用于從或向至少一個音頻部件流傳輸pdm數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電子電路、數(shù)字音頻部件、接口系統(tǒng)和從或向至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的方法。該電子電路包括用于接收VDD電勢的VDD連接件、用于接收數(shù)值低于VDD電勢的電勢的GND連接件、用于接收具有高部分和低部分的時鐘信號的CLK連接件、用于向或從主機和/或另一個這種電子電路傳遞PDM數(shù)據(jù)的DATA連接件、用于接收指定是否與時鐘信號的高部分或低部分基本同步傳遞的DC電勢的L/R連接件。該電子電路還包括I/O電路，該I/O電路被構(gòu)造成經(jīng)由L/R連接件傳遞控制數(shù)據(jù)。
【專利說明】用于從或向至少一個音頻部件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請是2011年9月I日提交的美國專利申請N0.13/224，068的繼續(xù)申請，并且要求其優(yōu)先權(quán)，在此通過引用并入其內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及電子電路、數(shù)字音頻部件、接口系統(tǒng)和用于諸如移動電話或膝上型計算機的電子設(shè)備的方法，包括諸如麥克風部件和/或揚聲器部件的數(shù)字音頻部件的音頻系統(tǒng)，其中該數(shù)字麥克風部件拾取可聽或其它聲音模擬信號并將它們轉(zhuǎn)換成特別是PDM信號的數(shù)字電信號，并且其中數(shù)字揚聲器部件發(fā)送特別是PDM信號的數(shù)字電信號并分別將它們轉(zhuǎn)換為可聽或其它聲音模擬信號。
【背景技術(shù)】
[0004]通信技術(shù)進步在最近幾年迅速發(fā)展。消費者正在越來越多地使用電子移動和靜止通信，包括諸如頭戴式耳機、揚聲器、麥克風的提供音頻功能的音頻部件、用于與其它音頻設(shè)備、電視機、語音識別等連接的放大器。這些部件經(jīng)常在越來越小的設(shè)備中使用，諸如蜂窩電話、支持網(wǎng)絡(luò)的蜂窩電話、個人數(shù)字助理(PDA)、手持計算機、膝上型計算機、諸如pad的平板計算機或者小型數(shù)字音頻連接器、或者具有印刷電子電路板(PCB)的任何其它類似設(shè)備。使用數(shù)字音頻部件使得能夠利用電子數(shù)字電路和高級信號處理進行可接受的聲音再現(xiàn)。
[0005]正在開發(fā)的用于便攜式和靜態(tài)電子設(shè)備的技術(shù)涉及向麥克風或揚聲器應(yīng)用微機電系統(tǒng)(MEMS)。MEMS技術(shù)使得能夠在諸如印刷電子電路板(PCB)的基板上構(gòu)建小的機械部件。麥克風MEMS總體上包括大小為I至100微米(0.001至0.1mm)的機械元件，使得通常Imm到3mm的大小范圍內(nèi)的麥克風部件或組件被“粘接”到向麥克風元件及其電子電路提供殼體、空氣腔室和保護的封裝中。這些音頻部件具有小的尺寸并因此適于被包括在小和/或薄的電子設(shè)備中。在這個方面，這些音頻部件可以被包括在各種類型的電子設(shè)備和系統(tǒng)中；諸如計算機，例如臺式計算機、膝上型計算機、平板計算機、手持計算機、個人數(shù)字助理(PDA)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、安全系統(tǒng)；通信設(shè)備，例如蜂窩電話、支持網(wǎng)絡(luò)的蜂窩電話、無繩電話、尋呼機；與計算機有關(guān)的外圍設(shè)備，例如打印機、掃描儀、監(jiān)視器；娛樂設(shè)備，例如電視機、收音機、衛(wèi)星收音機、立體聲音響、磁帶和計算機光盤播放器、數(shù)字照相機、照相機、卡式錄像機、運動圖像專家組、音頻層3 (MP3)播放器、視頻游戲機；收聽設(shè)備，例如助聽器、耳機、頭戴式耳機、藍牙無線耳機、插入式耳機、UWB無線耳機等。設(shè)備的其它示例是可能的。此外，提供小型音頻部件明顯地減少或消除了電磁干擾EMI的影響。由于這些音頻部件小且容易制造，所以降低了制造成本并增強了可靠性。
[0006]PDM(脈沖密度調(diào)制)信號是在音頻領(lǐng)域中使用的一比特調(diào)制數(shù)字信號，并且在此定義為包含音頻內(nèi)容的數(shù)字信號。PDM是用數(shù)字數(shù)據(jù)表示諸如音頻信號這樣的模擬信號的調(diào)制形式。在PDM信號中，與在PCM(脈沖編碼調(diào)制)中不同，特定振幅值不被編碼為脈沖。相反，比特脈沖的相對密度對應(yīng)于模擬信號的振幅。與此相反，PWM(脈沖寬度調(diào)制)是模擬信號，脈沖的寬度用于指示信號值。
[0007]目前，用于輸出例如數(shù)字麥克風信號的通常行業(yè)應(yīng)用的事實上的接口標準(不是公開化的標準)被稱為PDM接口。這個接口或行業(yè)標準的特征在于其低復(fù)雜度和相應(yīng)地得到的麥克風部件上需要的小數(shù)量的針腳。數(shù)字音頻部件的PDM接口包括五個針腳并且可以被定義為至少包括:
[0008]VDD:用于麥克風部件的電源電壓，通常選擇明確的較高電勢，諸如在I至4V附近，通常為1.8V。
[0009]GND:用于麥克風部件的電氣地電勢，其中，GND或者地被定義為電勢電壓低于在VDD針腳上提供的電壓電勢，例如，諸如相對于所使用的VDD電勢的零電勢的定義。GND和VDD的數(shù)值可以用于定義這種較低(GND)和較高(VDD)電勢。
[0010]CLK:針對麥克風部件的時鐘輸入信號。通常使用的頻率范圍包括從I到7MHz，例如，2.4MHz。例如，單獨的外部時鐘源或主機處理器自身可產(chǎn)生這些時鐘。通常，睡眠模式操作是可能的，例如，通過低于IOOkHz的CLK信號選擇。
[0011]DATA:從麥克風部件輸出的數(shù)據(jù)流，包括以一比特脈沖密度調(diào)制PDM信號的形式的音頻內(nèi)容。輸出可以在時鐘周期的一個相位有效，并且在其它相位，DATA的輸出是三態(tài)的，其允許輸出端在O和I邏輯電平之外還采用高阻抗狀態(tài)，從部件的輸出有效地去除了PDM信號。這允許多個電路共享相同的輸出線。這使得能夠?qū)⒗鐑蓚€麥克風部件添加到同一數(shù)據(jù)導(dǎo)線。
[0012]L/R(左/右):用于選擇有效-三態(tài)時鐘相位的輸入選擇器，例如經(jīng)常選擇將L/R連接到VDD以使能時鐘的高相位以采用數(shù)據(jù)有效的相位和要成為三態(tài)的低相位。其它電勢是可能的，例如，L/R可以硬連接到GND或者另一個電勢，其改變了其中數(shù)據(jù)有效的時鐘相位。因而，麥克風部件可以基于在L/R針腳選擇的電平而在時鐘的上升沿或下降沿來驅(qū)動PDM數(shù)據(jù)。麥克風部件可以按照時鐘的速率的兩倍時鐘控制以進行復(fù)用。在定義數(shù)字電平提供低或O比特還是提供高或I比特時，所遵守的數(shù)字電壓標準是本領(lǐng)域已知的，一些典型值是低于35% VDD是低并且高于65% VDD是高。
[0013]可以使用不同于VDD和GND的其它電勢，其中GND是被定義為地或者零電勢的電勢，即，定義的電壓值GND，其低于VDD的數(shù)值。
[0014]當諸如麥克風部件這樣的音頻部件被如上所述小型化時(即制造得更小以滿足制造商和顧客對于微型且有效的部件的請求)，PDM接口特別有用，這是因為在焊接、組合或?qū)⑦@種小尺寸的表面麥克風部件(諸如包括基于MEMS的元件的麥克風部件或者ECM(駐極體電容式麥克風)等連接到PCB時，相對低數(shù)量的連接是有利的。
[0015]為了從所述PDM接口的麥克風元件(諸如MEMS麥克風元件)發(fā)送PDM信號，經(jīng)常提供與提供麥克風部件的麥克風元件集成的電子電路。該電子電路可以是集成電子電路，諸如ASIC (專用集成電子電路)、嵌入式電子電路、或外置電子電路等，其例如通過使用隔膜和/或磁表面將從麥克風元件接收到的模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號以從流式針腳(例如，PDM接口的DATA針腳)讀出，或者在音頻元件例如是揚聲器部件的情況下讀入。麥克風部件(即麥克風元件和電子電路的組合)經(jīng)常與PCB和/或金屬封裝殼體一起提供和/或提供在PCB和/或金屬封裝殼體上和/或內(nèi)部，并且并入具有芯片中，其中針腳連接從部件指向外側(cè)。
[0016]已經(jīng)開發(fā)了用于提供電子電路的多種芯片設(shè)計選擇，包括專用集成電子電路(ASIC);專用標準產(chǎn)品(ASSP);以及結(jié)構(gòu)化ASIC，結(jié)構(gòu)化ASIC包括ASIC和FPGA ( S卩，現(xiàn)場可編程門陣列)的組合。
[0017]在音頻應(yīng)用中，提供音頻接口的數(shù)字電子系統(tǒng)可以要求處理器部件，稱為主機，其被專門編程為能夠控制音頻部件，例如，模式改變或者例如在諸如麥克風部件或者其它輸入元件這樣的換能器中的增益設(shè)定，同時能夠以處理后的數(shù)字音頻信號驅(qū)動一個或者更多個揚聲器、放大器、耳機或者其它主機或者其它類型的輸出部件。在諸如設(shè)置在膝上型計算機或者移動電話中的音頻系統(tǒng)中，數(shù)字麥克風部件經(jīng)常需要能夠與主機處理器通信以使其能夠改變內(nèi)部增益設(shè)定或者從主機接收命令，對于進一步描述請參見下文。主機在此被定義為具有數(shù)字處理能力的處理器。示例是CODEC或應(yīng)用處理器。
[0018]為了處理器或主機理解音頻內(nèi)容的交替的比特屬于哪個麥克風部件，麥克風部件的時鐘輸入針腳可連接到主機上的串行端口幀同步針腳并且主機的串行端口例如運行于非幀(unframed)模式。數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)流從來自這個麥克風部件的數(shù)據(jù)開始，并且軟件例程或者主機的編碼被寫為使得來自不同麥克風部件的數(shù)據(jù)被單獨處理。通過適當選擇CLK相位，選擇PDM數(shù)據(jù)發(fā)源的部件。這是如何設(shè)置PDM接口以適應(yīng)主機處理的一個示例，其它方式在本領(lǐng)域中是已知的。
[0019]目前，已經(jīng)提出通過諸如SUMbus或I2S+I2C接口標準的數(shù)字音頻接口類型結(jié)合主機來提供這種控制數(shù)據(jù)能力的方案。這些標準允許相互部件和主機部件控制數(shù)據(jù)通信。然而，它們趨向于非常復(fù)雜。很多移動和靜止設(shè)備制造商已經(jīng)參與工作組來開發(fā)SUMbus接口，該接口同時支持很多數(shù)字音頻部件，并且按照不同采樣率和比特寬度攜帶多個數(shù)字音頻數(shù)據(jù)流。時鐘頻率非常高，即，28MHz，提供了使能控制多個麥克風部件和多個(例如二十四個)揚聲器部件的高的能力，但是代價是增加的切換損耗。
[0020]向主機添加超過兩個音頻部件需要使用更多個連接針腳，其與麥克風或揚聲器元件自身的小型化趨勢相反。因而，很多工業(yè)制造商和分包商不總是被帶到新的更復(fù)雜的接口標準，并且仍應(yīng)用PDM接口用于音頻部件。因此，在數(shù)字音頻領(lǐng)域中，需要SUMbus和I2S+I2C接口的另選，其不僅提供通信另選并且還考慮音頻部件的小型化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]下面，將關(guān)于本發(fā)明以結(jié)合電子電路的方式描述諸如麥克風元件的數(shù)字麥克風部件。然而清楚的是，本發(fā)明也可應(yīng)用于其它領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中，利用音頻或其它傳感器輸入和輸出系統(tǒng)，可以應(yīng)用這些類型的相互通信的電子電路或部件，諸如應(yīng)用于數(shù)字揚聲器、數(shù)字接收器或耳機、放大器，還諸如與揚聲器元件或部件及主機等集成。
[0022]術(shù)語“音頻部件”在本文中定義為包括諸如數(shù)字電子電路的至少一個電子電路以及至少一個音頻元件。術(shù)語“部件”不限于僅包括集成地設(shè)置在一個裝置中的裝置，而且包括集成到系統(tǒng)的部件。術(shù)語“音頻元件”不限于僅為麥克風元件或揚聲器元件。音頻元件可以還包括組件。
[0023]在實施方式中，提供了用于從至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)或向至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的電子電路。
[0024]所述電子電路可以包括:VDD連接件，用于接收VDD電勢，諸如電源電勢；GND連接件，用于接收數(shù)值上低于所述VDD電勢的電勢；CLK連接件，用于接收具有高部分和低部分的時鐘信號。其至少包括:DATA連接件，用于向或從主機和/或另一個這種電子電路傳遞所述PDM數(shù)據(jù)；以及L/R連接件，用于接收DC電勢，該DC電勢指定是否與所述時鐘信號的所述高部分或所述低部分大致同步地通信。術(shù)語“大致同步地”反映了以下事實，即，整體上依賴于關(guān)注的音頻元件以及系統(tǒng)的響應(yīng)時間，可以允許略微延遲或交疊，其中電子電路被應(yīng)用。優(yōu)選同步通信，然而，另選地或附加地，異步通信是可能的并且可以在適當情況應(yīng)用。
[0025]所述電子電路還包括I/O電路，該I/O電路被構(gòu)造成經(jīng)由所述L/R連接件來傳遞控制數(shù)據(jù)。
[0026]優(yōu)點在于，本發(fā)明的電子電路接著能夠向音頻部件提供與復(fù)雜得多的接口標準SLIMbus能夠提供的通信能力相同的通信能力。此外，本發(fā)明的電子電路遵循現(xiàn)在的PDM接口標準并且未進行改變，這使得麥克風元件需要的連接件針腳的數(shù)量恒定。因而，低的針腳數(shù)允許電子電路可應(yīng)用于且有利于使用小尺寸的音頻元件，這種小尺寸的音頻元件提供了小尺寸的音頻部件，諸如MEMS麥克風部件。因此，本發(fā)明的電子電路通過在PDM接口中包括根據(jù)本發(fā)明的電子電路而提供了用于向后適配(即，部件是向后兼容的)音頻部件的可能性。
[0027]因而提供了一種電子電路，其實現(xiàn)了至今不能實現(xiàn)的針對音頻部件的組合的PDM和數(shù)據(jù)通信接口，其在第一針腳(即L/R連接件針腳)上提供控制數(shù)據(jù)，并且在不同于所述第一針腳的另一個第二針腳(例如DATA連接件針腳)上提供流音頻數(shù)據(jù)。
[0028]必要的相對低數(shù)量的針腳因而與PDM接口 一致，即，五個，并且連接件針腳基本上可用，提供/接收相同內(nèi)容。相比于例如SUMbus接口，這是根據(jù)本發(fā)明的電子電路的獨特優(yōu)點。作為發(fā)送出另一個音頻格式而不是PDM格式的更復(fù)雜的解決方案，不僅實現(xiàn)起來更加昂貴，而且要求音頻部件和主機內(nèi)的更多的數(shù)字邏輯部件。使用一個額外針腳來識別各個特定的麥克風部件。SUMbus接口在同一針腳上提供流音頻數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，并且實際上使得這個接口標準事實上不適于實現(xiàn)，因為本領(lǐng)域仍依靠一般可用的印刷電路(諸如卡或者芯片)并且在一般可用的印刷電路中或者在部件內(nèi)部實現(xiàn)PDM標準。
[0029]該電子電路還實現(xiàn)主機和音頻部件的通信可能性的發(fā)展(諸如增益控制)以及數(shù)據(jù)交換(諸如模式設(shè)定)。
[0030]通過本發(fā)明，已經(jīng)實現(xiàn)了使用根據(jù)本發(fā)明的電子電路使兩個或更多個音頻元件或部件也以相互關(guān)系通信，以傳遞例如互換數(shù)據(jù)，彼此或相互控制，例如，通過限定主/從，或者通過將另一個音頻部件視為主機。因此明顯的是，目前可用的已知的提供PDM接口的部件完全是音頻內(nèi)容傳送并且不能夠用于在麥克風部件和其它麥克風部件和/或主機之間傳遞控制數(shù)據(jù)。
[0031]利用本發(fā)明，由于AC電平和DC電平已經(jīng)在不同針腳上分開的事實，出人意外地實現(xiàn)了本發(fā)明的電子電路能夠進行這種控制數(shù)據(jù)傳遞。
[0032]已知的技術(shù)使可用的，其中PDM接口的L/R針腳之外的其它針腳已經(jīng)針對控制數(shù)據(jù)進行了調(diào)整。在第一嘗試中，通過在流數(shù)字PDM數(shù)據(jù)上疊加控制數(shù)據(jù)，已經(jīng)使用DATA針腳來發(fā)送這種二進制的數(shù)字控制數(shù)據(jù)。在第二嘗試中，通過調(diào)制CLK信號(根據(jù)正在發(fā)送的控制數(shù)據(jù)來調(diào)制)，已經(jīng)發(fā)送了控制數(shù)據(jù)。當然，缺點是這些嘗試與PDM標準不兼容，因而不向后兼容。此外，它們要求在音頻部件上添加其它模擬電子電路以分離CLK和控制數(shù)據(jù)，例如時鐘恢復(fù)電路，這總體上趨向于使板上的物理尺寸相對較大。而且在這個方案中，僅能夠從主機向裝置發(fā)送數(shù)據(jù)。因而，按照這兩個嘗試，不能夠進行裝置之間或者從裝置向主機的數(shù)字通信。
[0033]就 申請人:知道的范圍，在音頻部件領(lǐng)域中，之前沒有提出本申請的在總線上的不同針腳上分離DC和AC電平的發(fā)明方法，這可能因為以上提到的問題和方案在此之前沒有被認識到。
[0034]對于傳遞數(shù)字控制數(shù)據(jù)而言，選擇L/R針腳不是顯而易見的選擇，這是因為這個選擇器針腳通常被認為適用于專門的用途，即用于通過具有兩個操作狀態(tài)、在DATA通道上選擇從高到低(或者低到高)相位的切換的改變調(diào)制。
[0035]本發(fā)明的電子電路真正地滿足了市場上的現(xiàn)實需要，如上所述，這是由于音頻設(shè)備生產(chǎn)商以前僅能夠在以下的選項之間進行選擇:a)具有低數(shù)量的針腳來連接并且不支持數(shù)據(jù)通信，結(jié)果是妨礙音頻部件和主機之間的較復(fù)雜的通信，或者b)在生產(chǎn)期間具有高數(shù)量的針腳來連接，支持數(shù)據(jù)通信，其不與音頻部件的小型化的趨勢相容，或者不考慮使用行業(yè)內(nèi)流行的PDM接口。
[0036]在所述電子電路的實施方式中，所述I/O電路被構(gòu)造成通過發(fā)送和/或接收控制數(shù)據(jù)來傳遞控制數(shù)據(jù)。當發(fā)送控制數(shù)據(jù)時，該電子電路還適用于作為主機操作，控制或者通知其它部件，諸如另一個主機，或者根據(jù)本發(fā)明的另一個電子電路，或者另一個數(shù)字部件。當接收時，該電子電路可以被從外部控制，諸如通過主機和/或其它電子電路控制。
[0037]在所述電子電路的實施方式中，所述I/O電路包括I/O單元，該I/O單元包括用于實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的傳遞的邏輯元件。這些邏輯元件的基本形式可以是邏輯部件，諸如0R、AND、N0R、NAND門及其組合。然而，可以另外或者另選地提供驅(qū)動電路。這樣可以解決簡單的通信任務(wù)，諸如提供握手、錯誤處理、數(shù)字信號接收和發(fā)送功能。
[0038]在所述電子電路的實施方式中，所述I/O單元包括處理器。因此可以提供對數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)傳遞的更高級的處理，例如使用嵌入式處理器或其它類型的邏輯元件。
[0039]在所述電子電路的實施方式中，該電子電路包括在ASIC中或者包括ASIC。ASIC被用于專門用途，并且可以相對于適用的音頻元件按照適當?shù)妮^小的物理尺寸、適當?shù)男阅芎瓦m當定位來提供。已經(jīng)開發(fā)了用于提供電子電路的多種芯片設(shè)計選擇，包括專用集成電子電路(ASIC);專用標準產(chǎn)品(ASSP);或者結(jié)構(gòu)化ASIC。
[0040]在所述電子電路的實施方式中，該電子電路還包括隨機數(shù)生成器。該隨機數(shù)生成器可以用于枚舉處理，枚舉處理用于將包括根據(jù)本發(fā)明的電子電路的各個音頻部件標識給主機或其它這種音頻部件。優(yōu)選地，該隨機數(shù)產(chǎn)生器上可用的數(shù)字的大小是根據(jù)針對各個主機預(yù)計的電路的最大數(shù)量而選擇的。因此，生成器地址空間大于按照要構(gòu)建的電子裝置中要包括的裝置的數(shù)量提供的地址的總數(shù)，例如，隨機產(chǎn)生器可以是16位生成器。因此，在枚舉處理期間，即使存在大量的電子電路(例如，超過兩個)，諸如電子裝置中(例如，在印刷電路板上)存在八個電路，各個電子電路向至少一個其它電子電路提供相同的ID號碼的概率也很低。[0041]在該電子電路的另一個實施方式中，所述隨機數(shù)生成器由設(shè)置在所述電子電路中的模擬西格瑪-德爾塔調(diào)制器的輸出端提供。本領(lǐng)域已知其它類型的隨機數(shù)生成器并且也可以采用。使用西格瑪-德爾塔調(diào)制器或偽隨機生成器來提供隨機數(shù)是優(yōu)點，因為這些元件是肯定要提供的，這減少了電子電路中需要的電子元件的尺寸和總數(shù)，這例如在音頻元件的物理尺寸小(諸如MEMS元件)時尤其是優(yōu)點。
[0042]術(shù)語隨機數(shù)生成器的“數(shù)”在此是按照綜合的方式使用的，并且不旨在僅限制于整數(shù)，而是還可以包括字母、符號、機器碼等。
[0043]在另一個實施方式中，所述隨機數(shù)生成器是偽隨機噪聲生成器，其中，所述偽隨機噪聲生成器的初始條件(也稱為種子)由模擬噪聲源控制。這確保偽隨機序列不相關(guān)(uncorrelated),例如,從一個音頻部件到相似類型的音頻部件。這樣，從任意兩個電子電路產(chǎn)生的ID號碼將有很高的概率不同?；谀M噪聲源可以是有利的，這是因為這有利于確保從一個音頻部件到任意其它相似音頻部件的不相關(guān)的隨機過程。根據(jù) 申請人:的經(jīng)驗，包括類似的“隨機”數(shù)生成器的類似部件經(jīng)常在統(tǒng)計上巧合地提供相似的隨機數(shù)結(jié)果。具有模擬噪聲源的部件或者是模擬噪聲源的部件的示例是電阻器和半導(dǎo)體部件，例如，雙極型晶體管、CMOS晶體管、二極管、變?nèi)荻O管等，例如，在音頻部件外部提供或在其內(nèi)部提供。還可以包括如以下提到的DC/AC元件。
[0044]在所述電子電路的實施方式中，所述控制數(shù)據(jù)包括至少一個ID號碼，該至少一個ID號碼包括固定的和/或隨機ID號碼。因而，該電子電路可以用于標識電子電路自身和其配備的音頻設(shè)備。固定ID號碼可以例如在制造期間提供，或者可以在使用期間從主機指派
給裝置。
[0045]在所述電子電路的實施方式中，該電子電路包括:存儲器，該存儲器被配置成存儲至少所述固定ID號碼和/或從所述隨機數(shù)生成器提供的隨機ID號碼。因而，針對關(guān)注的電子電路，特定或隨機ID號碼可以存儲在這個存儲器中?？梢粤磉x地或還能夠存儲其它信息，例如關(guān)于版本、其它音頻部件ID號碼、或者總體上與實現(xiàn)音頻部件和主機之間的通信有關(guān)的全部數(shù)據(jù)，諸如增益設(shè)定、濾波器系數(shù)、關(guān)于麥克風/揚聲器的數(shù)據(jù)或者參數(shù)(諸如生產(chǎn)商的名稱、校準模式靈敏度、生產(chǎn)日期、功耗等)。
[0046]在所述電子電路的實施方式中，該電子電路還包括:轉(zhuǎn)換電路，其用于從PDM數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成模擬信號，或者從模擬信號轉(zhuǎn)換成PDM數(shù)據(jù)流。因此，該電路可以分別適用于麥克風或揚聲器。在所述電子電路的實施方式中，所述轉(zhuǎn)換電路被配置成A/D轉(zhuǎn)換(輸入是模擬，例如針對麥克風元件)或者D/A轉(zhuǎn)換(輸入是數(shù)字，例如針對揚聲器元件)。
[0047]在所述電子電路的實施方式中，所述I/O電路被配置成用于實現(xiàn)所述電子電路和至少一個其它這種電子電路之間的相互通信。因而，現(xiàn)在可以實現(xiàn)兩個或更多個電子電路的組合，諸如兩個電子電路的集合或者組，用于容納兩個或更多個音頻部件或元件，它們例如受到相互增益控制或具有一個相同的ID號碼或ID號碼的兩個集合，這減少了對主機調(diào)節(jié)部件的集合的負擔。可能存在多種枚舉方式，參見下文。
[0048]在另一個方面中，提供了用于從至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)或者向至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的數(shù)字音頻部件，該音頻部件包括:根據(jù)本發(fā)明的至少一個電子電路，其被配置成連接到至少一個主機和/或至少一個其它音頻部件；以及至少一個音頻元件，其連接到所述至少一個電子電路。如上所述，這種數(shù)字音頻部件后向兼容當前的PDM接口。因而，使得能夠通過所述音頻部件提供與當前PDM接口后向兼容的接口，這是因為其具有相同數(shù)量個連接針腳。因而，該音頻部件提供了在麥克風/揚聲器/放大器部件和主機處理器之間和/或在麥克風/揚聲器/放大器部件之間的通信能力。這實際上滿足了市場上的現(xiàn)實需要。
[0049]根據(jù)所述音頻部件的實施方式，所述至少一個電子電路還被配置成用于傳輸要被轉(zhuǎn)換成PDM數(shù)據(jù)流的音頻信號和/或用于接收要被轉(zhuǎn)換成音頻信號的PDM數(shù)據(jù)流。因此，諸如改進的ASIC的相同或連接的電子電路能夠處理控制信號和數(shù)字PDM信號形式的音頻
數(shù)據(jù)信號二者。
[0050]根據(jù)所述音頻部件的實施方式，所述至少一個音頻元件包括揚聲器元件、麥克風元件、放大器元件、處理器元件(諸如主機)以及其任意組合中的至少一個。因而，在此時，假定目前可用的元件以及音頻元件的將來發(fā)展是可用的。因而還預(yù)期可被證實為適用的包括有一個或更多個音頻元件的共模音頻部件。
[0051]根據(jù)所述音頻部件的實施方式，該音頻元件包括MEMS裝置或ECM裝置。因此，可以實現(xiàn)小型化或相對物理尺寸小的裝置或音頻部件，即，在具有小于從Imm到3_的表面積的級別。因此，具有有限數(shù)量個針腳或者腿(總共五個)的PDM接口更好地適用于這種音頻部件。
[0052]根據(jù)所述音頻部件的實施方式，所述音頻部件的L/R連接件可經(jīng)由至少一個DC元件連接到VDD或GND或者能夠被保持浮動，并且所述音頻部件的L/R連接件還可連接到主機的控制數(shù)據(jù)端口和/或連接到至少一個其它這種音頻部件的L/R連接件和/或經(jīng)由至少一個AC元件連接到至少一個電子電路的L/R連接件。該電子構(gòu)造使得單個音頻元件能夠與主機/音頻部件/電子電路進行控制數(shù)據(jù)通信，因為適用于音頻部件的具體應(yīng)用。
[0053]根據(jù)實施方式，提供了根據(jù)本發(fā)明的至少兩個音頻部件的集合或組合，其包括第一音頻部件和第二音頻部件，其中，所述第一音頻部件的L/R連接件可經(jīng)由至少一個第一DC元件連接到VDD，所述第二音頻部件的L/R連接件可經(jīng)由至少一個第二 DC元件連接到GND,所述第一音頻部件的L/R連接件和所述第二音頻部件的L/R連接件塊經(jīng)由至少一個AC元件彼此連接，并且所述第一音頻部件的L/R連接件和所述第二音頻部件的L/R連接件還可連接到所述主機或第三音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
[0054]優(yōu)點包括以下事實，在包括音頻部件的兩個或更多個組合的PCB的生產(chǎn)期間，為了易于在板上組裝，可以將各個音頻部件的各L/R連接預(yù)先連接。兩個或更多個音頻部件可以集總地或單獨地提供，其中集總提供進一步使組裝過程簡單，并且由于兩個L/R連接件彼此連接，使得單獨提供變得可能并且容易。術(shù)語“部件”在此不限于單個殼體，而且應(yīng)用于包括例如兩個或更多個音頻元件(諸如兩個類似的或者不同的這種元件或者)的殼體中的單個音頻部件，或者應(yīng)用于包括與其它電子器件集成的兩個或者更多個元件的PCB。
[0055]根據(jù)實施方式，提供了兩個音頻部件的大量的這種集合。通過將音頻元件或音頻部件以兩個一對地連接，假定使用PDM接口的設(shè)置，兩個部件的每個能夠被單獨標識，因而僅僅通過按照兩個一組提供多個本發(fā)明的音頻部件并與DC/AC元件組合，可得到特定應(yīng)用所需要數(shù)量的音頻部件。
[0056]根據(jù)所述音頻部件的實施方式，提供了一個音頻部件或至少兩個音頻部件，還包括集成的主機，諸如應(yīng)用處理器或CODEC。因而可得到集成的部件，其中一個或兩個音頻元件的音頻接口設(shè)置有集成處理器，其接著可連接到任意的數(shù)字電子電路并且可編程用于其中音頻部件被包括在內(nèi)的特定應(yīng)用。當生產(chǎn)具有多個音頻部件的電子設(shè)備時，通過選擇正確數(shù)量的針腳，可以實現(xiàn)容易的調(diào)整和數(shù)據(jù)通信。
[0057]根據(jù)所述音頻部件的實施方式，所述音頻部件被配置成可連接到主機，所述主機被專門編程為傳遞所述控制數(shù)據(jù)。根據(jù)所述音頻部件的另選實施方式，所述音頻部件被配置成可連接到主機，所述主機不被專門編程為傳遞所述控制數(shù)據(jù)。音頻部件的用戶因此能夠選擇是否希望將主機編程為使得主機能夠從/向各個和/或兩個音頻部件的L/R針腳接收/發(fā)送控制數(shù)據(jù)。因而，甚至未被專門編程的常規(guī)主機也能夠與根據(jù)本發(fā)明的音頻部件協(xié)同使用。這提供了與傳統(tǒng)的不專門編程的主機和/或現(xiàn)有的音頻裝置和電子設(shè)備協(xié)作的非常有用的創(chuàng)造性的接口，這個事實擴展了音頻部件向后適合已有系統(tǒng)/設(shè)備的范圍。例如，如果主機不被專門編程，各個音頻部件發(fā)送自己的唯一 ID號碼。主機將不響應(yīng)于動作，并且不提供任何回答。接著，音頻部件可以被設(shè)置成流傳輸PDM數(shù)據(jù)，例如立即，或者例如在預(yù)設(shè)的偵聽循環(huán)之后，例如最多從32到100個之間的時鐘循環(huán)。
[0058]在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種接口系統(tǒng)，其用于從至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)或者向至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個音頻部件以及包括控制數(shù)據(jù)端口的主機或另一個音頻部件或電子電路，其中用于至少一個音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個DC元件連接到VDD或者GND,或者被保持浮動，并且至少一個音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件連接到主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
[0059]在另一個實施方式中，該接口系統(tǒng)包括各自的音頻部件中的至少兩個音頻元件，所述音頻部件是第一音頻部件和第二音頻部件，其中，所述第一音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個第一 DC元件連接到VDD，所述第二音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個第二 DC元件連接到GND,所述第一音頻部件的L/R連接件和所述第二音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件彼此連接，并且所述第一音頻部件的L/R連接件和所述第二音頻部件的L/R連接件還連接到所述主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
[0060]在另Iv實施方式中，提供了 一種接口系統(tǒng)，該接口系統(tǒng)包括各自的首頻部件中的四個音頻元件，所述音頻部件是第一音頻部件、第二音頻部件、第三音頻部件和第四音頻部件；以及主機，其包括控制數(shù)據(jù)端口，其中，所述第一音頻部件和所述第三音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個DC元件共同連接到VDD，所述第二音頻部件和所述第四音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件共同連接到所述第一音頻部件和所述第三音頻部件的共同L/R連接件，并且所述第二音頻部件和所述第四音頻部件的共同L/R連接件連接到所述主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
[0061]另選地，提供了一種接口系統(tǒng)，該接口系統(tǒng)包括:第一音頻部件、第二音頻部件、第三音頻部件和第四音頻部件中的至少四個音頻元件，其中，所述第二音頻部件和所述第四音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個DC元件共同連接到GND，所述第一音頻部件和所述第三音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件共同連接到所述第二音頻部件和所述第四音頻部件的共同L/R連接件，并且所述第一音頻部件和所述第三音頻部件的共同L/R連接件連接到所述主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
[0062]因而，提供了一種簡單且通用的總線，其利用比例如SUMbus接口低的電力，因為不需要額外的針腳而與PDM接口后向兼容，除了添加的各個音頻部件，可以使用僅僅兩個另外的例如外部部件和一個數(shù)字I/O來提供，并且實現(xiàn)了容易的枚舉處理。此外，任意的適合數(shù)量個音頻部件可以附接到使用本發(fā)明的系統(tǒng)的主機。
[0063]在AC元件的電抗(即電容值或電感值、DC元件的電阻值和頻率成分)之間進行折中不是簡單任務(wù)，例如，如果從通信接口抽取電流。當使用L/R連接件提供這種控制數(shù)據(jù)針腳時，已經(jīng)實現(xiàn)L/R針腳不正反應(yīng)而被分別直接連結(jié)到GND或VDD，之間沒有電阻性/電抗性元件，這是因為這趨于將PDM通信針腳短路。這種上拉/下拉電阻性元件可以從針腳外部提供，或者可以附加或另選地在內(nèi)部提供，例如，在電子電路自身內(nèi)的針腳內(nèi)部。
[0064]意圖是經(jīng)由諸如電阻器的DC元件將L/R連接到VDD或GND，并且經(jīng)由諸如電容器的AC元件將L/R連接件、主機的輸入/輸出耦接到一起。結(jié)果是僅添加了幾個額外的外部部件。此外，實現(xiàn)了枚舉處理，其在沒有任何附加針腳的情況下實現(xiàn)唯一地標識部件的物理連接。
[0065]此外，可以容易且簡單地添加更多的單個或成對的麥克風或揚聲器或放大器或主機部件或元件，而無需向接口系統(tǒng)添加其它額外的電子器件(諸如電容器或電阻器等)。
[0066]一個優(yōu)點是音頻設(shè)備可用作自治系統(tǒng)，不需要主機來相互通信。
[0067]在所述接口系統(tǒng)的另一個實施方式中，所述主機別被專門編程或不被專門編程為傳遞所述控制數(shù)據(jù)。因此，音頻部件進入PDM后向兼容模式。
[0068]在所述接口系統(tǒng)的另一個實施方式中，所述至少一個DC元件和/或至少一個AC元件是截止濾波器。因而，包括AC和DC元件，諸如，例如，C、(L)、R和功耗的截止濾波器參數(shù)可以適當?shù)剡x擇以提供穩(wěn)定的控制數(shù)據(jù)傳輸(發(fā)送或接收)。
[0069]在另一個實施方式中，該系統(tǒng)還包括偏置控制或塊。具體地，當服務(wù)例如兩個類似或不同的音頻部件或元件時，該系統(tǒng)可以被配置成用于在L/R針腳上在控制數(shù)據(jù)線上提供I/O數(shù)據(jù)，L/R針腳被配置成用于與目前針對數(shù)字邏輯電子電路(諸如主機控制器)的可用的I/O電壓標準協(xié)作。
[0070]在另一個方面中，提供了用于從至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)或向至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的方法，該方法包括:提供根據(jù)本發(fā)明的至少一個電子電路，所述方法包括將所述至少一個電子電路連接到所述至少一個音頻元件因而提供至少一個數(shù)字音頻部件，提供接收VDD電勢的VDD連接件，提供接收數(shù)值低于所述VDD電勢的電勢的GND連接件，提供接收具有高部分和低部分的時鐘信號的CLK連接件，提供向或從所述至少一個音頻元件或者向或從主機和/或另一個這種電子電路傳遞所述PDM數(shù)據(jù)的DATA連接件，提供接收指定是否與所述時鐘信號的所述高部分或所述低部分大致同步地傳遞DC電勢的L/R連接件，以及還提供經(jīng)由所述L/R連接件傳遞所述控制數(shù)據(jù)的I/O電路。
[0071]在該方法的另一個實施方式中，該方法還包括:將所述至少一個電子電路或數(shù)字音頻部件的L/R連接件連接到包括控制數(shù)據(jù)端口的主機或另一個音頻部件或電子電路。
[0072]在該方法的另一個實施方式中，該方法還包括:將所述至少一個電子電路或所述至少一個音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個DC元件連接到VDD或GND或者將其保持浮動，以及經(jīng)由至少一個AC元件將所述至少一個電子電路或所述至少一個音頻部件L/R連接件連接到主機或另一個音頻部件或另一個電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
[0073]在該方法的另一個實施方式中，該方法還包括:提供第一音頻部件和第二音頻部件至少兩個音頻部件，將所述第一音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個第一 DC元件連接到VDD,將所述第二音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個第二 DC元件連接到GND，將所述第一音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件彼此連接，以及將所述第一音頻部件的L/R連接件或所述第二音頻部件的L/R連接件連接到所述主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
[0074]在該方法的實施方式中，該方法包括截止濾波。在該方法的實施方式中，該方法包括所述控制數(shù)據(jù)的偏置控制。
[0075]在該方法的另一個實施方式中，對各個控制數(shù)據(jù)針腳進行介質(zhì)訪問控制，例如1-持續(xù)載波偵聽多路感測(CSMA)，其是一種概率性的介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議，在該協(xié)議中，在共享傳輸介質(zhì)(諸如電力總線)上進行傳輸之前，例如單個節(jié)點(比特)驗證是否不存在其它業(yè)務(wù)流。因為其簡單，所以可以是有利的。執(zhí)行CSMS是有利的，以確保多個單元不在同時發(fā)送。
[0076]在該方法的另一個實施方式中，還對所述控制數(shù)據(jù)進行錯誤校驗。因而，增加了諸如主機的接收單元將因此最終接收到正確數(shù)據(jù)的概率。
[0077]在該方法的另一個實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的電子電路生成隨機和/或固定的ID號碼，并且將這個ID號碼經(jīng)由L/R連接件發(fā)送到主機或另一個音頻部件或另一個電子電路。在本發(fā)明的有利的實施方式中，這是在加電之后且在所述音頻元件或部件中的至少一個的PDM音頻信號操作之前進行的。優(yōu)點在于在包括音頻部件的電子裝置的啟動期間，主機或其它處理器(例如中央處理器)可以迅速地(例如在約幾毫秒之后)并且正確地被通知哪種類型的部件就緒并且可用。
[0078]在該方法的另一個實施方式中，在地址沖突的情況下，該主機重復(fù)該處理直至與所述主機通信的全部音頻部件被提供音頻部件專用唯一號碼為止。這也可以由音頻部件自身或由另一個音頻部件和/或電子電路進行。在該方法的另一個實施方式中，各個音頻部件專用唯一號碼被存儲在所述電子電路的存儲器中。
[0079]在該方法的另一個實施方式中，全部音頻部件由被調(diào)整以進行時鐘控制的主機或音頻部件或電子電路同步地時鐘控制。這使得隨后進行的信號處理變得容易，并且減少了處理從音頻部件接收到或向音頻部件發(fā)送的音頻數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)所需要的處理單元的數(shù)量。
[0080]在該方法的另一個實施方式中，對各個單獨的音頻部件和/或音頻部件的各個集合進行增益控制。這實現(xiàn)了自動電平控制(ALC)和模擬混合，例如由一個主機針對多個音頻部件進行，或者由一個主機針對單個音頻部件進行(當各音頻部件已經(jīng)分別向該主機進行了標識時是可能的)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0081]為了更完整地理解本公開，將參照以下詳細描述和所附的示意附圖，其中，相同的附圖標記表示相同部件:
[0082]圖1A示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的音頻部件的側(cè)視圖，該音頻部件包括電子電路和MEMS麥克風元件，
[0083]圖1B示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的麥克風部件，該麥克風部件包括MEMS麥克風元件和電子電路，并且被構(gòu)造成可使用五個PDM接口針腳DATA、L/R、CLK, VDD和GND連接到主機，
[0084]圖1C示出在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的PDM流中時鐘控制的數(shù)據(jù)線，
[0085]圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電子設(shè)備中的不同部件的示例性設(shè)置的圖，
[0086]圖3示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于流傳輸PDM數(shù)據(jù)的音頻部件的物理層，
[0087]圖4示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于流傳輸PDM數(shù)據(jù)的音頻部件的物理層，其中該系統(tǒng)還包括沒有使能的BIAS塊，
[0088]圖5示出圖4中示出的實現(xiàn)匯和源使能的BIAS塊的示例，
[0089]圖6示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于流傳輸PDM數(shù)據(jù)的接口系統(tǒng)的物理層，其中該部件還包括使能的BIAS塊，
[0090]圖7示出作為時間的函數(shù)的控制數(shù)據(jù)電壓的圖，其描述了接口系統(tǒng)的加電階段、枚舉處理階段、以及就緒或操作階段，
[0091]圖8A示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的麥克風部件，其包括根據(jù)本發(fā)明實施方式的被配置成可連接到主機或者另一個音頻部件的電子電路，
[0092]圖SB示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的揚聲器部件，其被配置成可連接到主機或另一個首頻部件，
[0093]圖9示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的總共四個麥克風部件，它們可連接到根據(jù)本發(fā)明實施方式的接口系統(tǒng)中的主機，以及
[0094]圖10示出具有CLK層、DATA比特層和編碼比特層的數(shù)據(jù)鏈路層的幀設(shè)置。
[0095]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，附圖中的要素為了簡化和清楚的目的而例示。此外，還應(yīng)理解，可以按照特定的發(fā)生順序描述或描繪特定動作和/或步驟，但是本領(lǐng)域技人員將理解實際不要求這種關(guān)于順序的特定性。
【具體實施方式】
[0096]盡管本公開易于進行各種修改和變型，在附圖中通過示例示出特定實施方式，并且這些實施方式將在此詳細描述。然而，應(yīng)理解的是，本公開不旨在將本發(fā)明限制于所描述的具體形式，相反，本發(fā)明意在覆蓋落入由所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的全部修改、替換和等同。
[0097]如上所述，SUMbus是比PDM接口更復(fù)雜的接口方案，需要針對連接到這個總線的各個麥克風對的數(shù)據(jù)針腳以及用于標識各個特定麥克風的一個額外針腳。PDM接口(S卩，目前用于音頻應(yīng)用的脈沖密度調(diào)制接口)不支持這種麥克風通信。
[0098]數(shù)字PDM比特流通過例如德爾塔-西格瑪調(diào)制的處理從模擬信號編碼。這個處理使用根據(jù)模擬信號的振幅來產(chǎn)生I或O的一位量化器。I或O對應(yīng)于全尺寸(full scale)信號。
[0099]為了使處理器或主機理解交替的比特屬于哪個麥克風部件，麥克風部件的時鐘(經(jīng)常是串行端口運行的時鐘的二分之一)連接到主機的串行端口幀同步針腳，并且串行端口運行于非幀模式。串行端口從麥克風部件的時鐘的第一上升沿開始接收數(shù)據(jù)，這將是來自其L/R選擇針腳被短接到VDD的麥克風部件的數(shù)據(jù)。這意味著該麥克風部件在時鐘的上升沿驅(qū)動數(shù)據(jù)。因此，在全部情況下，數(shù)據(jù)緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)流從來自這個麥克風部件的數(shù)據(jù)開始，并且軟件例程被寫為使得來自不同麥克風部件的數(shù)據(jù)被單獨處理。[0100]參見圖1A，麥克風部件包括諸如MEMS麥克風元件和電子電路的音頻部件110，其中以物理側(cè)圖示出MEMS麥克風元件，其中在包括電路的小尺寸芯片中設(shè)置底孔麥克風110，以使得組合的音頻部件110集成在PCB上或者以其它方式設(shè)置在PCB上并且傳遞PDM風格的音頻數(shù)據(jù)。由于大小有限，有限數(shù)量的連接件或針腳可應(yīng)用于這種音頻部件。MEMS麥克風元件包括基底和布置在基底上的第一例如隔膜結(jié)構(gòu)102。第二結(jié)構(gòu)118布置在第一結(jié)構(gòu)上并且第二結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成形成第一腔室并且具有附接到第一結(jié)構(gòu)的至少一個側(cè)壁。至少一個MEMS100布置在所述腔室中并且穿過所述側(cè)壁形成第一聲學(xué)端口 120。第一聲學(xué)端口 120提供允許聲能進入MEMS音頻元件以被音頻電路處理的通道。MEMS麥克風部件110可以包括單個MEMS元件或雙MEMS元件并且還包括電子電路114。MEMS麥克風部件或其組件在日常術(shù)語中經(jīng)常被稱為“MEMS”，但是在此為了避免混淆將稱為MEMS麥克風部件。
[0101]圖1B示出根據(jù)應(yīng)用PDM接口的現(xiàn)有技術(shù)的音頻部件，該PDM接口(包括MEMS麥克風元件和ASIC形式的電子電路，總共包括五個針腳):VDD、DATA、CLK, L/R和GND針腳，并且在DATA針腳上提供包含音頻或聲音內(nèi)容的數(shù)字I3DM信號。
[0102]在圖1C中，作為示例，示出現(xiàn)有技術(shù)MEMS麥克風部件的調(diào)制后的PDM數(shù)據(jù)和CLK，該MEMS麥克風部件要通過主機或者處理器上的串行端口被連接到主機或處理器。該麥克風可以基于L/R針腳的邏輯電平在時鐘的上升沿或下降沿驅(qū)動PDM數(shù)據(jù)。通過向麥克風部件和串行端口提供在I到4MHz的范圍內(nèi)的相同時鐘并且從串行端口接收PDM數(shù)據(jù)到處理器中并且同時保持L/R針腳連結(jié)到GND或者VDD，執(zhí)行了單個麥克風部件的對接。為了將兩個這種麥克風部件連接到單個串行端口數(shù)據(jù)線，一個麥克風部件的L/R針腳可以被直接接地。另一個麥克風部件的L/R針腳則直接連結(jié)到VDD。這確保了麥克風部件在時鐘的相反邊沿驅(qū)動數(shù)據(jù)。為了使串行端口從兩個麥克風部件接收數(shù)據(jù)，可以按照在串行端口運行的時鐘的速度的二分之一來對麥克風部件進行時鐘控制。麥克風部件相對于饋送到其的時鐘來調(diào)制音頻信號。對于雙麥克風部件接口，接收緩沖器內(nèi)部的數(shù)據(jù)將被逐個比特地交織。這意味著每個相間的比特屬于同一個麥克風部件?，F(xiàn)有技術(shù)中由麥克風部件相對于時鐘來驅(qū)動的數(shù)據(jù)的定時是根據(jù)PDM接口針腳的一個用途而基于麥克風部件的L/R針腳的。如果L/R針腳連結(jié)到GND針腳，則在時鐘的上升沿上驅(qū)動數(shù)據(jù)。如果L/R針腳連結(jié)到VDD針腳，則在時鐘的下降沿上驅(qū)動數(shù)據(jù)。
[0103]在圖2中，示出了電子音頻設(shè)備，例如PDA，其包括多個音頻元件，諸如數(shù)字或模擬揚聲器、耳機和麥克風。
[0104]在根據(jù)提供下面描述的另選接口系統(tǒng)的本發(fā)明的系統(tǒng)中，可以使用根據(jù)本發(fā)明的一個或更多個電子電路、根據(jù)本發(fā)明的輔助音頻部件來有利地裝配或更新所述設(shè)備。
[0105]提供了應(yīng)用從至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)或向至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的電子電路。所述電子電路包括:用于接收VDD電勢的電源連接件，在此稱為VDD連接件；用于接收數(shù)值低于所述VDD電勢的電勢的地連接件，在此稱為GND連接件；用于接收具有至少高部分和低部分的時鐘信號的時鐘連接件，在此稱為CLK連接件；用于向或從主機和/或另一個這種電子電路傳遞PDM格式的所述音頻數(shù)據(jù)的DATA連接件；以及用于接收指定是否與所述時鐘信號的所述高部分或所述低部分大致同步地傳遞的DC電勢的L/R連接件。所述電子電路還包括I/O電路，其被構(gòu)造成經(jīng)由所述L/R連接件來傳遞控制數(shù)據(jù)。所述控制數(shù)據(jù)可以是數(shù)字數(shù)據(jù)，其適于使主機或另一個部件可以能夠解析這些數(shù)據(jù)，例如諸如標識音頻部件的數(shù)字ID號碼，和/或可以是用于拉或推主機命令的邏輯信號，和/或可以是如本領(lǐng)域已知的被認為在其它方面改進與主機或其它部件的通信的數(shù)字信息。
[0106]用于從至少一個音頻部件流傳輸PDM數(shù)據(jù)或向至少一個音頻部件流傳輸PDM的數(shù)字音頻部件包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個電子電路，該至少一個電子電路被構(gòu)造成可連接到主機和/或至少一個其它音頻部件，并且其中，所述至少一個音頻元件連接到所述電子電路以發(fā)送要轉(zhuǎn)換成PDM數(shù)據(jù)流的音頻信號和/或以接收要轉(zhuǎn)換成音頻信號的PDM數(shù)據(jù)流。
[0107]用于從至少一個音頻部件流傳輸PDM數(shù)據(jù)或向至少一個音頻部件流傳輸PDM的接口系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個音頻部件,還包括主機,該主機包括控制數(shù)據(jù)端口，其中，至少一個音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個DC元件連接到VDD或GND，并且第一音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件連接到主機的控制數(shù)據(jù)端口。
[0108]因此，L/R針腳在一個實施方式中連接到截止濾波器，以如在圖1可見的那樣穩(wěn)定電壓電勢Vo。該接口系統(tǒng)的特征在于物理層以及數(shù)據(jù)鏈路層，如以下討論的那樣。
[0109]在圖3中示出了實施方式的物理層，其中，通過經(jīng)由外部DC元件(電阻器R，被稱為具有預(yù)定電阻值的上拉電阻器)將L/R針腳連接到比GND高的電勢VDD，將L/R針腳拉高到Vo。另選地，L/R針腳可以保持浮動或者通過經(jīng)由相同或不同值的電阻器R(因而稱為下拉電阻器)連接到電勢GND而被拉低。從圖3的電路圖可見，將L/R連接件直接連結(jié)到GND或VDD是不利的，因為這將導(dǎo)致這個針腳的短路，即，實際上將通信通道短路。
[0110]在圖3中，被拉高的麥克風元件I/O通過AC元件連接到主機(未示出)的COM端口。AC元件是電容式元件，S卩，具有預(yù)定電容值和/或電感值的外部電容器C。因而，用于發(fā)送或者接收控制數(shù)據(jù)的通信接口將發(fā)送的序列疊加在L/R針腳處的DC電平上。
[0111]因而，圖3示出了具有時間常數(shù)和截止頻率的截止濾波器。為了確定或選擇電抗的值(即，電容C和電阻(即電阻值R))，針對系統(tǒng)需要進行一些考慮:a)當通過VDD或GND或其它電勢將L/R針腳拉到Vo時的靜電流消耗A，b)針對系統(tǒng)選擇的用于穩(wěn)定L/R值的啟動時間，即，在加電之后的啟動時間，以及c)得到的根據(jù)針對系統(tǒng)和/或針對到或從主機的通信COM可能或期望的總線應(yīng)用和通信速度的截止濾波器頻率。
[0112]圖3所示的電容c是經(jīng)常與這種數(shù)字電子電路關(guān)聯(lián)的寄生電容的指示(例如，當設(shè)置在板上時)，該c通?？梢栽趶募s10到約500pF的量級。
[0113]用于提供這種截止濾波器的典型值可以是低于100毫安的量級的電流消耗，優(yōu)選地低于50毫安，最優(yōu)選地大約5到10毫安?？梢愿鶕?jù)應(yīng)用來選擇啟動時間，例如，為了協(xié)調(diào)啟動時間以對應(yīng)于應(yīng)用于主機的啟動時間，例如使得來自音頻部件的第一信號在主機已經(jīng)加電之前、同時或之后到達主機。用于穩(wěn)定L/R電勢值的啟動時間改變，但是可以在經(jīng)常小于100毫秒的量級。這種總線的所選擇的得到的頻率成分可以在大約IOOkHz的量級。
[0114]截止濾波器的示例值:對應(yīng)于A的值，可以按照以下選擇啟動時間、C和R，以提供圖3所示的截止濾波器:電流消耗10毫安、啟動時間從約5到10毫秒。通過C和R穩(wěn)定的截止濾波器頻率優(yōu)選地不高，其允許總線通信，因此使用在大約IOkHz的截止作為示例。這得到例如100千歐姆的上拉/下拉電阻器R值，如果總線的信號值的峰對鋒值等于VDD，得到對應(yīng)于大約VDD/2的最大功率消耗。因此如果VDD = 1.8V，則電流消耗是9毫安。如果選擇了較小的信號擺動，則得到較低的電流消耗。如果截止頻率選擇為1kHz，則這得到電容值1.6nF。濾波器的時間常數(shù)則將是IOOkHzX 1.6nF = 160毫秒。對于I %的穩(wěn)定誤差，這表示得到的穩(wěn)定時間將是約737微秒，即，穩(wěn)定時間和截止頻率這兩者將低約兩個十位(decade)。
[0115]如本領(lǐng)域已知的，多個其它方案，可應(yīng)用于浮動或拉動L/R針腳，例如，通過其它濾波器類型和/或信號控制電路。然而，提供這種簡單而有效的截止濾波器以減少部件和設(shè)備生產(chǎn)成本并且同時仍然提供在例如音頻部件和主機之間的先進的數(shù)據(jù)傳遞可以是有利的。
[0116]因為濾波器的這種AC耦合趨于去除DC值并且將COM信號VDD/2的中心定在VDD或GND，在接口系統(tǒng)的實施方式中，接口系統(tǒng)還包括偏置控制或者塊，當例如設(shè)置兩個音頻元件在一個部件內(nèi)或者兩個單獨音頻部件均包括一個音頻元件時，這是優(yōu)選的。這是為了以標準主機能夠讀取的形式提供COM信號，即標準數(shù)字I/O信號或全尺寸信號。
[0117]圖4至圖7示出了在兩個音頻部件(例如，類似的音頻部件MIClL和MIC1R)之間如何可以構(gòu)造這種偏置構(gòu)造的示例。
[0118]圖4在其下部示出了來自MIClL的COM信號在截止濾波器之后如何移位VDD/2，以VDD為中心而不是以VDD/2為中心。使用接收端中的上拉電阻器Rpu，DC電勢在此被拉向VDD。如在圖4的上部所示，設(shè)置了偏置塊VDD/2，但是其未被使能(如圖所示，開關(guān)SI保持開路)。提供這種偏置控制的其它方式是本領(lǐng)域已知的，例如，使用純電阻性部件。
[0119]在此情況下，如圖5所示，如在圖的上部所示，提供了偏置塊圖要素，其包括例如在圖的下部描述的元件。該偏置塊包括由低頻回路控制的電壓控制電流源。差分換能級Gm將VDD/2與輸出的低通濾波后的版本進行比較，并且因而相應(yīng)地調(diào)節(jié)電壓到Gm級，其將匯或源電流。例如，可用RC濾波器提取總線的DC值，Cbias和Rbias，該時間常數(shù)被選擇為大以不影響總線上的COM信號傳遞。偏置塊移位到匯或源電流的能力可以由在Gm級上分別插入在VDD和GND之間的開關(guān)S2和S3控制。例如，如果偏置塊要處于源模式，諸如如果總線利用外置電阻器被拉到地電勢，則開關(guān)S2可以閉合并且開關(guān)S3可以打開。在匯模式的情況下，相反的應(yīng)用。
[0120]在通過閉合開關(guān)Si實現(xiàn)這種偏置塊期間，參見圖6，在圖的下部示出，當通過閉合開關(guān)Si將偏置塊使能時，在接收端的信號COM如何移位從而以大約VDD/2為中心。在上拉電阻器添加到總線的情況下，接著偏置塊被設(shè)置在匯模式。在相反情況下，在添加下拉電阻器的情況下，接著偏置塊被設(shè)置在源模式。這個構(gòu)造確保多個偏置塊可并行地耦合而不造成沖突。
[0121]在圖7中示出來自設(shè)置有被使能的偏置塊的系統(tǒng)(即，SI閉合)在接收端的總線上的COM信號如何隨著時間變化。首先，存在從TO開始的短周期，其中音頻部件加電。Tl之后是針對兩個元件/部件提供L/R選擇的階段，在此周期中，偏置塊已經(jīng)被使能，接著在T2，進入枚舉處理階段，并且在T4之后總線最終準備好發(fā)送/接收COM信號或多個COM信號。根據(jù)部件、主機或者PDM數(shù)據(jù)內(nèi)容的類型，可以適當選擇Tl、T2、T3和T4，并且可以在約Ims到IOOOms的量級，諸如100毫秒。
[0122]在圖8A和圖8B中示出根據(jù)本發(fā)明的示例性音頻部件，分別是麥克風部件IOA和揚聲器部件10B。在圖8A中，麥克風部件IOA包括麥克風元件12和根據(jù)本發(fā)明的電子電路14A，提供如以上限定的五個針腳連接件VDD、DATA、CLK、L/R和GND針腳，并且在DATA針腳上提供包含音頻或聲音內(nèi)容的數(shù)字PDM信號。在圖8B中，揚聲器部件IOA包括揚聲器元件16和根據(jù)本發(fā)明的電子電路14B，提供如以上限定的五個針腳連接件VDD、DATA、CLK、L/R和GND針腳，并且在DATA針腳上提供包含音頻或聲音內(nèi)容的數(shù)字PDM信號。PDM信號在此是從主機到DATA針腳接收的，與圖8A相反，其中PDM信號從DATA信號發(fā)送到主機。
[0123]在圖8A中，根據(jù)本發(fā)明的電子電路14A (在有利的實施方式中包括ASIC)包括與麥克風元件12的第一輸出腳連接的充電泵142、與麥克風元件12的第二輸出腳連接的放大器144A，以從麥克風元件12提供模擬信號的進入點。該電子電路還包括A/D轉(zhuǎn)換器(諸如西格瑪-德爾塔調(diào)制器146)，其連接到放大器144以將來自麥克風元件12的輸出模擬信號轉(zhuǎn)換成從DATA針腳流傳輸?shù)街鳈C(未示出)的數(shù)字PDM信號。協(xié)議塊150在實施方式中包括存儲器152和隨機數(shù)生成器154。塊150經(jīng)由I/O端口被連接到L/R針腳上的控制數(shù)據(jù)，并且因而被構(gòu)造成用于控制數(shù)據(jù)通信，例如，接收和/或發(fā)送來自主機(未示出)或根據(jù)本發(fā)明的其它音頻部件的控制數(shù)據(jù)。
[0124]在圖8B中，根據(jù)本發(fā)明的電子電路14B (在有利的實施方式中包括ASIC)包括預(yù)放大器144B,其與揚聲器兀件16的第一輸入腳和第二輸入腳連接以提模擬信號到揚聲器元件16的離開點。該電子電路還包括D/A轉(zhuǎn)換器148，其連接到預(yù)放大器144B以將輸入的前往揚聲器元件16的并且通過DATA針腳從主機提供給揚聲器部件/電子電路的流數(shù)字PDM信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。如圖8A中那樣，協(xié)議塊150在實施方式中包括存儲器152和隨機數(shù)生成器154。塊150通過I/O端口被連接到L/R針腳上的控制數(shù)據(jù)，并且因而被構(gòu)造成用于控制數(shù)據(jù)通信，例如，接收和/或發(fā)送來自主機(未示出)或者根據(jù)本發(fā)明的其它音頻部件的控制數(shù)據(jù)。
[0125]在圖9中示出了實施方式的示意圖，其中本發(fā)明的電子電路和/或音頻部件連接在音頻部件系統(tǒng)中。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將音頻部件的兩個集合的組合(例如，四個類似的數(shù)字微型麥克風部件)連接到主機。
[0126]圖9示出了例如在第一組合集合中，根據(jù)本發(fā)明的相似類型的麥克風部件MIClL和MIC2R被組合用于將來自各個部件的PDM數(shù)據(jù)流傳輸?shù)街鳈C(未示出)上的公共DATAl端口上。在第二組合集合中，根據(jù)本發(fā)明的相似類型的麥克風部件MIC3L和MIC4R被組合用于將來自各個部件的PDM數(shù)據(jù)流傳輸?shù)酵粋€或另一個主機(未示出)上的公共DATA2端口上。根據(jù)L/R針腳選擇，PDM數(shù)據(jù)被流傳輸?shù)街鳈C。使用公共DC元件R，部件MIClL和MIC3L的L/R針腳分別被拉到公共第一電勢VDD。此外，在AC元件(電容性元件C)的第一側(cè)(連接到第一電勢VDD的相反側(cè))，部件MIC2R和MCI4R的L/R針腳分別被拉到公共第二電勢。這實際上提供截止濾波器構(gòu)造。通過在所提供的L/R針腳中的每一個上提供控制數(shù)據(jù)，這種構(gòu)造允許控制數(shù)據(jù)由各個音頻部件單獨地發(fā)送并且由主機接收(或者允許控制數(shù)據(jù)由主機發(fā)送并由各個音頻部件單獨地接收)以進一步處理。因此，這個系統(tǒng)構(gòu)造允許主機與各個音頻部件之間的單獨數(shù)據(jù)通信。還應(yīng)注意的是，可以將希望很多其它音頻部件5...N添加到系統(tǒng)，只要系統(tǒng)中的主機或多個主機上存在N個信號數(shù)據(jù)端口或數(shù)據(jù)端口(DATA N)。當組裝音頻系統(tǒng)時，這相應(yīng)地要求設(shè)備生產(chǎn)商進行最少量的連接操作，諸如焊接操作。并且，外部電子AC和DC元件在市場上容易得到。另選地或附加地，可以提供本領(lǐng)域已知的提供這種穩(wěn)定拉動電勢到不同電平的其它濾波裝置。
[0127]實際上，通過本發(fā)明，提供了一種另選的PDM接口，S卩，目前應(yīng)用的PDM接口的擴展，其通過根據(jù)本發(fā)明的電子電路實現(xiàn)，其中，L/R連接件也用作通信接口，同時使音頻部件向后兼容目前的PDM接口標準。當前PDM接口通過將L/R連接到VDD或GND來工作。將L/R連接用于控制數(shù)據(jù)的這種用途允許例如麥克風部件的音頻部件與相關(guān)技術(shù)PDM接口向后兼容。向后兼容可以被理解為表示在幾乎不修改或不修改的情況下，根據(jù)本發(fā)明的電子電路或音頻部件可與實現(xiàn)已知的PDM接口的非本發(fā)明的音頻部件(即，它們在它們的L/R針腳上不發(fā)送控制數(shù)據(jù))一起協(xié)作。
[0128]多個音頻部件和單個主機可以使用相同協(xié)議在串行總線上通信，其中，一個或更多個部件和主機總體上被稱為通信單元。任何兩個單元可以使用點對點通信來直接通信，其中，總線上的各單元具有該單元的唯一地址，諸如部件可以被指派例如地址1...14，并且主機被指派地址0，其中，地址在枚舉期間被指派給部件，參見下文。因而，利用廣播(例如，地址15用于指示這個)，任何單元可立即與全部其它部件通信。
[0129]根據(jù)期望的應(yīng)用，可以作為根據(jù)本發(fā)明的音頻部件的一部分的音頻元件的其它示例包括(但是不排他)揚聲器元件、接收器元件、基于MEMS的硅接收器元件、雙接收器元件、駐極體麥克風元件、動態(tài)麥克風元件、基于MEMS的硅麥克風元件、雙麥克風元件、組合的麥克風和接收器元件。根據(jù)期望的應(yīng)用，根據(jù)本發(fā)明的電子電路可以是集成電子電路(IC)，例如任何適當類型的ASIC，或者可以包括放大器、電容器、電阻器、電感器或者其它無源元件的選擇、數(shù)字1/0端口、D/A和A/D轉(zhuǎn)換器、邏輯端口、可編程元件等中的至少一種或其組合。應(yīng)理解的是，一個或更多個音頻元件和一個或更多個電子元件可以包括在根據(jù)本發(fā)明的音頻部件中。音頻元件和電子電路可以集成在單個芯片中。另選地，音頻元件可以通過導(dǎo)線或焊接或以本領(lǐng)域已知的其它方式連接到電子電路。
[0130]在圖10中示出了如何可以實施根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電子電路的數(shù)據(jù)鏈路層中的控制數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)的示例和方法，其中，提供用于用信號通知幀的開始的8比特的標記或報頭、用于地址、控制和數(shù)據(jù)的8比特的有效載荷、以及用于錯誤檢測的8比特的CRC，如此處描述的。
[0131]執(zhí)行線路編碼，因為幀數(shù)據(jù)要通過例如物理層中的電容器發(fā)送。幀數(shù)據(jù)中的任何DC信號成分(低頻成分)可以被去除以避免基線漂移。這是通過使用以下中的一個方案對幀數(shù)據(jù)編碼來實現(xiàn)的:較復(fù)雜的8B/10B編碼或曼徹斯特編碼。
[0132]8b/10b是線路碼(line code)，其將8比特符號映射到10比特符號以實現(xiàn)DC平衡和有限差異，并且仍提供足夠的狀態(tài)變化以允許合理的時鐘恢復(fù)。這表示在至少20比特的串中的I和O的計數(shù)之間的差異不超過2，并且一行中不存在超過五個I或O。這有助于減少對用于傳遞信號的信道的較低帶寬限制的需求。
[0133]曼徹斯特編碼(也稱為相位編碼或PE)是線路編碼，其中，各個數(shù)據(jù)比特的編碼具有至少一個變化且占據(jù)相同的時間。因此沒有直流分量，并且自計時，這意味著可以電感或電容耦合，并且可從編碼數(shù)據(jù)恢復(fù)時鐘信號。
[0134]載波偵聽多路感測(CSMA)是概率介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議，其中，在共享的發(fā)送介質(zhì)(諸如電力總線或電磁頻譜的帶)上進行傳輸之前，節(jié)點驗證不存在其它業(yè)務(wù)流?！拜d波偵聽”描述發(fā)射器在嘗試發(fā)送之前使用來自檢測到載波的接收器的反饋的事實。也就是說，發(fā)射器在嘗試發(fā)送之前嘗試檢測來自其它站的編碼信號的存在。如果感測到載波，則所述站在發(fā)起自己的傳輸之前等待正在進行的傳輸完成。“多路”描述多個站在介質(zhì)上發(fā)送和接收的事實。一個節(jié)點的傳輸通常被使用該介質(zhì)的全部其它站接收。[0135]在根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方式中，進行介質(zhì)訪問控制，例如，1-持續(xù)CSMA。這在這里是有吸引力的，因為其簡單。進行CSMS是有利的，以確保單元不在同時發(fā)送控制數(shù)據(jù)。
[0136]多個單元使用單個線路(例如方便地使用已有的L/R針腳)一起通信。這是有利的，因為任何單元可以在沒有整體協(xié)調(diào)的情況下在任何時間發(fā)起傳輸。為了使得事情簡單，不使用諸如針對SLIKbus標準中提供的時分復(fù)用(TDM)，否則其還可應(yīng)用于此。然而，在此是方便但不是必須的，因為控制數(shù)據(jù)(基于事件)和音頻數(shù)據(jù)(實時流傳輸)不被混合在單條總線上。
[0137]可以進行循環(huán)冗余校驗(CRC)，其為錯誤檢測碼，被設(shè)計用于檢測對原始計算機數(shù)據(jù)的意外改變，并且通常用于數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和存儲裝置，諸如硬盤驅(qū)動器。支持CRC的部件針對要發(fā)送或存儲的各個數(shù)據(jù)塊計算短的固定長度的二進制序列，稱為校驗值或(不恰當?shù)?稱為CRC，并且將其附加至數(shù)據(jù)，形成碼字。當碼字被接收或讀取時，部件將其校驗值與根據(jù)數(shù)據(jù)塊新計算的校驗值比較，或者等效地對整個碼字執(zhí)行CRC并將得到的校驗值與預(yù)期的殘留常數(shù)比較。如果校驗值不匹配，則塊包含數(shù)據(jù)錯誤并且該部件可以進行校正動作，諸如重讀取或者請求再次發(fā)送該塊，否則假定數(shù)據(jù)無錯誤(盡管可能在很小的概率包含未檢測到的錯誤)；這是錯誤校驗的基本性質(zhì)。
[0138]在根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方式中，還對控制數(shù)據(jù)進行錯誤校驗。在圖10中示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電子電路的控制數(shù)據(jù)的幀結(jié)構(gòu)以及方法，其中，提供了用于用信號通知幀的開始的8比特的標記或者報頭，用于地址、控制和數(shù)據(jù)的8比特的有效載荷以及用于錯誤檢測的8比特的CRC。通過使用幀的CRC字段檢測到錯誤。RX在接收到的幀中進行錯誤校驗并且如果所述幀包含錯誤則忽略該接收到的幀。接收單元與發(fā)送單元感測到相同的信號，其中，只要檢測到錯誤，發(fā)送單元就將重新發(fā)送。因此，接收單元將最終接收到正確的數(shù)據(jù)。另選的或其它錯誤校驗可以在系統(tǒng)上進行并且按照根據(jù)本發(fā)明的方法進行。
[0139]總線上的全部音頻部件可以被主機同時時鐘控制，其中，從主機時鐘(SCK)以整數(shù)比導(dǎo)出傳輸時鐘(TX)，并且從另一個時鐘(例如，串行時鐘(SCK))以整數(shù)比導(dǎo)出接收時鐘(RX)。另選地，可以從時鐘裝置、另一個主機或另一個音頻部件或電子電路接收時鐘。
[0140]構(gòu)造支持接口通信的音頻系統(tǒng)設(shè)備時的特別考慮是枚舉處理，在枚舉處理中，各個麥克風部件被提供唯一地址，例如，鏈接到其在板上(即在包括該音頻系統(tǒng)的電子裝置上)的特定物理位置。這不僅是本領(lǐng)域通常已知的標識處理的一部分(其中部件聲明它們自己的存在)。這也直接涉及到各個部件相對于板上的其它音頻部件以及相對于聲源(諸如使用該電子裝置的人)的精確物理位置。這是個優(yōu)點，因為當由主機進行來自各部件的信號的隨后信號處理時(諸如降低噪聲電平或去除回聲)，在各個部件的物理位置已知時(即彼此的距離、上或下、左或右、大小和增益，特別是相對于聲音源)，提供可接受的結(jié)果。
[0141]通過觀察學(xué)校班級，可以例示這個位置枚舉處理，其中，重要的是不僅每個學(xué)生(或部件)用名字(ID號碼)標識自己，而且當被點名時各個學(xué)生舉手(發(fā)送ID號碼)以使得老師(主機)可以能夠看到學(xué)生坐在哪里、他/她的名字是以及他/她是誰和能夠做什么，老師(主機)可以根據(jù)老師的期望使用或測試或安排學(xué)生(部件)。
[0142]為了標識精確的物理位置(即，各個部件的身份)，主機可以使除了一個部件之外的全部部件靜音。這使得主機能夠識別出該部件連接到哪條數(shù)據(jù)線路并且在哪個時鐘相位。這被重復(fù)直至識別了全部部件的連接為止。[0143]作為另選，各個音頻部件可以將自己靜音直至加電之后的隨機時間為止。這個隨機時間可以由各個音頻部件中的隨機生成器設(shè)定。當音頻部件變得存在時(即，通過開始發(fā)送PDM數(shù)據(jù))，主機通過在總線上發(fā)送剛剛變得存在的音頻部件已經(jīng)被指派特定地址的命令來指派地址。
[0144]在實施方式中，例如，在啟動期間，根據(jù)本發(fā)明的各麥克風部件(例如，其上或其中的電子電路)生成隨機標識數(shù)(例如，利用隨機數(shù)生成器，諸如16位生成器)，并且經(jīng)由L/R連接件將其發(fā)送到主機。在地址沖突的情況下，主機重復(fù)該處理直至與主機通信的全部音頻部件具有音頻部件專用唯一號碼為止。
[0145]在有利的實施方式中，由電子電路中已經(jīng)存在的模擬西格瑪-德爾塔調(diào)制器的輸出端提供隨機數(shù)生成器。因而，電子電路中的元件的數(shù)量保持得少。此外，已經(jīng)注意到，如果全部音頻部件裝配有相同類型的隨機數(shù)生成器，則它們趨向于提供至少一些相似的部件ID號碼。因而，西格瑪-德爾塔提供隨機信號，其更加適用于這個應(yīng)用。
[0146]在方法的實施方式中，提供了部件地址的隨機產(chǎn)生。各個部件或電子電路包含例如16位隨機生成器，其用于產(chǎn)生16位地址。在沖突的情況下，主機重新開始枚舉處理。在各個部件已經(jīng)獲得了唯一地址之后，這個地址被映射到例如1-14之間的地址空間，通過首先將全部部件靜音并且接著將它們逐個使能，可確定精確的物理連接。各個音頻部件或電子電路現(xiàn)在具有直接鏈接到物理連接件的唯一地址。
[0147]隨機生成器在實施方式中是偽隨機噪聲生成器，其中，偽隨機生成器的初始條件由模擬噪聲源控制，模擬噪聲源諸如是DC元件，諸如二極管、晶體管和/或電阻器。
[0148]在另選方法中，枚舉處理包括用于確定音頻部件變得在總線上存在的隨機生成器。在變得在總線上存在之后，主機指派地址給各個音頻部件，例如，1-14之間，從最低值開始。
[0149]在兩個部件同時以相同地址或相同ID號碼存在于總線上的情況下，主機將要求它們重復(fù)該處理。通過首先將全部部件靜音并且接著將它們逐個使能，可確定精確的物理連接。各個部件現(xiàn)在具有直接鏈接到物理連接件的唯一地址。
[0150]盡管本公開易于進行各種修改和變型，在附圖中通過示例示出特定實施方式，并且這些實施方式將在此詳細描述。然而，應(yīng)理解的是，本公開不旨在將本發(fā)明限制于所描述的具體形式，相反，本發(fā)明旨在覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的全部修改、替換和等同。
[0151]這里描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，包括發(fā)明人知道的用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式。應(yīng)理解的是，所例示的實施方式僅僅是示例性的，并且不應(yīng)被認為限制本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從或向至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的電子電路，該電子電路包括: VDD連接件，其用于接收VDD電勢，諸如電源電勢； GND連接件，其用于接收數(shù)值低于所述VDD電勢的電勢； CLK連接件，其用于接收具有高部分和低部分的時鐘信號； DATA連接件，其用于向或從主機和/或另一個這種電子電路傳遞所述PDM數(shù)據(jù)； L/R連接件，其用于接收DC電勢，所述DC電勢指定是否與所述時鐘信號的所述高部分或所述低部分基本同步地進行傳遞， 其中，所述電子電路還包括I/O電路，所述I/O電路被構(gòu)造成用于經(jīng)由所述L/R連接件傳遞控制數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，所述I/O電路被構(gòu)造成通過發(fā)送和/或接收控制數(shù)據(jù)來傳遞控制數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，所述I/O電路包括I/O單元，所述I/O單元包括邏輯元件，所述邏輯元件用于實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的所述傳遞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，所述I/O單元包括處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的電子電路，其中，所述電子電路包括在ASIC中或包括ASIC。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，所述電子電路還包括隨機數(shù)生成器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子電路，其中，所述隨機數(shù)生成器上可用的數(shù)字的大小根據(jù)針對各個主機預(yù)計的電路的最大數(shù)量而選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子電路，其中，所述隨機數(shù)生成器由所述電子電路中設(shè)置的模擬西格瑪-德爾塔調(diào)制器的輸出端提供。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子電路，其中，所述隨機數(shù)生成器是偽隨機噪聲生成器，其中，所述偽隨機噪聲生成器的初始條件由模擬噪聲源控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，其中，所述控制數(shù)據(jù)包括至少一個ID號碼，所述至少一個ID號碼包括固定ID號碼和/或隨機ID號碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，所述電子電路還包括存儲器，所述存儲器被構(gòu)造成存儲至少所述固定ID號碼和/或從所述隨機數(shù)生成器提供的隨機ID號碼。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子電路，所述電子電路還包括轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路用于從PDM數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成模擬信號，或者從模擬信號轉(zhuǎn)換成PDM數(shù)據(jù)流。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電子電路，其中，所述I/O電路被構(gòu)造成用于實現(xiàn)所述電子電路和至少一個其它這種電子電路之間的相互通信。
14.一種用于從或向至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的數(shù)字音頻部件，該音頻部件包括: 至少一個電子電路，其被構(gòu)造成用于連接到至少一個主機和/或至少一個其它音頻部件，以及 至少一個音頻元件，其連接到所述至少一個電子電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的音頻部件，其中，所述至少一個電子電路還被構(gòu)造成用于傳輸要轉(zhuǎn)換成PDM數(shù)據(jù)流的音頻信號和/或接收要轉(zhuǎn)換成音頻信號的PDM數(shù)據(jù)流。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的音頻部件，其中，所述至少一個音頻元件包括揚聲器元件、麥克風元件、放大器元件、諸如主機的處理器元件及其任意組合中的至少一個。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的音頻部件，所述音頻部件包括MEMS或ECM。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的音頻部件，其中，所述音頻部件的L/R連接件能夠經(jīng)由至少一個DC元件連接到VDD或GND,或者能夠保持浮動，并且所述音頻部件的所述L/R連接件還能夠連接到主機的控制數(shù)據(jù)端口和/或連接到至少一個其它這種音頻部件的L/R連接件和/或經(jīng)由至少一個AC元件連接到至少一個電子電路的L/R連接件。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的音頻部件，所述音頻部件還包括集成主機，諸如應(yīng)用處理器或CODEC。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的音頻部件，其中，所述音頻部件被構(gòu)造成連接到主機，所述主機被專門編程為傳遞所述控制數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14到20中任一項所述的音頻部件，其中，所述音頻部件被構(gòu)造成連接到主機，所述主機未被專門編程為傳遞所述控制數(shù)據(jù)。
22.—種具有至少兩個音頻部件的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 第一音頻部件和第二音頻部件，并且其中， 所述第一音頻部件的L/R連接件能夠經(jīng)由至少一個第一 DC元件連接到VDD, 所述第二音頻部件的L/R連接件能夠經(jīng)由至少一個第二 DC元件連接到GND, 所述第一音頻部件的所述L/R連接件和所述第二音頻部件的所述L/R連接件能夠經(jīng)由至少一個AC元件彼此連接 ，并且所述第一音頻部件的所述L/R連接件和所述第二音頻部件的所述L/R連接件還能夠連接到主機的控制數(shù)據(jù)端口或連接到第三音頻部件或電子電路。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括兩個電子音頻部件的至少一個集合ο
24.一種用于從或向至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的接口系統(tǒng)，該接口系統(tǒng)包括至少一個音頻部件以及包括控制數(shù)據(jù)端口的主機或另一個音頻部件或電子電路，其中， 所述至少一個音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個DC元件連接到VDD或GND或者被保持浮動，并且， 所述至少一個音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件連接到所述主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的接口系統(tǒng)，所述接口系統(tǒng)包括在各自的音頻部件中的至少兩個音頻元件，所述音頻部件是第一音頻部件和第二音頻部件，其中， 所述第一音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個第一 DC元件連接到VDD， 所述第二音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個第二 DC元件連接到GND， 所述第一音頻部件的所述L/R連接件和所述第二音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件彼此連接，并且 所述第一音頻部件的所述L/R連接件和所述第二音頻部件的所述L/R連接件還連接到所述主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的接口系統(tǒng)，所述接口系統(tǒng)包括各自的音頻部件中的至少四個首頻兀件，所述首頻部件是弟一首頻部件、弟~首頻部件、弟二首頻部件和弟四首頻部件，其中， 所述第一音頻部件和所述第三音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個DC元件共同連接到VDD，所述第二音頻部件和所述第四音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件共同連接到所述第一音頻部件和所述第三音頻部件的共同的L/R連接件，并且 所述第二音頻部件和所述第四音頻部件的共同的L/R連接件連接到所述主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口； 或者所述第二音頻部件和所述第四音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個DC元件共同連接到GND， 所述第一音頻部件和所述第三音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件共同連接到所述第二音頻部件和所述第四音頻部件的共同的L/R連接件，并且 所述第一音頻部件和所述第三音頻部件的共同的L/R連接件連接到所述主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的接口系統(tǒng)，其中，所述主機被專門編程或未被專門編程為傳遞所述控制數(shù)據(jù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的接口系統(tǒng)，其中，所述至少一個DC元件和/或所述至少一個AC元件包括在截止濾波器中。
29.根據(jù)權(quán)利要求24到28中任一項所述的接口系統(tǒng)，所述接口系統(tǒng)還包括偏置控制或塊。
30.一種用于從或向 至少一個音頻元件流傳輸PDM數(shù)據(jù)的方法，該方法包括: 提供至少一個電子電路， 將所述至少一個電子電路連接到所述至少一個音頻元件，由此提供至少一個數(shù)字音頻部件， 提供接收VDD電勢的VDD連接件， 提供接收數(shù)值低于所述VDD電勢的電勢的GND連接件， 提供接收具有高部分和低部分的時鐘信號的CLK連接件， 提供從或向所述至少一個音頻元件或從主機和/或另一個這種電子電路傳遞所述PDM數(shù)據(jù)的DATA連接件， 提供接收DC電勢的L/R連接件，所述DC電勢指定是否與所述時鐘信號的所述高部分或所述低部分基本同步地傳遞，以及 還提供經(jīng)由所述L/R連接件傳遞控制數(shù)據(jù)的I/O電路。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，所述方法還包括:將所述至少一個電子電路或數(shù)字音頻部件的L/R連接件連接到包括控制數(shù)據(jù)端口的主機或另一個音頻部件或電子電路。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，所述方法還包括:將所述至少一個電子電路或所述至少一個音頻部件的L/R連接件經(jīng)由至少一個DC元件連接到VDD或GND或使其保持浮動，并且將所述至少一個音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件連接到主機或另一個數(shù)字音頻部件或另一個電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，所述方法還包括:提供各自的音頻部件中的至少兩個音頻元件，所述音頻部件是第一音頻部件和第二音頻部件，以及將所述第一音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個第一 DC元件連接到VDD，將所述第二音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個第二 DC元件連接到GND，將所述第一音頻部件的所述L/R連接件和所述第二音頻部件的所述L/R連接件經(jīng)由至少一個AC元件彼此連接，并且將所述第一音頻部件的所述L/R連接件和所述第二音頻部件的所述L/R連接件連接到所述主機或另一個音頻部件或電子電路的控制數(shù)據(jù)端口。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，所述方法還包括截止濾波。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，所述方法還包括偏置控制。
36.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，執(zhí)行介質(zhì)訪問控制。
37.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，還對所述控制數(shù)據(jù)進行錯誤校驗。
38.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述電子電路產(chǎn)生隨機和/或固定ID號碼，并且將這個ID號碼經(jīng)由所述L/R連接件發(fā)送到主機或另一個音頻部件或另一個電子電路。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，這是在加電之后且在所述音頻元件或部件中的至少一個的PDM音頻信號操作之前進行。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，在地址沖突的情況下，所述主機重復(fù)該處理直至與所述主機通信的全部音頻部件被提供了音頻部件專用唯一號碼為止。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，各個音頻部件專用唯一號碼被存儲在所述電子電路的存儲器中。
42.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，全部所述音頻部件由被針對所述音頻部件進行了調(diào)整的所述主機或音頻部件或電子電路進行同步的時鐘控制。
43.根據(jù)權(quán)利要求30到42中任一 項所述的方法，其中，對各個單個音頻部件和/或音頻部件的各個集合進行增益控制。
【文檔編號】H04R19/04GK103907360SQ201280053400
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月1日
【發(fā)明者】C·E·弗斯特, G·博加松, M·德呂京斯基 申請人:美商樓氏電子有限公司