本發明涉及電子電路及信號處理領域，尤其是是一種3d感知電路、感存算一體宏單元電路、系統及數據處理方法。
背景技術：
1、隨著工業互聯網的發展，對視頻采集和處理技術提出了更高的要求，傳統的視覺類應用系統，圖像傳感器采集圖像信息，將光信號轉化電信號，并經過數模轉換之后變成數字信號，再經過圖像信號處理單元處理圖像數據，最后需要經過特殊的視頻接口輸出給系統中的處理器，進而由處理器執行數據分析并做出相應的控制和操作。近幾年，距離測量傳感器越加火熱，相較于傳統圖像傳感器2d圖像信息，距離測量傳感器可以給出距離信息，稱之為3d信息，主流的實現方式有使用apd器件，spad器件，利用光飛行時間tof(time?offlight)得到較為精確的距離信息。
2、在圖像處理和激光測距等應用中，如圖1所示，感存算一體芯片通過集成傳感、存儲和計算功能，實現高效、低功耗的數據處理。其中，中間是處理宏單元(pe)1陣列，由pe以陣列形式緊密擺放在一起，例如1024*1024規模，因為每個pe都包括感存算基本單元，所以pe陣列中的所有pe可以同時并行處理每個單元內的數據，這樣的方式也常稱為單指令多數據模式即simd，這種方式gpu中較為常見。在pe陣列水平方向和垂直方向分別設計行控制模塊5和列控制模塊6，行控制模塊5用于對pe陣列進行行選擇和相關控制，相應的列模式控制模塊用于對pe陣列進行列選擇和相關控制，以及數據讀出選擇，在pe陣列外圍還包括外圍數字模塊4、ins總線41、外圍模擬模塊3、接口模塊7。
3、如圖2所示，pe單元包括感知單元(sensing?unit,su)，原始信號可以來自于su的檢測，然后su可以進行存儲和運算，將模擬信號轉換成數字信號，然后存儲。對于視覺的感知單元，su分為2d和3d，3d感知單元的光信號可以使用apd(雪崩光電二極管)器件來檢測，也可以使用spad(單光子雪崩二極管)器件來檢測。首先需要發射端發射激光，接收端su通過apd或spad測量光信號從發射到返回的時間來計算物體的距離。
4、如圖3所示，傳統的tof(time?of?flight)芯片測距原理，通常使用spad和tdc(time?to?digital?converter)配合實現精確的距離信息測量，其中高精度tdc(time?todigital?converter，時間數字轉換電路)電路作為計時器，起到秒表作用，tdc通過與發射端的時間同步，spad接收到的光信號能夠在皮秒(ps)級的時間內產生電流并被tdc探測記錄。tcspc(time?correlated?single?photon?counting)技術是把時間軸按精度細分成若干個時間區間，每當傳感器像素探測到單光子事件，就會生成一個數字脈沖，與此同時把這個數字脈沖產生的時刻記錄下來，然后對相應的時間區間內的單光子計數累加值進行“加一”操作。在大量重復同樣的測量后，將會得到許多時間數據，并且將這些時間數據按照同樣的方式累加在相應的時間區間中，這樣就可以得到相應的單光子計數直方圖。
5、傳統的缺點：
6、tdc的設計，因為計算光的飛行時間，光速3×108米/秒，距離的高精度參數需要高頻時鐘來實現，對工藝和電路都提出了較大的要求，為了得到高穩定性的tdc，電路較為復雜，因此電路面積也會占用較大的面積。主流采用tcspc方式計算距離結果，需要大容量的sram存儲直方圖信息，因此效率較低。
技術實現思路
1、本發明提出一種3d感知電路、感存算一體宏單元電路、系統及數據處理方法，能夠實現將光的飛行時間轉換成對應的電壓或者電流信號，傳輸給后級模擬域存儲和運算單元，進行距離信息的統計和進一步的應用計算。
2、本發明提出一種3d感知電路，包括：
3、3d光信號感知單元，用于將光飛行時間轉換為時間脈沖信號；
4、時間轉換模擬電路，根據時間脈沖信號將光子的飛行時間轉換為模擬電流信號或模擬電壓信號；
5、所述時間轉換模擬電路包括：控制模塊、積分模塊和讀出模塊，
6、其中，控制模塊用于控制積分模塊的開始積分與結束積分，用于在光子發出時輸出起始信號，在收到時間脈沖信號時輸出停止信號；
7、積分模塊，用于在收到起始信號后開始將電流進行積分，在收到停止信號后積分結束；
8、讀出模塊，用于將積分信號轉換成系統后級需要的電壓信號和電流信號。
9、可選的，所述積分模塊包括：
10、復位開關，用于在一個積分周期后，對積分模塊進行復位，其輸入端接復位信號，控制端接系統復位信號；
11、積分電容，其第一端接復位開關的輸出端，第二端接地；
12、積分輸入電路，由電流源和積分開關構成，積分開關輸入端接電流源，輸出端接積分電容的第一端，控制端連接觸發器的輸出。
13、可選的，所述控制模塊為rs觸發器，其r端接脈沖調制單元的輸出，輸入時間脈沖信號；s端接系統復位信號；q端連接積分開關的控制端。
14、可選的，所述控制模塊為鎖存器，其ck端接脈沖調制單元的輸出，輸入時間脈沖信號；s端接系統復位信號；d端接地；q端連接積分開關的控制端。
15、可選的，所述積分輸入電路和rs觸發器或鎖存器之間還連接有邏輯電路，所述邏輯電路包括或非門，或非門的第一輸入端接rs觸發器或鎖存器的q端，第二輸入端輸入系統復位信號，輸出端連接積分開關的控制端。
16、可選的，所述讀出模塊：包括：
17、讀出mos管，其柵極接積分電容的第一端，漏極接地；
18、選通mos管，其漏極接讀出mos管的源極，柵極接選通控制信號，源極為接輸出端。
19、可選的，所述讀出模塊：包括：
20、讀出mos管，其柵極接積分電容的第一端，源極接高電平；
21、選通mos管，其漏極接讀出mos管的漏極，柵極接選通控制信號，源極為接輸出端。
22、可選的，所述3d光信號感知單元包括spad模塊和連接spad模塊輸出端的反相器。
23、可選的，所述3d光信號感知單元包括apd模塊和連接apd模塊的比較器，其正向段連接apd模塊的輸出，負向端輸入調制信號。
24、可選的，所述復位開關和積分開關mos管，控制端為柵極、輸入端為源極、輸出端為漏極。
25、可選的，還包括2d光信號感知單元，2d光信號感知單元的輸出端與3d光信號感知單元的輸出端共同連接到輸出mos管的柵極。
26、可選的，輸出mos管的源極接地，漏極輸出電流。
27、可選的，輸出mos管的源極接vdd，漏極輸出電壓。
28、一種混合感知電路的感存算一體宏單元電路。
29、一種感存算一體電路系統。
30、一種數據處理方法。
31、本發明能夠實現將光的飛行時間轉換成對應的電壓或者電流信號，便于后面的存算單元進行感知信號的存儲和處理，實現3d感存算能力的感存算單元。這樣的執行效率增加的同時，消耗的功耗非常小。對3d距離信息的處理應用大大靈活豐富。