁场强度的z轴磁力计234。根据可替换实施例，装置200可以仅仅包括磁力计232-234的子集，或者，可以根本不具有磁力计。装置200可以包括一个或多个附加的或不同类型的传感器(例如，压力传感器、温度传感器、化学传感器等等)。
根据一实施例，装置进一步包括：多路复用器216、226、236、250(MUX)，增益及滤波电路260，模数转换器270(ADC)，以及微控制器280(或者其它适当的控制和/或处理部件)。微控制器280可以包括存储器282(例如，数据及指令寄存器、闪存、只读存储器(ROM)、和/或随机存取存储器(RAM))，尽管全部或部分存储器282也可以另外位于微处理器280的外部。存储器282可以用于存储各种类型的永久和暂时的信息或数据，诸如可执行软件指令(例如，与实现各个实施例相关的指令)、数据(例如，基于换能器输出信号所产生的数据(本文的“换能器数据”)、结构系数等等)、装置参数等等。此外，微控制器280可以包括外部接口284，其被配置来通过暴露在装置200外部的导电触点292，293，294，295来助于微控制器280与外部电气系统(图2中未示出)之间的通信。例如，外部接口284可以包括串行外设接口(SPI)、内置集成电路(I2C)、其它类型的接口、或者各种类型的接口的组合。装置200可以进一步包括导电触点290、291，其被配置来将电压参考(例如，电源和接地)传递给装置200的内部电气部件和/或各种节点的。尽管在图2中为了示例的目的示出了六个触点290-295，当应理解，装置200可以包括更多或更少的触点290-295。
在微控制器280的控制下，MUX216、226、236、250使得能够每次从加速度计212-214、陀螺仪222-224、以及磁力计232-234中选择一个信号，并将其 提供给增益及滤波电路260。增益及滤波电路260包括放大器，其被配置来向所选择的信号施加预定的电压或功率增益(例如，如在校准处理期间所选择的增益值或代码所指定的)。除了放大器之外，增益及滤波电路260还包括滤波器，其配置来过滤信号(在放大之前或之后)，以便消除虚假带外信号成分，以便滤除由不期望的机械振动所引起的信号成分，和/或以便滤除电噪声(例如，来自于装置200的其它电路)。所得到的模拟信号被提供给ADC270，其对模拟信号进行采样并将采样转换成一系列数字值。每个数字值表示作用在装置200上的加速度力或磁场的幅值(例如，在该值分别对应于来自于加速度计210或陀螺仪220的信号时)，或者围绕轴的加速度的速率(例如，在该值对应于来自于磁力计230的信号时)。
根据一实施例，且如将在后来更详细解释的，基于经由一个或多个触点292-295接收的(例如，来自于图3的校准控制器310)的命令，微控制器280参与校准处理，其中，微控制器280可以选择特定的换能器输出信号(例如，经由MUX216、226、236、250)并在存储器282中存储对应于换能器输出信号的数字值。此外，微控制器280对所存储的数字值进行处理以便确定换能器212-214、222-224、232-234的校准系数(例如，增益及偏移值或代码)。根据一实施例，微控制器280还在存储器282中存储所计算的校准系数。最后，在装置200的正常操作期间(例如，在装置200并入到更大的电系统之后)，在校准处理期间所确定的增益值或代码被从存储器282中取回并被用于设置增益及滤波电路260的放大器所应用的预定增益。此外，在校准处理期间所确定的偏移值或代码被从存储器282中取回并被用于在正常操作期间将0G读数设置成目标值(例如，接近于电源电压的中心的值，以提供最大输出电压摆幅)。
例如，在一实施例中，装置200被配置来控制增益及滤波电路260的放大器以将特定增益应用到所接收的换能器输出信号。装置200可以保持增益代码表(例如，在存储器282中)，其中，每个增益代码对应于多个增益值中的一个。在下面更详细描述的校准处理期间，可以为每个转换器212-214、222-224、232-234选择特定的增益值或增益代码。在正常操作期间，为特定换能器212-214、222-224、232-234选择的增益代码可以用于建立由放大器对从该换能器212-214、222-224、232-234所接收的信号所的增益。例如，如下面的表1中所示的，增益代码表可以包括跨展可以被应用到信号的增益范围的多个增益代 码和对应的增益值：
增益代码增益00011.000101.500112.001002.501013.001103.501114.010004.5
表1：增益代码和对应的增益
仅仅为了示例的目的，表1包括八个增益代码条目，但是增益代码表也可以包括更多或更少的条目。此外，增益代码表内的增益代码和/或增益值可以不同于表1中所描述的这些。
伴随着对由放大器所施加的增益进行控制，装置200还可以被配置来向所接收的换能器信号施加电压偏移(或“偏移”)，以便对每个换能器212-214、222-224、232-234进行0G偏置水平调节。因此，装置200可以维持偏移代码表(例如，在存储器282中)，其中，每个偏移代码对应于多个偏移值中的一个。此外，在下面所描述的校准处理期间，可以对每个换能器212-214、222-224、232-234选择特定的偏移值或偏移代码。在正常操作期间，被选择用于特定换能器212-214、222-224、232-234的偏移代码可以被用于向从该换能器212-214、222-224、232-234所接收的信号施加电压偏移。例如，如下面表2中所示出的，偏移代码表可以包括跨展可以被施加到信号的偏移范围的多个偏移代码和对应的偏移值：
偏移代码偏移00010.03V00100.06V00110.09V01000.12V
01010.15V01100.18V01110.21V10000.24V
表2：偏移代码和对应的偏移
仅仅为了示例的目的，表2包括八个偏移代码条目，然而偏移代码表也可以包括更多或更少的条目。此外，偏移代码表内的偏移代码和/或偏移值可以不同于表2中所描述的这些。根据一实施例，包含在偏移代码表内的偏移值可以因装置而异。例如，部分校准处理可以包括确定装置放大器的线性区域，以及为偏移代码表确定对应于装置特定线性区域的偏移代码。
例如，加速度计212-214可以为MEMS加速度计。典型地，MEMS加速度计包括具有第一电极的质块，其悬置在相对于加速度计基板固定的第二电极之上。第一电极、第二电极和位于第一与第二电极之间的气隙形成电容器，电容器的值取决于第一与第二电极之间的距离(即，气隙的宽度)。当质块被外力(例如，重力)所作用时，第一电极可以移近或远离第二电极，并因此电容值可以对应地降低或增加。其它的加速度计的配置也是可能的，包括产生指示多个电容的信号的配置。根据一实施例，每个加速度计212-214生成指示所述电容值(一个或多个电容值)的电信号。
根据一实施例，如前所述的，装置200包括MUX216，并进一步包括电容到电压(C-V)转换器218。指示与加速度计212-214相关联的电容值的电信号被提供给MUX216，基于来自于微控制器280的控制信号，MUX216可以选择地向C-V转换器210提供其中一个信号。C-V转换器218被配置来将电容值转换成线219上的电压信号，其中，该电压信号的幅值与由MUX216所选择的加速度计212-214相关联的电容值成比例。在可替换的实施例中，装置200可以包括用于每个加速度计212-214的C-V转换器，且MUX反过来可以用于选择从其中一个C-V转换器输出的电压信号。
例如，陀螺仪222-224可以为MEMS陀螺仪。典型地，MEMS陀螺仪包括具有电极(“可移动电极”)的移动质块，其悬置邻近于相对于陀螺仪基板固定的第二电极(“固定电极”)。当基板绕垂直于移动质块的移动方向的轴旋转时，质块在第三正交方向上经受幅值为2mvΩ的力，其中，m为质量，v为速度， 且Ω为旋转速率。由于该力而导致将发生位移，其取决于移动质块的悬置的弹簧常数(spring constant)。固定电极被放置成使得固定的与可移动的电极之间的距离将由于该移动而改变。例如，力可以通过测量电容而从距离上的变化来计算，旋转速率随后可以根据力的表达式来计算。质量m根据设计是已知的，且速度v根据为可移动质块和它的悬置设计所设置的条件来确定，其包括通过施加正弦电压而驱动可移动质块共振的电极。在替代类型的陀螺仪中，可以使用振荡的盘，不利用以直线移动的质块。振荡的盘将根据右手规则AXΩ响应垂直于盘的旋转轴的基板旋转，其中，A沿着盘的旋转轴，而Ω沿着基板的旋转方向。盘下的电极可以被放置来测量盘与基板之间的分离，以允许计算基板的旋转速率，其类似于上面对于线性情形所讨论的计算。其它陀螺仪的结构也是可能的。
根据一实施例，装置200包括如前所述的MUX226。来自于陀螺仪222-224的电信号被提供给MUX226，其可以选择性地将信号中的一个提供给MUX250。
在多种不同实施例中，磁力计232-234可以利用霍尔效应器件、诸如各向异性磁电阻(AMR)器件的磁性膜器件、巨磁电阻器件(GMR)、自旋阀、隧道结器件(MTJ)、洛伦兹力器件、或其它类型的磁力计器件来实现。霍尔器件依赖于沿着电阻部件流动的载流子的偏转以在垂直于该流动的方向上形成电势。该电压由V＝IB/(ned)给出，其中，I为电流，B为磁场强度，n为载流子浓度，e为电子电荷，以及d为电阻层的厚度。AMR、GMR、自旋阀、和MTJ器件依赖于结构的电阻相对于最小电阻的优选方向的根据磁场强度的变化。例如，AMR可以包括一种磁性材料的膜。GMR器件由金属薄膜的叠层形成，例如，顶部上的一个磁性膜，处于中间的一非磁性膜，以及底部的另一个磁性膜。由于磁性层被与电流的磁场反平行地定向，因此沿着叠层的横向电流产生高阻抗。这在界面处产生更多的散射，并因此产生较高的阻抗。外部磁场的施加克服了电流场，产生平行排列的磁化和较低的电阻。在自旋阀的情形中，其中层中的一层具有方向固定的磁化。MTJ器件类似于自旋阀，除了非磁性层为绝缘的且电流通过隧穿通过绝缘结流动。磁性层本身可以由不同组分的叠层形成。为了便于测量，磁性感测部件通常以桥接配置的形式设置。洛伦兹力器件依赖于由外部磁场施加在诸如导线或线圈的电流承载部件上的力。通过采用可以移 动与所施加的力成比例的量的MEMS结构，可以计算外部场的强度。这种MEMS结构典型地由处于结构的共振频率的交流电来驱动，以便增加移动量并因此提高灵敏度。在一个另外类型的磁性传感器件中，永久磁性层代替导电部件，并且结构的移动由外部场所产生的扭矩而导致。这些结构的移动可以通过电容感测或通过应变计来测量。
根据一实施例，装置200包括如前所述的MUX236。来自于磁力计232-234的电信号被提供给MUX236，其可以选择性地将信号中的一个提供给MUX250。
MUX250被配置来基于来自于微控制器280的控制信号，选择用于提供给增益及滤波电路260的线219、229、239上接收的输入中的一个。尽管在图2中特定配置的多路复用器被示出为允许选择来自于特定的换能器212-214、222-224、232-234中的一个的信号，当应理解，其它多路复用器的配置和电路可以提供同样的功能，包括包含单个多路复用器的配置，该单个多路复用器接收来自于所有换能器212-214、222-224、232-234的输出信号并从中选择输出信号。
如上所示的，微控制器280被配置来与外部电气系统通信。根据特定的实施例，在制造装置200之后，装置200可以安装在用于校准装置200目的(例如，计算增益及偏移值或代码)的装置校准系统(例如，图3的系统300)中。结合校准处理，微控制器280可以从校准系统接收一个或多个命令，所述命令使控制器280选择换能器输出、存储与换能器输出对应的数字值、基于所存储的数字值计算装置的校准系数(例如，增益及偏移值或代码)、以及存储装置校准系数。
现在将描述对多个装置进行校准的装置校准系统和方法的多个实施例。某些实旋例可以被用于对诸如上面结合图2所讨论的那些装置进行校准。其它实施例可以被用于对在配置上与结合图2所讨论的实施例不同的装置进行校准。例如，但非限制性的，多个实施例可以被用于对不包括微控制器(例如，微控制器280)和/或内部存储器(例如，存储器282)的装置进行校准。在这种情形中，校准系统的一个实施例可以直接接收数字传感器的输出，并且可以基于所接收的传感器输出计算装置的校准系数。在其中装置包括内部存储器的实施例中，校准系统可以使装置的校准系数被存储在该装置上。另外，装置的校准系 数可以后来存储在装置最终所结合到的电子系统的存储器件中。
图3为根据一示例性实施例的装置校准系统300的简化框图。校准系统300包括校准控制器310、装置操纵系统350和一个或多个校准板370。如下面更详细讨论的，每个校准板370包括多个插槽(例如，图4的插槽420)，多个包含换能器的装置372(TID)可以插入在所述插槽内。校准板插槽还包括配置来与包含换能器的装置372的对应触点电连接的导电触点。更具体地，插槽触点与校准板370上的导体相耦接，且校准板370上的导体最终与通信结构330相耦接，通信结构330使得能够在包含换能器的装置372与校准控制器310之间进行通信。尽管图3中仅仅示出了一个校准板370，但是如下面所述的，系统可以包括多个校准板，其可以由单个板支撑结构所支撑。此外，为了提高并行的制造能力，系统可以包括多个装置操纵系统350。
根据一实施例，在校准控制器310的控制下，装置操纵系统350将校准板370(并因此，包含换能器的装置372)转换(transition)通过一系列物理定向。在该处理过程中，校准控制器310与包含换能器的装置372进行通信，以便使每个包含换能器的装置372感测相对于一个或多个装置固定轴(例如，图1的轴110、112、114)的加速度、场或力的幅值，和/或感测绕一个或多个装置固定轴的旋转的速率。此外，在一实施例中，校准控制器310还使得每个包含换能器的装置372计算校准系数(例如，增益及偏移值或代码)，以及将校准系数存储在包含换能器的装置372的存储器(例如，图2的存储器282)中。
为了在校准控制器310与包含换能器的装置372之间通信，系统300还包括通信结构330。在一实施例中，通信结构330包括多个导体和连接器，其使得各种信号和电压参考(例如，电源和接地)能够在校准控制器310和包含换能器的装置372之间传递。例如，在一实施例中，通信结构330可以包括将校准控制器310和装置操纵系统350电互连的第一结构。例如，所述第一结构可以包括第一多导体连接器334、多个导电线336、以及第二多导体连接器338。第一结构例如可以为柔性多导体线缆，在线缆的任一端部具有连接器334、338。在线缆一个端部的连接器334可以被配置来与校准控制器310的对应的多导体连接器332相配合，而在线缆的另一个端部上的连接器338可以被配置来与装置操纵系统350的对应的多导体连接器340相配合。装置操纵系统350和校准板370的附加导体和连接器(例如，连接器342、344)可以使通信结构330完 整，由此使得校准控制器310能与包含换能器的装置372通信。尽管在图3中示出并在此描述了通信结构330的一个示例，但应该理解，替代的实施例可以包括任何适当的通信结构，其包括但不限于，包括一个或多个无线通信链路的通信结构。因此，所给出的示例不应被解译为限制性的。
根据一实施例，装置操纵系统350包括基座352、可旋转的板支撑结构354、一个或多个电机356、配置来与校准控制器310电接口连接的第一连接器340(例如，经由一个或多个附加的连接器332、334、338和导电线336)、配置来与校准板370电接口连接的第二连接器342(例如，经由校准板370的对应连接器344)、以及第一与第二连接器340、342之间的多个导体(未标示出)。此外，在一实施例中，装置操纵系统350可以包括电耦接到第二连接器342的电路板358。电路板358可以包括微控制器360(或其它适当的控制和/或处理部件)、存储器(未示出)、和/或其它部件。此外，在另一个实施例中，装置操纵系统350还可以包括配置来产生经过板支撑结构354的磁场的磁场发生器(未示出)。磁场发生器可以在校准包含换能器的装置372之前(或者更具体地，在校准包含换能器的装置372的磁力计之前)启动。替代地，可以使用地球磁场对包含换能器的装置372的磁力计进行校准。
在一实施例中，基座352配置来将一个或多个电机356支撑在固定位置，以及以使得通过电机356使得板支撑结构354能够围绕一个或多个轴旋转的方式支撑板支撑结构354。根据另一个实施例，安装到基座352上的第一电机356可以用于改变第二电机352的定向(例如，可以使用两轴万向节(gimbal)结构来使两个电机356能够使板支撑结构354围绕多个轴旋转)。
根据一实施例，板支撑结构354被配置来相对于其自身将校准板370保持在固定位置。因此，当板支撑结构354由电机356所旋转时，校准板370也旋转相同的角度。此外，当包含换能器的装置372被安装在校准板370的插槽中时，包含换能器的装置372也被旋转相同的角度。换句话说，装置操纵系统350被配置来同时使板支撑结构354、校准板370和包含换能器的装置372围绕一个或多个轴旋转。在任何给定时间，板支撑结构354的定向限定了校准板370和包含换能器的装置372的定向。
如上所述，装置操纵系统350包括连接器342，其被配置来与校准板370的对应连接器344相电接口连接。根据一实施例，连接器342、344由摩擦力保 持在一起，且操作人员可以通过将校准板370的连接器344与装置操纵系统350的连接器342对准，以及通过利用施加到校准板370上的合理压力将校准板370推向连接器342(即，校准板370被配置来通过利用合理的力来连接连接器342、344而与板支撑结构354相耦接)，轻易地将校准板370安装到装置操纵系统350。在另一个实施例中，校准板的连接操作可以通过自动的板操纵系统来实现，而不需要操作人员介入(例如，自动板操纵系统可以拾取校准板370并将其加载到装置操纵系统350上)。不管哪一种方式，一旦连接器342、344紧密配合，就在校准控制器310与安装在校准板370的插槽中的包含换能器的装置372之间建立电连接。如在下面所更详细描述的，此后可以执行校准处理。在校准处理完成之后，操作员(或自动板操纵系统)此后可以通过利用合理的力将校准板370拉离连接器342而从装置操纵系统350移除校准板370(即，校准板370被配置来通过利用合理的力断开连接器342、344的连接而从板支撑结构354移除)。
图4为根据一示例性实施例的校准板400(例如，图3的校准板370)的顶视图，多个包含换能器的装置490(例如，图2的包含换能器的装置372)安装在校准板400的多个插槽420中。在一实施例中，校准板400包括基板410、耦接到基板410的多个插槽420、边缘连接器430(例如，图3中的连接器344)、位于插槽420与连接器430之间的多个导体440和442，以及手柄480。尽管手柄480不是必须的，但是为了负责将校准板400插入到装置操纵系统(例如，图3的装置操纵系统350)以及从装置操纵系统将校准板400移除的操作员的便利起见，可以以包括手柄480。
每个插槽420被配置来保持包括换能器的装置490，以及在包含换能器的装置490与导体440、442之间提供电连接。更具体地，每个插槽设计成使得，当包含换能器的装置490被安装在插槽420中时，包含换能器的装置490的触点(例如，图2的触点290-295)与插槽420的对应触点(未示出)对准且与其物理连接。根据一实施例，校准板400包括以行451、452、453、454、455、456、457、458和列461、462、463、464设置的插槽420的阵列。尽管图4中示出了具有八行451-458和四列461-464的插槽阵列，但应理解，校准板的替代实施例可以包括更多或更少行和/或列的插槽，包括单行或单列那么少。因此，尽管图4中示出了被配置来保持32个包含换能器的装置490的校准板400，但要理解， 校准板可以被设计来保持更多或更少的包含换能器的装置。不管怎样，根据一实施例，每个插槽420可以通过该插槽位于其中的行和列来识别。替代地，每个插槽420可以通过某些独特的指示来识别，该指示使得校准系统(例如，图3的校准系统300的校准控制模块310)能利用独特的插槽标识作为钥匙来存储与安装在特定插槽420中的特定的包含换能器的装置490相关的信息(例如，错误信息、状态信息、换能器数据、校准系数等等)。
每个导体440、442在插槽触点与连接器430的导电元件(例如，管脚或管脚插座，其被配置来分别与另一个连接器(诸如，图3的连接器342)的对应管脚插座或管脚相配合)之间延伸。导体440中的某些可以被并联连接到位于给定列461-464内的插槽420的对应触点，或与校准板400的所有插槽420的对应触点相连接。这些导体440在本文中可以被称作“多插槽导体”440。根据一实施例，在多插槽导体440上传递的信号或电压参考被同时传递给并联的导体440所耦接的所有插槽420(以及被传递给安装在这些插槽420中的所有包含换能器的装置490)。某些其它导体442可以被仅仅连接到一个插槽420的触点。这些导体442在本文中可以被称作“单插槽导体”442。根据一实施例，在单插槽导体442上传递的信号仅仅被传递给安装在单个插槽420中的单个包含换能器的装置490或仅仅传递通过装在单个插槽420中的单个包含换能器的装置490。在图4中，对于每个插槽420，示出仅仅一个多插槽导体440和一个单插槽导体442耦接于其，从而避免使图杂乱。然而，根据不同实施例，多个多插槽导体440和/或单插槽导体442可以耦接到每个插槽420，其中每个导体440、442耦接到特定插槽触点(对应于包含换能器的装置490的特定触点)。根据一实施例，与电源和地对应的电压参考可以利用多插槽导体440来传递。如将在下面所更详细描述的，其它信号可以利用多插槽导体440或单插槽导体442来传递。
再次参考图3，根据一实施例，装置操纵系统350包括耦接到板支撑结构354的单个电机356，其是以使得电机356能使板支撑结构354绕一个轴(例如，图6的固定坐标系690的X轴)旋转的方式耦接的。在另一个实施例中，装置操纵系统350包括耦接到板支撑结构354的多个电机356，其是以使得电机356能使板支撑结构354围绕多个轴(例如，固定坐标系的多个正交轴)旋转的方式耦接的。尽管本发明中的许多说明讨论了单个电机356使板支撑结构354绕单个轴旋转的实施例，但是基于本文中的说明，本领域技术人员将理解如何修 改系统300以使得板支撑结构354可以绕多个轴旋转。
如上所述，电机356可以由来自于校准控制器310的信号(例如，经由通信结构330所传递的信号)控制。校准控制器310与电机356之间的通信可以为单向的(例如，校准控制器310可以向电机356发送旋转特定度数、旋转特定时间段、和/或以特定速率旋转的信号或命令)，或者通信可以为双向的(例如，电机356也可以将指示角定向、旋转速率等等的反馈发送给校准控制器310)。此外，在一实施例中，校准控制器310与包含换能器的装置372通信(例如，经由通信结构330)，以使得包含换能器的装置372能产生换能器数据，并且在一实施例中，计算和存储校准系数。在一实施例中，校准控制器310与包含换能器的装置372之间的通信为双向的。更具体地，如随后所描述的，校准控制器310可以发送各种命令给包含换能器的装置372(例如，经由通信结构330的并行导体，其中，并行性在图3中被以正斜线示出)，且包含换能器的装置372可以将指示特定事件和/或数据的信号发送给校准结构310。包含换能器的装置372也可以通过一个或多个导电通路接收电压参考(例如，电源和接地)(例如，通过通信结构330和/或来自由装置操纵系统350所提供的电压参考)。
在一实施例中，校准控制器310包括用户接口312、显示装置314、存储器316、校准控制模块318、电机控制模块320和包含换能器的装置的接口322。校准控制器310的各部件可以在公共总线结构324上通信，如图3中所示出的，或者可以在多个总线和/或其它导电通路上通信。此外，尽管校准控制器310的各个部件可以被一起封装在单个外壳中，然而替代地，利用校准控制器310的各个部件之间的适当连接器可以将校准控制器310的各个部件封装在多个外壳中。
用户接口312包括一个或多个装置，其使得操作员能够与系统300交互。例如，用户接口312可以包括按键面板、按钮面板、键盘、光标控制装置、触摸屏、扬声器、麦克风等等的任意组合。显示装置314使得系统300能够向操作员提供信息(例如，提示、数据、校准处理状态更新，等等)。通过用户接口312和显示装置314，操作员可以初始化、控制和监视校准处理。替代地，校准处理的初始化、控制和监视可以利用自动化系统来进行。
存储器316可以包括RAM、ROM或其它类型的存储器的任意组合。根据一实施例，存储器316可以用于存储多种类型的永久的和暂时的信息或数据， 诸如可执行软件指令(例如，与实现各种实施例相关的指令)、数据、系统参数等等。
校准控制模块318被配置来执行与实现校准处理相关联的软件，其包括对电机控制模块320进行控制以及经由装置接口322与包含换能器的装置372相通信。例如，根据一实施例，校准控制模块318被配置来使得电机控制模块320向电机356发送电机控制信号，以使得电机相对于一个或多个轴移动板支撑结构354通过一系列的取向(并由此，移动校准板370和包含换能器的装置372通过所述一系列取向)。此外，校准控制模块318被配置来经由装置接口322和通信结构330向包含换能器的装置372发送校准控制信号，以便在装置支撑结构354处于所述一系列取向中的每一个取向或朝向其每一个取向移动时，使得包含换能器的装置372产生换能器数据。这些处理过程中的每一个将在下面被更详细地描述。
本文中所讨论的许多实施例适合于对包括微控制器(例如，图2的微控制器280)和内部存储器(例如，图2的存储器282)的包含换能器的装置(例如，图2、3的装置200、372)进行校准，其中，微控制器计算校准系数，并且校准系数被存储在内部存储器中。在替代实施例中，包含换能器的装置可以不包括计算校准系数的微控制器。在这样的实施例中，包含换能器的装置可以代替地提供将传递换能器的测量值的电信号给系统300(例如，传递到装置操纵系统350的微控制器360或传递到校准控制器310的校准控制模块318)，并且系统300的这些部件可以计算校准系数。在另一个替代实施例中，包含换能器的装置不在内部存储器中存储校准系数。相反，系统300可以存储校准系数(例如，在校准控制器310的存储器316中)，并且随后校准系数可以被加载到包含换能器的装置最终所并入的装置(例如，图11的装置1100)的存储器中。因此，尽管本文所讨论的多个实施例用于校准“智能型”的包含换能器的装置(例如，包括微控制器和内部存储器的装置)，但是其它实施例可以用于确定“非智能型”的包含换能器的装置(例如，不包括微控制器和/或内部存储器的装置)的校准系数。
在另一个替代实施例中，校准控制器310的全部或部分可以被耦接到板支撑结构354。例如，在一实施例中，电路板358可以具有与全部或部分的校准控制器310对应的部件。更具体地，这些部件可以被配置来实现由用户接口312、 显示器314、存储器316、校准控制模块318、电机控制模块320、和/或装置接口322执行的处理过程中的全部或部分。在另一个实施例中，校准控制器310的耦接到板支撑结构354的(例如，耦接到电路板358的)部分可以与校准控制器310的不耦接到电路板358的部分无线地通信。这种实施例可能是非常有用的，例如，当期望以否则通信结构330的物理导体(例如，线缆)可能变得非期望地卷起的方式旋转基本支撑结构354时(例如，当期望通过多个全程旋转的方式来旋转板支撑结构354时，诸如当校准图2的陀螺仪220时)。
校准系统300可以用于在制造过程中的多个点处校准多个包含换能器的装置372。例如，图5为根据一示例性实施例的用于在制造过程中的特定点处校准多个包含换能器的装置的方法的流程图。应理解，替代地，校准系统(例如，图3的校准系统300)可以在制造过程中在与结合图5所描述的不同的点处使用。
根据一实施例，在任何情况下，在块502，该方法可以通过制造多个包含换能器的装置(例如，图1-4的包含换能器的装置100、200、372、490)开始。所述包含换能器的装置基本上为具有暴露触点(例如，图1的触点108)的完全封装的装置(例如，过模制(overmold)或气腔封装)。一旦被制造，与执行根据一实施例的校准处理相关联的固件指令(或“代码”)可以被存储在每个装置中(例如，存储到图2的存储器282)。在随后所讨论的校准处理的执行期间，装置的微控制器(例如，图2的微控制器280)可以取回并执行所存储的校准代码。例如，校准代码可以包括与图8和9的总体校准处理或图10-12的校准子处理的装置执行部分对应的各种代码片段。在块504，包含换能器的装置被加载到一个或多个校准板(例如，图4的校准板400)的插槽(例如，图4的插槽420)中。例如，可以通过手，利用自动拾取及放置设备，或利用某些其它技术，将装置加载到插槽中。
在块506，操作员(或自动化板操作系统)将校准板(一个或多个)安装到装置操纵系统的板支撑结构中(例如，安装到图3的装置操纵系统350的板支撑结构354中)。例如，如前面所讨论的，校准板的边缘连接器(例如，图3、4的边缘连接器344、430)可以与装置操纵系统的对应连接器(例如，图3的连接器342)对准，并且连接器可以被推向一起，直到建立连接器的导电特征之间的电连接。
根据一实施例，板支撑结构与基座(例如，图3的基座352)和一个或多个 电机(例如，图3的电机356)相耦接，所述基座和一个或多个电机分别被配置来支撑板支撑结构以及被配置来使板支撑结构绕一个或多个轴旋转。例如，图6为根据一示例性实施例的装置操纵系统600的外部视图，该装置操纵系统600包括基座610、电机620和在相对于固定坐标系690(例如，相对于基座610固定的坐标系)被定向在第一取向上的板支撑结构630。在图6中所示出的实施例中，板支撑结构630被配置来保持两个校准板640，且每个校准板640可以包括加载进校准板640的插槽中的多个包含换能器的装置650。在其它的实施例中，板支撑结构可以被配置来保持单个的校准板或超过两个的校准板。无论哪种情况，在图6的取向上，每个包含换能器的装置650的装置固定轴680与固定坐标系690的对应轴成角度地偏移(尽管在图6的定向上，角偏移量大约为0度)。
校准板640可以利用对应的连接器耦接到板支撑结构630。例如，在每个校准板640的第一端部处的边缘连接器(例如，图3、4的连接器344、430)可以插入到耦接到板支撑结构630的对应连接器(例如，图3的连接器342)。校准板640和/或板支撑结构630的连接器和其它机械特征(例如，槽、突部(ledge)等等)将校准板640相对于板支撑结构630保持在固定位置。
相反，板支撑结构630被以使得电机620能够使板支撑结构630绕固定坐标系690的轴旋转的方式耦接到基座610。根据一实施例，电机620被耦接到基座610，并且从电机620延伸的轴622被耦接到板支撑结构630。可以控制电机620(例如通过图3的校准控制器310)以使轴622旋转，并因此使板支撑结构630、校准板640和包含换能器的装置650旋转。例如，在图6的示例中，可以控制电机620来使板支撑结构630、校准板640和包含换能器的装置650绕坐标系690的X轴旋转。如前所述，根据其它实施例，替代地，系统包括一个或多个电机，其可以被控制以使板支撑结构和/或校准板绕多个固定轴旋转。
再次参考图5，在块508，随后执行对于包含换能器的装置的校准处理。如结合图8-10所更详细讨论的，该校准处理基本上包括校准控制器(例如，图3的校准控制器310)使电机(一个或多个)(例如，图3的电机356)来使板支撑结构旋转通过一系列取向，使包含换能器的装置收集处于各个取向时(或，在取向之间移动时)的换能器数据，以及，最后使包含换能器的装置基于所收集的换能器数据选择校准系数(例如，增益及偏移值或代码)。换句话说，如前所述的，校准控制器使包含换能器的装置(例如，图6的装置650)和它们的对 应的装置固定轴(例如，图6的轴680)，相对于固定坐标系(例如，图6的固定坐标系)旋转。此外，在一实施例中，校准控制器与包含换能器的装置650通信，以便使该装置产生换能器数据并计算校准系数。例如，再次参考图6，校准控制器(图6中未示出)可以与包含换能器的装置650通信，以使包含换能器的装置650在装置650处于图6中示出的取向时产生换能器数据。例如，假设在-Z方向上唯一重要的力为重力，由重力引起的+1G加速度将沿着装置的固定的z轴施加到包含换能器的装置650上，并且由装置650所产生的换能器数据(例如，加速度计和/或陀螺仪数据)将具有对应的值。如前所述，系统还可以包括磁场发生器(未示出)，其被配置来产生经过板支撑结构630的磁场(例如，磁场沿着Z轴最强)，并且由装置650产生的换能器数据(例如，磁力计数据)将具有对应的值。
根据一实施例，一旦包含换能器的装置650已经产生在特定取向上(例如，图6中所示出的取向)的换能器数据，包含换能器的装置650可以将对于那个取向已完成测量(或数据收集)处理的指示发送给校准控制器。校准控制器随后可以将电机控制信号发送给电机620，以使电机620使板支撑结构630旋转到序列中下一个取向。例如，图7为根据一示例性实施例的图6的装置操纵系统600的外部视图，板支撑结构630相对于固定坐标系690定向在第二取向。更具体地，经由电机620，板支撑结构630已经绕固定坐标系690的X轴旋转大约90度。在该取向上，由重力引起的+1G加速度将沿着装置的固定的y轴施加在包含换能器的装置650上。在该取向上，校准控制器可以再次使每个包含换能器的装置650产生换能器数据，并且包含换能器的装置650可以再次发送将那个取向上测量处理已经完成的指示给校准控制器。该处理过程可以继续，直到校准控制器已经使得板支撑结构630旋转通过一系列的期望的取向。当该系列的最后取向上的换能器数据已被收集时，包含换能器的装置650可以计算校准系数(例如，增益及偏移值或代码)。校准系数可以被存储在装置的存储器(例如，图2的存储器282)中。在替代实施例中，包含换能器的装置650可以不计算和/或存储校准系数，在该情形中，这些处理将在别处(例如，通过图3的微控制器360、校准控制模块318和/或存储器316)执行。
再次参考图5，在块510中，一旦校准处理完成，则可以将校准板(一个或多个)从装置操纵系统移除。于是所加载的校准板可以用于执行其他部分的制 造过程(例如，可以执行校准和附加的处理两者，而不用从校准板移除包含换能器的装置)。例如，根据一实施例，此后可以利用加载了装置的校准板来执行超负荷(burn-in)处理。例如，在超负荷处理期间，校准板可以(经由图3、4的连接器344、430)电连接到腔室中的对应连接器。在提高的温度和/或压力下，包含换能器的装置可以产生并存储额外的传感器测量值，核实测量值位于期望的范围内，并产生结果的指示。其它处理也可以或者替代地在超负荷处理期间执行。
随后，在块512，可以进行最后的测试处理。例如，在最后的测试处理期间，装置可以被测试已确保换能器仍在适当地执行。此外，对于包括内部存储器(例如，图2的装置200的存储器282)的包含换能器的装置的实施例，存储在装置内的数据可以被读出并被评估，以确保数据落入预先规定的范围内。在最后的测试处理完成时，该方法可以结束。
现在将结合图8-12给出校准处理(例如，图5的块508)的更详细的示例性实施例。更具体地，图8为根据一示例性实施例的用于校准多个包含换能器的装置的方法的流程图。方法可以在块802开始，在操作员使校准处理被发起(例如，通过按压图3的校准控制器用户接口312的“开始”按钮)。替代地，校准处理可以自动开始(例如，一旦校准板已被适当地加载到板支撑系统中)。无论哪一种方式，在块804，在处理过程的发起时，校准控制器可以使包含换能器的装置上电。
根据一实施例，在块806，校准控制器随后可以等待以从校准板上的每个包含换能器的装置接收“就绪”指示。例如，还参考图3和4，校准板400上的每个包含换能器的装置490可以在它的触点中的一个(例如，图2的触点292-295中的一个)处产生与就绪指示相对应的信号(例如，该装置可以在该触点处建立相对高的电压)。根据一实施例，与就绪指示对应的信号经由插槽触点和单插槽导体442传递给校准板控制器430，并且最终通过通信结构330传递给校准控制器310。在替代的实施例中，包含换能器的装置可以利用有效载荷将指示装置就绪的消息(例如，消息分组)发送给校准控制器，或者装置可以产生某些其它类型的就绪指示。当校准控制器已经在超时时段内未从特定装置接收到就绪指示时，校准控制器可以日志该装置的错误(例如，校准控制器可以日志与特定插槽对应的错误)。
在块808，一旦校准控制器已经从校准板上的所有包含换能器的装置接收到就绪指示(和/或已经对无响应的装置日志了错误)，则校准控制器可以使校准板被放置在第一取向。更具体地，例如，校准控制器可以提供电机控制信号(例如，经由电机控制模块320)，其使得装置操纵系统的电机(一个或多个)(例如，一个或多个电机356)使板支撑结构、校准板和装置(例如，板支撑结构354、校准板370、和装置372)移动到预定的取向序列中的第一取向。在该处理期间，电机可以将反馈提供给校准控制器(例如，指示电机位置、旋转速率等等)。如果在校准处理开始时板支撑结构已经处于第一取向，则可以绕过块808的第一次重复。
在块810，校准控制器随后可以将“校准”命令发送给装置。例如，根据一实施例，校准控制器可以将校准命令并行发送给校准板上的所有装置。根据一实施例，校准命令由校准控制器310经由通信结构330和校准板连接器430传递给校准板400的多插槽导体(一个或多个)440，其又将该信号传递给插槽420和包含换能器的装置490。
根据一实施例，校准命令向包含换能器的装置(或者，更具体地，向图2的微控制器280)指示装置所处于的取向，和/或应从多个换能器中的哪些收集换能器数据。例如，当测试装置的多轴加速度计时，校准命令可以指示应该从多个加速度计中的哪些(例如，图2的加速度计212-214中的哪个)收集数据。例如，如果预期该取向沿着装置的z轴(例如，图1的z轴114)产生最大的加速度(例如，约为由重力引起的+1G的加速度)，则校准命令可以指示应从z轴加速度计(例如，图2的z轴加速度计214)收集换能器数据。因此，该装置可以选择来自于该加速度计的输出(例如，微控制器280可以控制MUX216、250产生来自图2的z轴加速度计214的输出)。
相反地，例如，当测试装置的多轴磁力计时，校准命令可以指示应该从多个磁力计中的哪个收集数据。例如，如果预期该取向沿着装置的y轴(例如，图1的y轴112)产生最大磁场，则校准命令可以指示应被从y轴磁力计(例如，图2的y轴磁力计233)收集换能器数据。因此，装置可以选择来自该磁力计的输出(例如，微控制器280可以控制MUX236、250从图2的y轴磁力计233产生输出)。
当测试装置的陀螺仪时，块808和810可以一起执行。换句话说，根据一 实施例，校准控制器可以在校准板正在旋转的同时，将校准命令发送给装置，以使得可以在旋转操作期间收集来自该陀螺仪的换能器数据。例如，当测试装置的多轴陀螺仪时，校准命令可以指示应从多个陀螺仪中的哪个(例如，图2的陀螺仪222-224中的哪个)收集数据。例如，如果旋转是绕装置的x轴(例如，图1的x轴110)时，校准命令可以指示应从x轴陀螺仪(例如，图2的x轴陀螺仪222)收集换能器数据。因此，装置可以选择来自该陀螺仪的输出(例如，微控制器280可以控制MUX226、250，以便从图2的x轴陀螺仪222产生输出)。
在块812，在接收校准命令时，每个包含换能器的装置可以首先将就绪指示去断言(de-assert)，由此向校准控制器发信号通知，包含换能器的装置正在收集换能器数据，并且在某些实施例中(例如，在其中包含换能器的装置包括诸如存储器282的存储器和/或诸如图2的微控制器280的微控制器的实施例中)，存储和/或处理换能器数据。如上面所指示的，包含换能器的装置可以从与所接收的命令相关联的一个或多个换能器收集换能器数据。在其中包含换能器的装置包括存储器(例如，图2的存储器284)的实施例中，包含换能器的装置可以在该存储器中以与适当的换能器、换能器类型和/或感测轴(或多个轴)相关的方式存储换能器数据和换能器数据处理结果。
根据一实施例，在块816，当包含换能器的装置已经完成换能器数据的收集、处理和存储处理时，并且在当前的装置取向不与按预定序列的取向中的最后取向对应时(如由判定块814所指示的)，包含换能器的装置可以再次断言就绪指示。就绪指示的再次断言向校准控制器指示：包含换能器的装置已准备好重新定向，以收集、处理和存储另外的换能器数据。于是，该方法如所示地重复。
相反，在块818，当包含换能器的装置已经完成换能器数据的收集、处理和存储处理时，且在当前的装置取向与预定序列的取向中的最后一个取向对应时(如由判定块814所指示的)，包含换能器的装置可以利用所存储的换能器数据，计算校准系数(例如，用于每个感测轴的增益和/或偏移值或代码)。在多个不同实施例中，可以使用各种用于计算校准系数的方法。不管如何，根据一实施例，装置可以在内部存储器(例如，图2的存储器282)中存储对于每个感测轴的校准系数和传感器类型，以供后来在装置的正常操作期间使用。此外，装置可以再次断言就绪指示，其向校准控制器指示包含换能器的装置已经完成了最后取 向上的换能器数据的收集，并且已经计算出并存储校准系数。
根据一实施例，在块820，校准控制器等待从校准板上的所有的包含换能器的装置接收最终就绪指示。在块822，一旦校准控制器已经从所有的包含换能器的装置接收到就绪指示(和/或，对于不响应的装置已经日志了错误)，则校准控制器可以将最终命令发送给包含换能器的装置(例如，并行地)。根据一实施例，在块822，当包含换能器的装置从校准控制器接收最终命令时，该装置可以对结果进行验证(例如，确定校准系数是否落入可接受的范围)。在块824，当装置已经完成验证处理时，装置可以产生“校准完成”指示。例如，校准完成指示可以包括以特定的频率(例如，50赫兹或某些其它的频率)翻转触点(例如，图2的触点292-295中的一个)上的电压电平(例如，从相对高的电压到相对低的电压)。替代地，校准完成指示可以是到校准控制器的某些其它类型的信号。
在块826，校准控制器等待从校准板上的所有的包含换能器的装置接收校准完成指示。当校准控制器在超时时段内，没有从特定的装置接收到校准完成指示时，校准控制器可以日志该装置的错误(例如，校准控制器可以日志与特定插槽对应的错误)。在块828，一旦校准控制器已经从校准板上的所有的包含换能器的装置接收到校准完成指示(和或，对于不响应的装置已经日志了错误)，则校准控制器可以使装置掉电，并且该方法可以结束(例如，行进到图5的块510)。
图9为根据另一个示例性实施例的用于校准多个包含换能器的装置的方法的流程图。图9中描述的校准方法的实施例类似于图8中所描述的校准方法的实施例，就所执行的某些处理有些差异，以及就校准控制器(例如，图3的校准控制器)与包含换能器的装置(例如，图2-4的包含换能器的装置200、372、490)之间的通信有些其它差异。应理解，在其它实施例中，校准方法可以包括来自于图8和9的实施例的处理和通信方法的混合，和/或可以包括基于本文的描述会被本领域技术人员想到的其它差异。在图9中，为了增强可理解性，由校准控制器执行的处理在垂直延伸穿过图9的虚线的左侧示出，而由包含换能器的装置执行的处理在虚线的右侧示出。
该方法可以在块902，当操作员使校准处理启动时(例如，通过按压图3的校准控制器用户接口312的“开始”按钮)时开始。替代地，校准处理可以自动开始(例如，一旦校准板已被适当地加载到板支撑系统中就开始)。无论哪种 情况，在块904，在处理启动时，校准控制器可以使包含换能器的装置被上电。根据一实施例，一旦被上电，每个包含换能器的装置可以检查“校准标记”(例如，存储在图2的存储器282中，或存储在装置的寄存器或其它存储器位置中)，以确定校准处理是否应该通过执行先前存储在装置中的校准代码来执行。当校准标记指示应该执行校准处理时，处理可以如图9中所示出地继续。否则，装置可以执行某些其它的处理(例如，与超负荷或某些其它操作相关联的处理)。在替代的实施例中，不实现校准标记，并且对应地，校准处理可以继续进行而不用检查这样的标记。
在块906，一旦上电序列已完成，则包含换能器的装置可以在它的其中一个触点(例如，图2的触点292-295中的一个，下面称作“装置就绪管脚”)提供“就绪指示”，其向校准控制器指示：包含换能器的装置准备好从校准控制器接收校准命令。例如，提供就绪指示可以包括：包含换能器的装置在装置就绪管脚处建立电压，其具有与第一逻辑状态相关联的第一电压电平(例如，相对高的电平)。换句话说，包含换能器的装置可以使装置就绪管脚为高，以指示包含换能器的装置准备好从校准控制器接收校准命令。在替代实施例中，与就绪指示相关联的“第一电压电平”可以为相对低的水平。无论哪种情况，在一实施例中，还参考图3和4，该指示可以从包含换能器的装置490，通过到校准板连接器430的插槽触点和单插槽导体442，以及最终通过通信结构330到校准控制器310，传递到校准控制器。
根据一实施例，在块908，校准控制器然后可以等待，以从校准板上的每个包含换能器的装置接收就绪指示。更具体地，在一实施例中，通过确定耦接到每个装置就绪管脚的每个单插槽导体(例如，单插槽导体442)上的电压，校准控制器可以为校准板上的每个装置确定装置就绪管脚是否已经被设置为高。当校准控制器在超时时段(例如，从上电的启动开始0.25秒，或某些其它超时时段)内没有从特定装置接收到就绪指示时，校准控制器可以为该装置日志错误(例如，其指示在装置变为不响应时校准处理过程中的点以及插槽或装置标识)。根据一实施例，在超时时段内未能提供就绪指示的装置此后被从校准处理的后续部分排除。此外，在一实施例中，校准控制器也可以显示校准板上的不响应的装置的位置的指示(例如，经由图3的显示器314)，以使得操作员此后可以采取适当的行动(例如，拒绝该装置，和/或，将该装置标记为是有缺陷的)。
在块910，一旦校准控制器已从校准板上的所有包含换能器的装置接收到就绪指示(和/或，已经为不响应的装置日志了错误)，如果包含换能器的装置不是已经处于第一取向的话，则校准控制器可以将其置于第一取向中。例如，更具体地，校准控制器可以提供电机控制信号(例如，经由电机控制模块320)，其使得装置操纵系统的电机(例如，电机(一个或多个)356)移动板支撑结构、校准板、和装置(例如，板支撑结构354、校准板370和装置372)到预定序列的取向中的第一取向。在该处理期间，电机可以提供反馈给校准控制器(例如，指示电机位置、旋转速率等等)。如果板支撑结构在校准处理的开始已经处于第一取向，则可以绕过块910的第一次重复。
在块912，校准控制器于是可以将校准命令发送给装置。例如，根据一实施例，校准控制器可以将校准命令并行地发送给校准板上的所有装置。根据一实施例，校准命令由校准控制器310经由通信结构330和校准板连接器430传递到校准板400的多插槽导体440，其又将信号传递到插槽420和包含换能器的装置490。例如，每个校准命令可以为多位命令(例如，8位或某些其它数目的位)，其中，校准控制器将其钟控进入到每个包含换能器的装置中。因此，包含换能器的装置的触点中的一个触点(例如，图2的触点292-295中的一个，下面称作“串行命令输入管脚”)可以被配置来接收串行数据，并且包含换能器的装置的触点中的另一个(例如，图2的触点292-295中的另一个，下面称作“串行时钟管脚”)可以被配置来接收时钟信号。校准板400可以包括：第一多插槽导体(一个或多个)440，其连接到与包含换能器的装置的串行命令输入管脚相关联的插槽触点；和第二多插槽导体(一个或多个)440，其连接到与包含换能器的装置的串行时钟管脚相关联的插槽触点。在其它实施例中，校准板400可以包括传递校准命令和/或时钟信号的单插槽导体442(例如，校准命令和/或时钟信号不必经由相同的导体同时传递到所有的装置)。在其它的实施例中，校准控制器和包含换能器的装置可以被配置来通信校准命令而校准控制器不提供时钟信号(例如，每个命令可以在其前面有前导码(preamble)(例如，0xF))。在其它实施例中，校准命令可以被作为并行信号传递给包含换能器的装置(例如，包含换能器的装置包括并行命令输入管脚)。
根据一实施例，每个校准命令向包含换能器的装置(或更具体地，向图2的微控制器280)指示：装置所处的取向，或者，应该从多个换能器中的哪个收 集换能器数据，和/或该装置应该执行多个可能的校准子处理中的哪个。例如，81十六进制(10000001，二进制)的校准命令可以指示：包含换能器的装置已被置于第一取向，并且该包含换能器的装置应执行特定校准子处理(例如，由存储在图2的存储器282中的指令所编制(codify)的子处理)。相反，其它校准命令可以指示：包含换能器的装置处于其它取向，和/或，该包含换能器的装置应执行其它校准子处理。与各校准子处理对应的方法的流程图将在随后结合图10-12来描述。
在块914，每个包含换能器的装置可以读取其串行序列命令输入管脚上提供的校准命令。一旦命令被读取到装置中，装置可以提供装置“繁忙”或“未就绪”的指示。例如，提供繁忙的指示可以包括：包含换能器的装置在装置就绪管脚处建立具有与第二逻辑状态相关联的第二电压电平(例如，相对低的电平)的电压。换句话说，包含换能器的装置可以使装置就绪管脚为低，以指示包含换能器的装置繁忙，在执行命令和/或否则未准备好从校准控制器接收另一校准命令。在替代的实施例，与繁忙指示相关联的“第二电压电平”可以为相对高的电平。
包含换能器的装置随后可以执行与校准命令相关联的校准子处理(例如，后面讨论的根据图10-12的处理)。例如，校准子处理的执行可以包括，包含换能器的装置收集、存储及处理换能器数据，和/或选择和存储校准系数。根据一实施例，在执行校准子处理期间和之后，数据可以存储在包含换能器的装置的内部存储器中(例如，图2的存储器282中)，该数据包括换能器测量值、从多个换能器测量值得出的值(例如，多个测量值或其它值的平均值)、所选择的校准系数(例如，增益值、增益代码、偏移值、和/或偏移代码)、和/或其它数据。另外地或替代地，可以由装置输出数据以用于校准控制器的处理和/或存储。一旦包含换能器的装置已完成执行校准子处理，该装置可以再次提供就绪指示(例如，通过使装置就绪管脚为高)，这向校准控制器指示该装置已完成校准子处理并准备好接收下一校准命令。
根据一实施例，在块916，校准控制器可以等待以从校准板上的每个包含换能器的装置接收就绪指示。当校准控制器在超时时段(例如，从在块912发送校准命令开始的0.25秒，或者某些其它超时时段)内尚未从特定装置接收到就绪指示时，校准控制器可以为该装置日志错误(例如，指示在该装置变得不响 应时校准处理中的点以及插槽或装置标识)，并且可以将该装置从校准处理的后续部分排除。此外，在一实施例中，校准控制器也可以显示校准板上的不响应的装置的位置的指示(例如，经由图3的显示器314)，从而使得操作员此后可以采取适当的行动。
如由判定块918所指示的，一旦校准控制器已经从校准板上的所有包含换能器的装置接收到就绪指示(和/或，已经日志了不响应装置的错误)，校准控制器可以确定装置是否处于其预定序列的取向中的最后一个取向。如果为否，则校准控制器可以返回到块910，并重复下面的处理：将装置置于序列中的下一取向(即，块910)，将适当的校准命令发送给装置(即，块912)，以及等待以从装置接收就绪指示(即，块916)，以及，包含换能器的装置可以再次执行与所接收的校准命令相关联的校准子处理(即，块914)。
相反地，在当前的装置取向与预定的取向序列中的最后一个取向相对应时(如由判定块918所指示的)，在块920，校准控制器可以将最终命令发送给装置(例如，经由串行命令输入管脚)。在块922，每个包含换能器的装置读入最终命令，并执行与该最终命令对应的最终处理。例如，最终处理可以包括有效性验证处理，其中，包含换能器的装置在各校准子处理(例如，结合块914的各个重复所执行的子处理)执行期间，包含换能器的装置验证所获得和存储(例如，在图2的存储器282中)的校准结果的有效性。例如，校准结果的有效性的验证可以包括，例如，确保为每个取向存储的换能器测量值不同于先前存储的默认值(例如，十六进制的FFFF或某些其它值)，指示对应的测量值被适当地获得和存储。此外，校准结果的验证可以包括，确保(对每个取向)所计算或所选择的校准系数落入期望的或可接受的值的范围内(例如，与所选择的增益代码相关联的增益值落入增益值的可以接受范围内，以及，与所选择的偏移代码相关联的偏移值落入偏移值的可接受范围内)。
一旦包含换能器的装置已完成了验证处理，则装置可以提供校准完成指示。例如，该装置可以在装置就绪管脚上提供校准完成指示。在一实施例中，为了区分校准完成指示与装置就绪指示，装置可以在装置就绪管脚上提供交变的电压电平。例如，在验证处理已确定校准结果有效时，装置可以使装置就绪管脚上的电压电平以预定的频率(例如，50赫兹或某起其它的频率)翻转。相反，当该装置已经确定校准结果无效时，装置可以避免产生校准完成指示，或者可 以产生以不同的预定频率(例如，100赫兹或某些其他的频率)翻转的校准完成指示。除了提供校准完成指示之外，该装置还可以改变校准标记(例如，位于图2的存储器282中，或者位于寄存器或其它的存储位置中)，以便指示校准处理已经完成，以及指示在下一次装置上电时，该装置应执行不同的代码。
根据一实施例，在块924，校准控制器可以等待，以从校准板上的每个包含换能器的装置接收校准完成指示。更具体地，例如，校准控制器可以确定每个装置就绪管脚上的电压是否以与成功的验证处理相关联的预定的频率翻转。当校准控制器在超时时段(例如，从块920发送最终命令起0.25秒，或者某些其它的超时时段)内没有从特定装置接收到校准完成指示时，或者当校准控制器接收了校准结果对于装置是无效的指示时，校准控制器可以对该装置日志错误(例如，指示插槽或装置标识以及验证处理的失败)。此外，在一实施例中，校准控制器也可以显示校准板上的未验证装置的位置的指示(例如，经由图3的显示器314)，以使得操作员此后可以采取适当的行动。
一旦校准控制器从校准板上的所有包含换能器的装置接收到校准完成指示(和/或已对未验证的装置日志了错误)，在块926，校准控制器可以使装置掉电，且该方法可以结束(例如，行进到图5的块510)。
如前面结合图9的块914所讨论的，每个校准命令可以使包含换能器的装置执行特定的校准子处理。图10-12为根据不同实施例的的三个不同校准子处理的示例的流程图。应理解，图10-12中所描述的子处理仅仅为可以执行的不同校准子处理的几个示例，并且在其它的实施例中，包含换能器的装置可以被配置来执行更多、更少或者不同的校准子处理。还应理解，某些校准子处理可以使用其它校准子处理的结果。例如，根据一实施例，图10和11的校准子处理是互补的。更具体地，对于期望对其计算校准系数的每个装置轴(或者，对于每个“校准轴”)，当沿着轴对该装置施加已知的正的重力(例如，+1G)时，可以执行子处理中的一个子处理，并且在沿着该轴对装置施加已知的相同幅值的负的重力(例如，-1G)时，可以执行其它的子处理。例如，在某些实施例中，在装置处于第一取向时，将首先执行图10的子处理，并且在装置处于第二取向(例如，绕与校准轴正交的轴，相对于第一取向绕旋转180度的取向)时，随后将执行图11的子处理。如下面所讨论的，图11的子处理可以采用先前与执行图10的子处理所联合计算出的测量平均值，从而为特定的校准轴选择增益值 (或代码)和偏移值(或代码)。
图10为根据示例性实施例的第一校准子处理的流程图。例如，图10的校准子处理可以响应于已经从校准控制器(例如，图3的校准控制器310)接收的特定校准命令，通过包含换能器的装置(例如，图2-4的装置200、372、490)来执行(例如，结合图8、9的块812或914)。在图10的校准子处理中，在固定的偏移值处，多个换能器测量值被以第一增益值获取并被进行平均，且多个额外的换能器测量值获取作为第二增益值并被进行平均。在一实施例中，对于每个校准轴，固定的偏移值、要平均的测量值的数量、和增益值可以是存储在存储器(例如，图2的存储器282)中的可配置的结构参数。固定的偏移值和增益值可以按照实际幅值来存储，或者它们可以被存储作为(与特定的偏移值对应的)偏移代码和(与特定的增益值对应的)增益代码。当存储为增益代码时，增益代码可以被看作“已知的增益代码”，并且与已知的增益代码相关联的增益值下面可以被称作“已知的增益值”或被称作为“C1”和“C2”。
在块1002，图10的校准子处理可以通过确定与处理相关联的各个参数来开始。更具体地，在一实施例中，包含换能器的装置的微控制器(例如，图2的微控制器)可以从存储器(例如，图2的存储器282)取回固定偏移值(或代码)、进行平均的测量值的数目、和两个已知的增益值C1和C2。例如，尽管固定偏移值也可以与不处于可能的偏移值范围中心的值对应，然而固定偏移值也可以为粗略地或精确地处于可能偏移值的范围的中心的值。根据一实施例，取决于校准子处理的期望速度和精度，要平均的测量结果的数目可以处于至少2至大约10个测量结果的范围中。最后，已知的增益值其中的一个可以具有比中心增益值(即，处于可能的增益值的范围的中心的增益值)高的值，并且其它的已知增益值可以具有比中心增益值小的值。例如，尽管第一及第二已知的增益值也可以是不同的，但第一已知增益值可以是可以施加的最大增益的大约75％，而第二已知增益值可以是最大增益值的大约25％。
在块1004，装置将它的放大器(例如，图2的增益及滤波电路260中的放大器)的增益设置为第一已知增益值C1，并获取第一多个换能器测量值(例如，与要平均的测量值的规定数目相等的测量值的数目)。然后，装置计算在该第一增益值下获取的测量值的第一平均值。然后，在块1006，该装置将增益设置到第二已知增益值C2，并获取第二多个换能器测量值(例如，与要平均的测量值 的规定数目相等的测量值的数目)。然后，装置计算在第二增益值下获取的测量值的第二平均值。在块1008，第一及第二平均值被存储(例如，在图2的存储器282中)以供后来(例如，在图11的子处理执行期间)使用，且该方法可以结束。作为执行图10的测量处理的结果，两个换能器测量值的平均值被存储在存储器中。第一测量值的平均值与第一已知增益值C1和与装置的当前取向相关联的已知重力(例如，+1G或-1G)相对应。第二测量值的平均值与第二已知增益值C2和与装置的当前取向相关联的已知重力(例如，+1G或-1G)相对应。下面可以将第一及第二测量值的平均值分别称作“M1C1”和“M2C2”。
图11为根据另一个示例性实施例的校准子处理的流程图。如上所述，图11的校准子处理可以是与图10的校准子处理互补的处理(即，图11的子处理可以使用从图10的子处理所获得的结果)。根据一实施例，在装置已经绕垂直于校准轴的轴，相对于执行图10的子处理的取向，大约旋转180度之后，执行图11的子处理。因此，在沿着该校准轴施加第一已知重力(例如，+1G或-1G)时执行图10的处理的情况下，当沿着校准轴施加具有相反符号(例如，-1G或+1G)的第二已知重力时，执行图11的处理。
根据一实施例，图11的前四个块基本上类似于表示图10的子处理的那四个块。更具体地，在块1102，图11的校准子处理可以通过确定与处理相关联的各个参数(例如，从图2的存储器282中取回固定偏移值(或代码)、要平均的测量值的数目、和两个已知增益值C1和C2)来开始。根据一实施例，固定偏移值、要平均的测量值的数目、以及第一及第二已知增益值C1和C2等于在执行图10的子处理中所使用的值。
在块1104，装置将(例如，图2的增益及滤波电路260的)放大器的增益设置为第一已知增益值C1，并获取第三多个换能器测量值(例如，至少等于要平均的测量值的规定数目的测量值的数目)。然后，装置计算在第一增益值下获取的测量值的第三平均值。然后，在块1106，装置将增益设置为第二已知增益值C2，并获得第四个多个换能器测量值(例如，至少等于要平均的测量值的规定数目的测量值的数目)。然后，装置计算在第二增益值下获取的测量值的第四平均值。在块1108，存储第三及第四平均值(例如，在图2的存储器282中)。作为执行块1102和1104的结果，两个另外的换能器测量值的平均值被存储在存储器中。第三测量值的平均值与第一已知增益值C1和与装置的当前取向相关 联的第二已知重力(例如，-1G或+1G)相对应。第四测量值的平均值与第二已知增益值C2和与装置的当前取向相关联的第二已知重力(例如，-1G或+1G)相对应。下面可以将第三及第四测量值的平均值分别称作“M3C1”和“M4C2”。在块1004和1006还已经计算了在装置处于与具有相反符号(例如，+1G或-1G)的第一已知重力相关联的取向时对于第一及第二已知增益值的测量值平均值(M1C1和M2C2)的情况下，装置的存储器现在包含表示在两个已知重力(例如，+1G或-1G)下的测量值的第一、第二、第三及第四存储的测量值的平均值，其是利用两个已知增益值C1和C2获取的。
对于每个校准轴，装置的规范可以规定目标灵敏度或者具有误差窗口(例如，为0.118G/计数+/-15％)的目标偏移量(例如，以G/计数或G/LSB限定)。装置规范还可以规定每G的数字代码，其具有错误窗口(例如，对于30G+/-3G为代码255)。替代地或者另外地，装置规范可以指定其它的灵敏度或偏移量相关联参数。根据一实施例，利用在块1004、1104、1006和1106计算出的测量平均值，装置确定增益值和/或偏移值，其很可能确保装置基本上可以获得装置规范中所规定的性能参数。然后，装置选择对应的增益代码或偏移代码，如下面所更详细描述的。
在块1110，基于所存储的第一、第二、第三和第四平均值确定增益值，并且选择和存储与所确定的增益值对应的增益代码(例如在图2的存储器282中)。可以使用多个算法中的任意一个来利用先前获得的测量值(例如，在块1004、1006、1104、1106所确定的M1C1、M2C2、M3C1和M4C2)确定增益值及对应的增益代码。例如，并非限定性的，增益值确定算法的实施例可以包括：
-利用在放大器的增益在第一和第二位置(例如，块1004和1104所确定的M1C1和M3C1)处被设定为第一增益值(与第一已知增益代码C1对应)时所获取的平均测量值，确定第一偏移值S1。例如，第一偏移值可以利用下式1来确定：
S1＝(M1C1-M3C1)/2G    (式1)
-利用在放大器的增益在第一及第二位置(例如，块1006和1106所确定的平均测量值)处被设定为第二增益值(与第二已知增益代码C2对应)时所获取的平均测量值，确定第二偏移值S2。例如，第二偏移值可以利用下式2来确定：
S2＝(M2C2-M4C2)/2G    (式2)
-执行内插处理来为每个其它的有效增益代码确定偏移值。例如，利用与两个已知的增益代码C1和C2相关联的两个计算出的偏移值S1和S2，可以构建两个线性方程(以y＝mx+b形式的)为：
S1＝mC1+b    (式3)
S2＝mC2+b    (式4)
而m和b的值可以根据上述式子来确定。一旦确定了m和b，则处理可以包括对(例如所存储的增益代码表中的)所有剩余有效增益代码扫描增益值，并对每个增益值求解偏移量。在该处理期间，可以填充和存储关系表(例如，在图2的存储器282中)，其中，每个索引对应于与增益代码(x)相关联的增益值，且每个结果对应于偏移值(y)。
上面所提供的示例式子假设+1G和-1G被用作用于修整的设定点。换句话说，式子中所使用的每个换能器测量值是在对应的校准轴与重力矢量对准时(例如，在装置处于图13中所示出的其中一个取向时)获取的。在其它的实施例中，换能器测量值可以在校准轴或多个校准轴不与重力矢量对准时(例如，在装置处于图14中所示出的其中一个取向时)获取。在这样的实施例中，上面所提供的示例式子可以被修改以考虑可能被应用于计算偏移及增益值的矢量计算。这样的实施例被认为落入本发明主题的范围内。
根据一实施例，基于规范中所规定的目标偏移量选择增益代码。例如，利用在上述处理中形成的关系表，所选择的增益代码可以是与最接近于所指定的目标偏移值的偏移值相关联的增益代码。所选择的增益代码(或者，与该增益代码相关联的增益值)于是被存储(例如，在图2的存储器282中)以用于与校准轴相关联的换能器。
在块1112，装置的放大器被设定到与所选择的增益代码相关联的增益值，并在多个偏移值下获取多个附加的换能器测量值。例如，可以首先将装置配置来施加与所选择的增益代码相关联的增益值。此后，装置可以执行多次测量重复，其中，在每次重复期间施加不同的偏移量。所施加的偏移量可以从存储在装置中的偏移代码表(诸如，上面在表2中所示出的偏移代码表)顺序选择，其中每个偏移量具有对应的偏移代码。换句话说，利用被配置来施加与所选择的增益代码对应的增益值的放大器，在存储在偏移代码表中的偏移值的扫描期间获得换能器测量值。根据一实施例，在偏移量扫描期间获得的换能器测量值 被存储(例如，在图2的存储器282中)。
在块1114，基于偏移量扫描期间所存储的换能器测量值选择偏移代码。更具体地，所选择的偏移代码可以为与最接近于所指定的目标偏移值的偏移值(在块1112中确定)相关联的偏移代码。然后，将所选择的偏移代码存储(例如，在图2的存储器282中)以用于与校准轴关联的换能器。在替代的实施例中，可以对于换能器，存储与所选择的偏移代码对应的偏移值，而不是存储所选择的偏移代码。
然后，在块1116，可以利用被配置来施加与所选择的增益代码相关联的增益值以及被配置来旋加与所选择的偏移代码相关联的偏移值的装置，执行校准了的测量。然后，校准了的处理的结果可以被存储(例如，在图2的存储器282中)，并且方法可以结束。
图10和11的校准子处理可以以各种方式修改。例如，尽管子处理包括在两个增益值下获取测量值，但是其它的子处理也可以包括在仅仅一个增益值下或在两个以上的增益值下获取测量值。此外，尽管在上述的实施例中将测量值平均，但是在其它的实施例中可以对测量值应用其它的数学计算式。此外，可以使用多种其它的数学公式来选择增益值和偏移值。
图12为根据另一个示例性实施例的校准子处理的流程图。图12的校准子处理可以简单地用于收集测量数据，测量输入然后可以被取回和评估以用于各种目的(例如，用于验证校准处理)。方法可以在块1202中，在利用被配置来施加与所选择的增益代码关联的增益值及被配置来施加与所选择的偏移代码关联的偏移值的装置，执行校准了的测量时开始。然后，校准了的测量处理的结果可以被存储(例如，在图2的存储器282中)。
然后，在块1204，可以利用设定为与所选择的增益代码对应的增益值的增益，来执行偏移量扫描。然后，从偏移量扫描获得的测量结果可以被存储(例如，在图2的存储器282中)，且方法可以结束。
尽管图8-12示出了与校准处理相关联的步骤的特定序列，但应理解，该序列可以被修改，而仍能获得基本上相同的结果或类似的结果。例如，可以一收集到用于特定换能器的足够的换能器数据，就计算用于该换能器的校准系数，而不是等待直到装置已经移动通过全部序列的取向并且所有的换能器数据都已被收集，才计算与所有换能器关联的校准系数。此外，尽管结合图8-12中所示 出的实施例讨论了多种命令和指示，但是命令和指示也可以不同于上面所讨论的这些。例如，可以利用不同的触点或“管脚”等等，以不同的格式提供上面所讨论的各种信号和指示。此外，在某些情形中，可能期望使装置在处于特定取向的同时执行多个校准子处理(例如，装置可以在处于特定取向的同时发送多个校准命令，并且因此，装置在该取向上执行多个校准子处理)。可以对结合图8-12所讨论的校准方法的实施例进行各种其它修改，而不脱离发明主题的范围。
现在参考图13，示出了根据示例性实施例的、系统(例如，图3的系统300)可以相对于固定坐标系(由轴1310、1312、1314表示)放置包含换能器的装置1300通过的预定序列的取向1301-1306的示例。更具体地，图13意图示出装置操纵系统(例如，图3的装置操纵系统350)可以在校准控制器(例如，图3的校准控制器310)的控制下使多个包含换能器的装置通过的一系列取向。为了避免使图13混乱，没有示出会使装置1300和其它装置可能移动的校准板和板支撑结构。此外，在图13中，“管脚1”顶面指示1331被示出为装置1300的顶面1330上的实心黑圈。为了在仅仅示出了装置1300的底面1332的取向(即，取向1303-1306)上指示装置1300的对应角部，“管脚1”底面指示1333被示出为装置1300的底面1322上的填充有白色的圈。
在一实施例中，可以在装置1300处于取向1301-1306中的每一个时，收集来自于装置1300内的加速度计和磁力计(例如，图2的加速度计212-214和磁力计232-234)的换能器数据。相反地，可以在装置1300被以预定的旋转速率从一个取向移动到另一个时，收集来自陀螺仪(例如，图2的陀螺仪222-224)的换能器数据。在图13的示例序列中，装置1300被转换到其中正交的装置固定轴1320与正交的固定轴1310、1312、1314对准的多个取向1301-1306。在一实施例中，装置1300通过使装置1300绕固定轴1310、1312、1314中的一个旋转来从一个取向转换。根据一实施例，能够获得图13中所示出的取向1301-1306的校准系统将至少能够使装置1300绕两个固定的正交轴(例如，X轴1310和Z轴1314)旋转。在其它的实施例中，校准系统能够使装置绕单个轴旋转(例如，如在图6和7中所示出的实施例中那样)，或者，校准系统能够使装置绕全部三个正交轴旋转。
在图13的示例中，为了进一步解释说明的目的，可以假设感测的主加速度、力或场沿着固定坐标系的Z轴1314最强。例如，重力矢量可以沿着Z轴1314 在-Z向上延伸。因此，在第一取向1301上，装置1300会经受由于沿着装置的固定的z轴的重力所引起的+1G加速度和由沿着装置的固定的x轴和y轴的重力所引起的0G加速度。如果装置1300绕固定的X轴1310旋转(例如，通过图3的装置操纵系统350)90度到第二取向1302，则装置1300将经受由沿着装置固定的y轴的重力引起的+1G加速度和由沿着装置固定的x轴和z轴的重力引起的0G加速度。如果此后装置1300绕固定的X轴1310旋转90度到第三取向1303，则装置1300将经受由沿着装置的固定的z轴的重力所引起的-1G加速度和由沿着装置固定的x轴和y轴的重力所引起的0G加速度。如果此后装置1300通过绕固定的X轴1310旋转90度到第四取向1304，装置1300将经受由沿着装置固定的y轴的重力所引起的-1G加速度和由沿着装置固定的x轴和z轴的重力所引起的0G加速度。如果此后装置1300绕固定的Y轴1312旋转90度到第五取向1305则，装置1300将经受由沿着装置固定的x轴的重力所引起的-1G加速度和由沿着装置固定的y轴和z轴的重力所引起的0G加速度。最后，如果此后装置1300绕固定的Y轴1312旋转180度到第六取向1306，则装置1300将经受由沿着装置固定的x轴的重力所引起的+1G加速度和由沿着装置固定的y轴和z轴的重力所引起的0G加速度。
在一示例性实施例中，装置1300可以包括三轴加速度计(例如，装置1300包括图2的x轴加速度计212，y轴加速度计213，和z轴加速度计214)，并且每个加速度计与对应的装置固定轴1320相关联。校准控制器的一个实施例可以在装置1300处于取向1301-1306中的每一个时，将校准命令发送给装置1300，其中，每个校准命令将指示在处于给定的取向1301-1306时，应收集哪些加速度计输出。更具体地，在一示例中，每个校准命令将指示，应从与当前对准固定的Z轴1314的装置固定轴1320对应的加速度计收集样本。此外，校准命令可以指示对准的方向(例如，在正或负方向)。换句话说，每个校准命令可以指示装置1300已被设置的取向1301-1306。在一实施例中，在收集用于给定的装置固定轴的加速度计数据之后，装置1300的微控制器(例如，图2的微控制器280)可以对与该轴相关联的加速度计计算校准系数，并在存储器中(例如，图2的存储器282中)存储校准系数。
在另一个示例性实施例中，装置1300可以包括三轴磁力计(例如，装置1300包括图2的x轴磁力计232、y轴磁力计233和z轴磁力计234)，并且可以假设， 例如，所感测的主磁场沿着固定坐标系的Z轴1314最强。每个加速度计可以与对应的装置固定轴1320相关联。校准控制器的一个实施例可以在装置1300处于取向1301-1306中的每一个时，向装置1300发送校准命令，其中，每个校准命令将指示在处于给定的取向1301-1306时应收集哪些磁力计输出。更具体地，在该示例中，每个校准命令将指示应从与当前对准固定Z轴1314的装置固定轴1320对应的磁力计收集样本。此外，校准命令可以指示对准的方向(例如，在正向或负向)。在一实施例中，在收集用于给定固定轴的磁力计数据之后，装置1300的微控制器(例如，图2的微控制器)可以计算用于与该轴相关联的磁力计的校准系数，并在存储器中(例如，在图2的存储器282中)存储校准系数。
在另一个示例性实施例中，装置1300可以包括三轴陀螺仪(例如，装置1300包括图2的x轴陀螺仪222、y轴陀螺仪223和z轴陀螺仪224)，并且每个陀螺仪可以与对应的装置固定轴1320相关联。校准控制器的一个实施例可以在装置1300在取向1301-1306之间旋转时，向装置1300发送校准命令，且每个校准命令将指示当在取向1301-1306之间旋转时应收集哪些陀螺仪输出。更具体地，在该示例中，每个校准命令将指示，应从与装置1300所绕其旋转的装置固定轴1320对应的陀螺仪收集样本。此外，校准命令可以指示旋转的取向(例如，在正向或负向)和/或旋转的速率。在一实施例中，在收集用于给定的装置固定轴的陀螺仪数据后，装置1300的微控制器(例如，图2的微控制器280)可以计算用于与该轴相关联的陀螺仪的校准系数，并在存储器(例如，图2的存储器282)中存储校准系数。
应理解，图13意图示出预定序列的取向1301-1306的示例，并且所示出的示例不应被解释为限制性的。其它预定的序列可以包括将装置按不同的顺序转换通过取向1301-1306，将装置转换通过取向1301-1306的子集，和/或，将装置转换通过图13中所示出的那些之外的取向和/或与图13中所示出的那些不同的取向。此外，在取向1301-1306中的每一个中，装置固定轴1320中的一个与重力或者磁场的主取向对准(例如，与固定坐标系的Z轴1314对准)，其他的装置固定轴1320处于与Z轴正交的平面中。因此，对于和与Z轴1314对准的装置固定轴相关联的传感器，预期有最大的传感器输出值，并且对于和与Z轴1314不对准的装置固定轴相关联的传感器，将预期有可忽略不计的传感器输出值。在其它的实施例中，装置可以被转换通过一系列取向，在这些取向上，装置固 定轴都不与重力或磁场的主取向对准。在这种实施例中，沿着装置固定轴中的多个可以经受重力或磁场强度的分量，并因此可以计算校准系数。
例如，图14示出了根据另一个示例性实施例的预定序列的取向1401、1402的示例，系统(例如图3的系统300)可以将包含换能器的装置1400相对于(由轴1410、1412、1414所表示的)固定坐标系置于这些取向。在图14中，“管脚1”的顶面指示1431示出在取向1401上在装置1400的顶面1430上，“管脚1”的底面指示1433示出在取向1402上在装置1400的底面1432上。
再一次，在一实施例中，可以在装置1400处于取向1401、1402中的每一个时收集来自于装置1400内的加速度计和磁力计(例如，图2的加速度计212-214和磁力计232-234)的换能器数据。相反地，可以在装置1400以预定的旋转速率绕固定轴1410、1412、1414从一个取向移动到另一个取向时收集来自于陀螺仪(例如，图2的陀螺仪222-224)的换能器数据。在图14的示例序列中，装置1400被从第一取向1401转换到第二取向1402，在第一取向1401中，正交的装置固定轴1420中的每一个都从对应的正交固定轴1410、1412、1414角度上偏移大约45度，在第二取向1402中，装置固定轴1420中的每一个都从对应的固定轴1410、1412、1414角度上偏移大约225度。在一示例中，通过绕固定轴1410、1412、1414中的其中一个旋转装置1300，将装置1400从一个取向转换到另一个。在一实施例中，装置固定轴1420与对应的固定轴1410、1412、1414之间的角偏移可以利用这样的板支撑结构(例如，图3的板支撑结构354)来实现，该板支撑结构被配置来以相对于电机(例如，图3的电机356)的旋转轴成45度角支撑校准板(例如，图3的校准板370)。
在图14的示例中，当沿着固定坐标系的Z轴1414所感测的主要力最强时，通过装置1400的三轴加速度计的每个加速度计应感测近似相等的加速度的速率(例如，约为+/-0.33G)。根据一实施例，校准控制器在每个取向1401、1402上向装置1400发送命令，且在收集用于每个装置固定轴的加速度计数据之后，装置1400的微控制器(例如，图2的微控制器280)可以利用适当的矢量数学运算来计算用于每个加速度计的校准系数。在一实施例中，此后装置1400可以在存储器(例如，图2的存储器282)中存储校准系数。
类似地，当感测的主磁场沿着固定坐标系的Z轴1414最强时，由装置1400的三轴磁力计的每个磁力计应感测近似相等的磁场强度幅值。根据一实施例， 校准控制器在每个取向1401、1402上向装置1400发送命令，且在收集用于每个装置固定轴的磁力计数据之后，装置1400的微控制器(例如，图2的微控制器280)可以利用适当的矢量数学运算来计算用于每个磁力计的校准系数。在一实施例中，此后装置1400可以在存储器(例如，图2的存储器282)中存储校准系数。
用于校准包括一个或多个换能器的封装的装置的方法的实施例包括通过封装的装置所执行的步骤。由封装的装置所执行的方法的步骤包括：通过接口从外部校准控制器接收第一校准命令，以及响应于接收第一校准命令执行第一代码。执行第一代码包括：从所述一个或多个换能器中的换能器产生第一换能器数据，利用第一换能器数据计算校准系数，以及在装置的存储器内存储校准系数。
用于校准多个封装的、包含换能器的装置的方法的实施例包括通过通信结构将校准命令发送给所述多个包含换能器的装置。该校准命令使包含换能器的装置中的每一个执行存储在包含换能器的装置的存储器中的命令。代码的执行使包含换能器的装置产生换能器数据，利用换能器数据计算校准系数，以及在包含换能器的装置的存储器内存储校准系数。
封装的包含换能器的装置的实施例包括一个或多个换能器、被配置来助于与外部校准控制器通信的接口、存储器、和处理部件。处理部件被配置来通过接口从外部控制器接收校准命令，以及响应于接收校准命令执行代码。代码的执行包括从一个或多个换能器产生换能器数据，利用换能器数据计算校准系数和在存储器内存储校准系数。
在包含于本文的各个附图中示出的连接线意图表示各个部件之间的示例的功能关系和/或物理耦接。应注意，在本发明主题的实施例中可以存在许多替代的或附加的功能关系或物理连接。此外，在本文中特定的术语也可以仅仅用于参考的目的，并因此意图不是限定性的，并且术语“第一”、“第二”和涉及结构的其它这种数字术语并不暗示序列或顺序，除非上下文清楚指明。
前面的说明涉及被“连接”或“耦接”在一起的部件或节点或特征。如本文中所使用的，除非另外明确说明不同，否则“连接”意指一个元件直接接合到另一个元件(或直接与其通信)，并且不必是机械地。同样地，除非另外专门声明，“耦接”意指一个元件被直接地或间接地接合到另一个元件(或者，直接地或间 接地与其通信)，且并不必然是机械地。因此，尽管附图中示出的示意图描述了元件的一个示例设置，但是在所描述的主题的实施例中可以存在附加的中间元件、装置、特征件或元件。
尽管已在前面详细的说明中呈现了至少一个示例性实施例，但应理解，存在大量的变型。还应理解，本文所描述的示例性实施例并不意图以任何方式限制要求保护的主题的范围、适用性或结构。相反，前面的详细说明将为本领域技术人员提供用于执行所描述的实施例的便捷的路线指南。应理解，可以在元件的功能和设置中进行各种变化而不脱离由权利要求所限定的范围，其包括在提交本专利申请时已知的等价物和可以预见的等价物。