用于声传感器双向通信信道的信号处理制造技术

本文介绍了用于声传感器双向通信信道的信号处理。声传感器可包括微机电系统(MEMS)换能器，其被配置为基于声压，生成音频输出；以及双向通信组件，其被配置为使用共模信令、时分复用或频率分隔来发送和/或接收叠加在音频输出上的数据。在示例中，信号处理组件被配置为利用声传感器的相应引脚之间的差模信令发送定向到外部设备的音频输出；以及利用包括相应引脚的电压之和的共模信令发送数据。在其他示例中，信号处理组件被配置为在不同时间段期间发送和/或接收数据并发送音频输出；或基于音频带外的频率范围发送数据。

Signal processing for bidirectional communication channels of acoustic sensors

This paper introduces the signal processing for two-way communication channels of acoustic sensors. The acoustic sensor may include a microelectromechanical system (MEMS) transducer, which is configured to generate an audio output; based on pressure, and the two-way communication component, which is configured to use common signaling, TDM or frequency division to send and / or receive the data superimposed on the audio output. In the example, the signal processing assembly is configured to use the corresponding pin between the acoustic sensor of the differential signaling directed to external devices and the use of audio output; including sending data voltage and the corresponding pins of the common mode signal. In other examples, the signal processing component is configured to send and / or receive data and transmit audio output over different periods of time, or to transmit data based on the frequency range outside the audio band.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于声传感器双向通信信道的信号处理相关申请的交叉引用本专利申请要求于2015年12月18日提交的题为“SIGNALPROCESSINGFORANACOUSTICSENSORBI-DIRECTIONALCOMMUNICATIONCHANNEL”的美国非临时专利申请序列号为14/975,155的优先权，其是于2013年11月7日提交的题为“MULTI-FUNCTIONPINSFORAPROGRAMMABLEACOUSTICSENSOR”的美国非临时专利申请号为14/074,587的部分延续。此外，本申请要求于2014年12月22日提交的题为“SIGNALPROCESSINGFORACOUSTICSENSORBI-DIRECTIONALCOMMUNICATIONCHANNELS”的美国临时专利申请号为62/095,108的优先权。上述申请的整体通过引用并入本文。
本主题公开大体上涉及声传感器，但不限于用于声传感器双向通信信道的信号处理。背景多个声传感器，即，微机电系统(MEMS)麦克风，用在消费电子设备中。这样的设备在电路板上的放置由声学特性驱动，并且可限制电连接性，即，传感器设备中使用的引脚数。在这方面，虽然常规的声传感器技术利用标准的双向通信接口，即内部集成电路(I2C)、串行外设接口(SPI)或SoundWire，以传送除了音频输出之外的信息，但这样的接口每个设备需要2到4个额外的专用引脚。因此，常规的声传感器技术已经具有一些缺陷，其中一些可参考以下所描述的各种实施例来引起注意。附图简述参照以下附图对主题公开的非限制性实施例进行描述，其中除非另有说明，否则在各个视图中类似的参考数字指类似部件。图1图示了根据各个实施例的包括被配置为发送和/或接收叠加在音频输出上的数据的双向通信组件的声传感器的框图；图2图示了根据各个实施例的包括用于发送叠加在音频输出上的数据的共模信号组件的声传感器的框图；图3图示了根据各个实施例的表示相应引脚的差模音频输出信令和相应引脚上的共模数据信令的波形；图4图示了根据各个实施例的包括用于发送和/或接收叠加在音频输出上的数据的时分复用组件的声传感器的框图；图5图示了根据各个实施例的表示利用时分复用叠加在音频输出上的数据的波形；图6图示了包括信号处理组件的声传感器的框图，该信号处理组件用于使用引脚来发送音频输出并基于时分复用使用另一引脚发送和/或接收数据；图7图示了包括频率分隔组件的声传感器的框图，该频率分隔组件用于基于在对应于音频输出的音频带以外/基本上以外的定义的频率范围发送和/或接收数据；图8图示了根据各个实施例的分别表示基于主机系统中采用的抽取滤波器叠加在音频输出上的数据的频谱和抽取滤波器的传递函数的波形；图9图示了包括频率分隔组件的声传感器的框图，该频率分隔组件用于基于在对应于第二引脚的音频输出的音频带以外/基本上以外的定义的频率范围来经由第一引脚发送和/或接收数据；图10图示了根据各个实施例的包括电源线通信组件的声传感器的框图，该电源线通信组件用于经由电源引脚和/或接地引脚发送/接收数据；以及图11图示了根据各个实施例的与声传感器相关联的方法的流程图。详细描述现在将在下文中参照其中示出示例实施例的附图更充分地对本主题公开的方面进行描述。在以下的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以便提供对各个实施例的彻底理解。然而，本主题公开可以以许多不同的形式来体现，且不应被解释为限于本文中所阐述的示例实施例。如上所述，常规的声传感器技术在传感器设备上使用专用引脚来传送例如非音频信息方面具有一些缺陷。本文中所公开的各个实施例可以通过使用信号处理技术发送/接收叠加在音频输出信号上的数据来改善对有价值的电路板基板面(realestate)的使用。例如，声传感器可包括MEMS换能器(例如，MEMS麦克风)和双向通信组件。MEMS换能器可被配置为基于声压生成音频输出。双向通信组件可被配置为使用共模信令、时分复用或频率分隔来发送和/或接收叠加在音频输出上的数据。在实施例中，MEMS换能器可包括信号处理组件，其可被配置为利用声传感器的第一引脚和声传感器的第二引脚之间的差模信令来发送定向到外部设备(例如，编码器-解码器(编解码器)、数字信号处理器(DSP)等)的音频输出。此外，信号处理组件可被配置为根据第一引脚和第二引脚的相应电压之和利用共模信令来发送数据。在一个实施例中，信号处理组件可被配置为基于时分复用，在第一定义的时间段期间发送定向到外部设备的音频输出，并在第二定义的时间段期间发送或接收数据，例如，在此期间音频信息的丢失可基本上得到补偿、最小化等。在另一实施例中，信号处理组件可被配置为基于时分复用，利用声传感器的引脚发送定向到外部设备的音频输出。此外，信号处理组件可被配置为利用引脚发送和/或接收数据。在又一个实施例中，信号处理组件可被配置为基于时分复用，利用声传感器的第一引脚发送定向到外部设备的音频输出，并利用声传感器的第二引脚发送或接收数据。在实施例中，信号处理组件可被配置为基于频率分隔，基于定义的频率范围发送或接收数据，该定义的频率范围在对应于音频输出的音频带以外和/或基本上在音频带以外。在一个实施例中，定义的频率范围对应于耦合到声传感器的外部设备的抽取滤波器的陷波(notch)、外部设备的带阻滤波器的定义的阻带等。在另一实施例中，信号处理组件可被配置为基于频率分隔利用声传感器的引脚来发送定向到外部设备的音频输出，并利用引脚发送或接收数据。在又一个实施例中，信号处理组件可被配置为基于频率分隔利用声传感器的第一引脚来发送定向到外部设备的音频输出，并利用第二引脚发送或接收数据。在实施例中，声传感器可包括电源线通信组件，其被配置为利用声传感器的电源引脚和/或接地引脚来发送和/或接收通信数据。在一个实施例中，方法可包括通过声传感器生成对应于施加到MEMS换能器的声压的音频输出；以及基于共模信令、时分复用或频率分隔，通过声传感器来发送和/或接收叠加在音频输出上的数据。在另一实施例中，方法可包括使用系统的第一引脚和系统的第二引脚之间的差分信令，通过声传感器发送定向到外部设备的音频输出，以及基于共模信令，基于第一引脚和第二引脚的相应电压之和发送数据。在又一个实施例中，基于时分复用发送和/或接收数据可包括在第一时间段期间发送定向到外部设备的音频输出，以及在第二时间段期间发送或接收数据。在实施例中，发送音频输出包括使用声传感器的引脚来在第一时间段期间发送定向到外部设备的音频输出。此外，在第二时间段期间发送或接收数据包括使用引脚来在第二时间段期间发送或接收数据。在一个实施例中，基于频率分隔发送或接收数据包括基于定义的频率范围发送或接收数据，该定义的频率范围在对应于音频输出的音频带以外或基本上在音频带以外。在另一实施例中，基于定义的频率范围发送或接收数据包括基于耦合到声传感器的外部设备的带阻滤波器的定义的阻带、外部设备的抽取滤波器的陷波等，发送或接收数据。在又一个实施例中，基于定义的频率范围发送或接收数据可包括使用声传感器的引脚发送定向到外部设备的音频输出，以及使用该引脚发送或接收数据。在实施例中，方法还可包括使用声传感器的电源引脚和/或声传感器的接地引脚，通过声传感器发送和/或接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声传感器，包括：微机电系统(MEMS)换能器，所述微机电系统换能器被配置为基于声压来生成音频输出；以及双向通信组件，所述双向通信组件被配置为使用共模信令、时分复用或频率分隔，进行发送叠加在所述音频输出上的数据或接收叠加在所述音频输出上的数据中的至少一个动作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 US 62/095,108;2015.12.18 US 14/975,1551.一种声传感器，包括：微机电系统(MEMS)换能器，所述微机电系统换能器被配置为基于声压来生成音频输出；以及双向通信组件，所述双向通信组件被配置为使用共模信令、时分复用或频率分隔，进行发送叠加在所述音频输出上的数据或接收叠加在所述音频输出上的数据中的至少一个动作。2.如权利要求1所述的声传感器，还包括信号处理组件，所述信号处理组件被配置为：利用所述声传感器的第一引脚和所述声传感器的第二引脚之间的差模信令，发送定向到外部设备的所述音频输出；以及利用所述共模信令发送所述数据，其中，所述共模信令包括所述第一引脚和所述第二引脚的相应电压之和。3.如权利要求1所述的声传感器，还包括信号处理组件，所述信号处理组件被配置为基于所述时分复用：在第一定义的时间段期间发送定向到外部设备的所述音频输出；以及在不同于所述第一定义的时间段的第二定义的时间段期间发送或接收所述数据。4.如权利要求3所述的声传感器，其中，所述信号处理组件被配置为：利用所述声传感器的引脚发送定向到所述外部设备的所述音频输出；以及利用所述引脚发送或接收所述数据。5.如权利要求3所述的声传感器，其中，所述信号处理组件被配置为：利用所述声传感器的第一引脚发送定向到所述外部设备的所述音频输出；以及利用所述声传感器的第二引脚发送或接收所述数据。6.如权利要求1所述的声传感器，还包括信号处理组件，所述信号处理组件被配置为基于所述频率分隔：基于定义的频率范围发送或接收所述数据，所述定义的频率范围在对应于所述音频输出的音频带以外或基本上在所述音频带以外。7.如权利要求6所述的声传感器，其中，所述定义的频率范围对应于耦合到所述声传感器的外部设备的抽取滤波器的陷波。8.如权利要求6所述的声传感器，其中，所述信号处理组件被配置为：利用所述声传感器的引脚发送定向到外部设备的所述音频输出；以及利用所述引脚发送或接收所述数据。9.如权利要求6所述的声传感器，其中，所述信号处理组件被配置为：利用所述声传感器的第一引脚发送定向到外部设备的所述音频输出；以及利用第二引脚发送或接收所述数据。10.如权利要求1所述的声传感器，还包括电源线通信组件，所述电源线通信组件被配置为利用所述声传感器的电源引脚或所述声传感器的接地引脚中的至少一个，进行发送通信数据或接收通信数据中的至少一个动作。...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴里斯·卡格达瑟，法里伯兹·阿萨德拉格希，
申请(专利权)人：因文森斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US