DE112017005458T5

DE112017005458T5 - Wandleranordnungen und verfahren

Info

Publication number: DE112017005458T5
Application number: DE112017005458.3T
Authority: DE
Inventors: Andrzej Pawlowski; Christopher Konrad Wolf; Niel D. Warren
Original assignee: Knowles Electronics LLC
Current assignee: Knowles Electronics LLC
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2019-07-25
Also published as: CN110024281A; WO2018081278A1; CN110024281B; US20190253810A1; US10979824B2

Abstract

Ein Verfahren in einer Wandleranordnung mit einer Schnittstelle für externe Geräte, die mit einer Kommunikationsprotokollschnittstelle der Wandleranordnung verbunden ist. Die Wandleranordnung ist ausgebildet, ein Eingangssignal mit einer physikalischen Form in ein Ausgangssignal mit einer anderen physikalischen Form umzuwandeln. Es werden mindestens zwei elektrische Signale an entsprechenden Kontakten der Schnittstelle für externe Geräte der Wandleranordnung empfangen. Es wird eine Eigenschaft mindestens eines der elektrischen Signale ermittelt, indem ein Logikübergang des Signals ausgewertet wird. Es wird eine eindeutige Kennung, die der Wandleranordnung zugewiesen ist, auf der Grundlage der Eigenschaft ermittelt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Nr. 62/414,578 , die am 28. Oktober 2016 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme miteingeschlossen ist.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Wandleranordnungen mit einer digitalen Kommunikationsschnittstelle und betrifft insbesondere eine Konfiguration eines Kommunikationsprotokolls der Schnittstelle, und betrifft Verfahren hierfür.
HINTERGRUND
Elektroakustische Wandler, etwa Lautsprecher und Mikrofone, mit digitalen Schnittstellen sind allgemein bekannt und bieten ein besseres Signal-Rauschverhältnis und eine bessere HF-Immunität im Vergleich zu Geräten mit analogen Schnittstellen. Beispielsweise werden digitale Mikrofone in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, etwa in tragbaren Kommunikationsgeräten einschließlich von intelligenten Telefonen und dergleichen, in denen eine verbesserte Immunität gegen Rauschen bzw. Geräusche eine bessere Benutzererfahrung bietet. Die digitale Schnittstelle dieser und andere Wandler sind im Allgemeinen mit einem einzigen standardisierten Kommunikationsprotokoll verträglich, sodass der Wandler Daten und Steuerinformation austauschen kann, wenn er mit einem übergeordneten Gerät verbunden ist.
Die diversen Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich deutlicher für den Fachmann bei Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung und den nachfolgend beschriebenen begleitenden Zeichnungen.
Figurenliste
Die Offenbarung wird nachfolgend detaillierter in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine schematische Blockansicht einer Kommunikationseinrichtung mit mehreren nominell identischen digitalen Mikrofonanordnungen ist, die mit einem übergeordneten Prozessor mittels einer Host-Kommunikationsschnittstelle bzw. Prozessor-Kommunikationsschnittstelle verbunden sind;
2 eine intern freigelegte Ansicht einer digitalen Mikrofonanordnung ist;
3 eine digitale Schnittstelle für eine Wandleranordnung mit Oberflächenmontage ist, die mehrere von außen zugängliche Kontakte hat;
4 eine schematische Blockansicht einer digitalen Wandleranordnung ist;
5 eine schematische Blockansicht optionaler Schaltungen der Verarbeitungsschaltung für eine digitale Wandleranordnung der 4 ist;
6 eine erste ID-Codetabelle zum Ableiten eindeutiger Identifizierungscodes für eine Wandleranordnung ist;
7 eine zweite ID-Codetabelle zur Ableitung eindeutiger Identifizierungscodes für eine Wandleranordnung ist;
8 eine dritte ID-Codetabelle zum Ableiten eindeutiger Identifizierungscodes für eine Wandleranordnung ist;
9 ein Diagramm eines Zählerwerts in Abhängigkeit der Messzeitsignalaktivität auf einer Kommunikationsschnittstelle ist;
10 eine schematische Blockansicht eines Anschlussstiftsteuer- und Zuweisungsmechanismus für die mehreren von außen zugänglichen Kontakte einer Wandleranordnung ist;
11 ein Flussdiagramm zur Ermittlung eines Kommunikationsprotokolls in einer Kommunikationsschnittstelle ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Mit Verweis auf die angefügten Zeichnungen werden nachfolgend diverse anschauliche Ausführungsformen beschrieben. Der Fachmann erkennt, dass die begleitenden Zeichnungen der Einfachheit wegen schematisch und vereinfacht sind und daher lediglich Details zeigen, die für das Verständnis der Offenbarung wesentlich sind, während andere Details weggelassen sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen durchgängig im Wesentlichen gleiche Elemente oder Komponenten. Gleiche Elemente oder Komponenten werden daher nicht notwendigerweise detailliert in Bezug auf jede Figur beschrieben. Es ist ferner zu beachten, dass gewisse Aktionen oder Schritte in einer speziellen Reihenfolge des Auftretens beschrieben oder dargestellt sein können, wobei jedoch der Fachmann erkennt, dass eine derartige spezielle Form in Bezug auf den Ablauf tatsächlich nicht erforderlich ist, sofern dies nicht anders angegeben ist.
Die Wandleranordnungen oder Einrichtungen, die hierin beschrieben sind, stellen einen Teil einer tragbaren Kommunikationseinrichtung oder Vorrichtung dar, etwa eines intelligenten Telefons, eines Mobiltelefons, eines Laptopcomputers, einer Spieleeinrichtung, einer Inventureinrichtung, einer Einrichtung am Orte des Verkaufs, und dergleichen. Alternativ können die Wandleranordnungen in einer relativ stationären Anwendung, etwa in einer Spielekonsole, einem Mikrofon eines Tischrechners, oder in einem Haushaltsgerät von vielen anderen Anwendungen eingesetzt werden. Die Wandleranordnungen können auch in Fahrzeugen oder in anderen Geräten oder Systemen eingesetzt werden. In einigen Implementierungen werden zwei oder mehr nominal identische Wandleranordnungen in dem gleichen Gerät verwendet. Mikrofone werden als nominell identisch betrachtet, wenn sie unter Anwendung des gleichen Protokolls kommunizieren. Beispielsweise können mehrere digitale Mikrofone in einer tragbaren elektronischen Einrichtung, etwa einem intelligenten Telefon, zur Erfassung diverser Klänge, etwa Sprache und Hintergrundgeräuschen, für die nachfolgende Verarbeitung integriert werden. In anderen Ausführungsformen sind die Wandleranordnungen als andere Sensoren, etwa Druck-, Temperatur-, Gas- und Ultraschall-Sensoren ausgebildet. Eine Wandleranordnung kann eine Kombination aus Sensoren, beispielsweise eines Schallsensors und eines Drucksensors, oder eines Schallsensors in Kombination mit einem weiteren Sensor, etwa einem Temperatursensor und einem Gassensor, aus den vielen anderen Sensoren, aufweisen.
In einer Ausführungsform sind eine oder mehrere Wandleranordnungen elektrisch mit einem externen Prozessor verbunden. 1 ist eine schematische Blockansicht eines übergeordneten Prozessors bzw. Host-Prozessors 150, der mit mehreren Mikrofonanordnungen 100a, 100N verbunden ist. Der übergeordnete Prozessor kann Teil eines tragbaren elektronischen Geräts oder eines anderen Systems oder Geräts sein, wofür Beispiele hierin erläutert sind. Wie vorgeschlagen beinhaltet jede Mikrofonanordnung mehrere von außen zugängliche Kontakte, die mit entsprechenden Kontakten der Host-Hardwareschnittstelle bzw. Rechner-Hartwareschnittstelle elektrisch verbunden sind. Der Begriff „Kontakt“ wird in einer generischen Weise hierin verwendet, um Anschlussstifte, Anschlussflächen, Durchgangsbohrungen, Sockel, und dergleichen oder ein beliebiges anderes leitendes Element zu bezeichnen, das mit einer korrespondierenden Struktur elektrisch verbunden werden kann, unabhängig von der Form oder der Konfiguration des Kontakts oder des Mechanismus (beispielsweise Löten, Reibschluss, etc.), mit welchem die elektrische und mechanische Verbindung erreicht wird.
Die eine oder die mehreren Wandleranordnung können elektrisch mit dem übergeordneten Prozessor, dem Gerät oder dem System durch ein Trägersubstrat verbunden werden, an welchem der übergeordnete Prozessor montiert oder anderweitig damit elektrisch verbunden ist. Das Trägersubstrat kann als eine Leiterplatte, ein Sockel, oder eine andere Schnittstelle implementiert sein. Das Trägersubstrat enthält im Allgemeinen Leitungen oder Bahnen, die mehrere externe Kontakte auf einer Schnittstelle des Trägersubstrats mit entsprechenden Bussen der übergeordneten Einrichtung oder der Kommunikationsschnittstelle verbinden. Der übergeordnete Prozessor, das Gerät oder das System können mit Kontakten (beispielsweise einem Sockel) oder einer anderen Schnittstelle bzw. Verbindungsstelle des Trägersubstrats verbunden werden. In Ausführungsformen, in denen das Trägersubstrat eine Leiterplatte ist, sind die Leitungen oder Bahnen integral auf oder in der Leiterplatte ausgebildet. In anderen Ausführungsformen sind jedoch die Leitungen oder Bahnen nicht notwendigerweise integral auf oder in dem Trägersubstrat hergestellt. Wie vorgeschlagen, können die externen Kontakte auf der Schnittstelle bzw. Verbindungsstelle des Trägersubstrats als Durchgangsbohrungen, Anschlussflächen, Anschlussstifte, Sockel, und dergleichen, ausgebildet sein, die mit entsprechenden Kontakten der einen oder der mehreren Wandleranordnungen elektrisch verbindbar sind. Eine derartige elektrische Verbindung kann unter Anwendung von Löten mit Wiederausschmelzen, Wellen- oder manuellen Lötprozessen realisiert werden, um einige Verbindungstechniken zu nennen.
Im Allgemeinen kommunizieren die eine oder die mehreren Wandleranordnungen, die mit dem Trägersubstrat gekoppelt sind, mit dem übergeordneten Prozessor, dem Gerät oder dem System über ein anwendungsspezifisches oder standardmäßiges Kommunikationsprotokoll. Standardmäßige Protokolle schließen mit ein beispielsweise I²C, I²S, USB, UART und SPI aus anderen bekannten und künftigen Protokollen. In 1 beinhalten die Mikrofonanordnungen eine Kommunikationsschnittstelle (beispielsweise Kontakte, die mit einem gemeinsam genutzten Bus einer SoundWire-Protokollhardwareschnittstelle 152, die mit dem übergeordneten Prozessor verbunden ist, elektrisch gekoppelt ist. Die Schnittstellenkontakte zwischen dem übergeordneten Prozessor und den Mikrofonanordnungen sind in 1 lediglich schematisch dargestellt. Allgemeiner gesagt könnte jedoch die übergeordnete Kommunikationsschnittstelle mit einem anderen Kommunikationsprotokoll verträglich sein. Das spezielle Protokoll kann aus anderen Überlegungen teilweise von der Art der Wandleranordnung abhängen. Die Anzahl an nominal identischen Wandleranordnungen, die mit dem gemeinsam genutzten Datenbus der Host-Kommunikationsschnittstelle verbunden sind, kann in Abhängigkeit von den Anforderungen einer speziellen Anwendung und dem implementierten Protokoll variieren. Für SoundWire-Protokollanwendungen können sich bis zu 11 Geräten gleichzeitig einen gemeinsamen Bus teilen. Andere anwendungsspezifische oder standardmäßige Schnittstellenkommunikationsprotokolle können gegebenenfalls mehr oder weniger Geräte unterstützen.
In 1 beinhalten konsistent zu dem SoundWire-Protokoll die mehreren von außen zugänglichen Kontakte jeder Mikrofonanordnung einen ersten Datenschnittstellenkontakt (CLK) und einen zweiten Datenschnittstellenkontakt (DATA), die mit entsprechenden Kontakten der Host-Kommunikationsschnittstelle verbunden sind, wobei die mehreren Mikrofonanordnungen 100a, 100N Busse, beispielsweise den CLK-Bus und den DATA-Bus der Hostkommunikationsschnittstelle gemeinsam nutzen. Allgemeiner gesagt, kann jedoch die Kommunikationsschnittstelle mehr oder auch weniger Kontakte aufweisen. Beispielsweise können die Kontakte unter anderem abhängig von der Anwendung oder dem Protokoll einer oder mehreren Funktionen aus Auswahl bzw. SELECT, Takt (CLK), Daten bzw. DATA, Wortsynchronisierung (WS), Aktivieren bzw. ENABLE (En) entsprechen. Einige Kommunikationsschnittstellen können auch Kontakte für Leistung (VDD) und Masse (GND) aufweisen. In einigen Ausführungsformen sind ein oder mehrere der Kontakte konfigurierbar, sodass diese oder andere Funktionen ausgeführt werden. Der DATA-Bus kann unidirektional oder bidirektional sein, wobei dies von dem Protokoll der Host-Kommunikationsschnittstelle abhängt.
2 ist eine anschauliche Ausführungsform einer Mikrofonanordnung 100a, die repräsentativ ist für eine der digitalen Mikrofonanordnungen, die zuvor erläutert sind. Die Anordnung umfasst ein kapazitives Wandlerelement 102, beispielsweise einen Wandler in Form eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS), oder eine andere Art eines Wandlers, beispielsweise einen piezoelektrischen Wandler. In Mikrofonanwendungen wandelt das kapazitive Wandlerelement eintreffende Schallenergie in ein elektrisches Signal um. In 2 umfasst das Wandlerelement 102 eine erste und eine zweite Wandlerplatte, die als eine Membran 105 und eine Rückseitenplatte 106 ausgebildet sind. Es wird eine Ladung oder eine Vorspannung an die Membran und die Rückseitenplatte mittels einer DC- bzw. Gleichstrom-Ladeschaltung (nicht gezeigt, aber gut bekannt) angelegt. Die Mikrofonanordnung umfasst ferner eine Verarbeitungsschaltung 122, die einen Halbleiterchip, beispielsweise ein Mischsignal-CMOS-Halbleiterbauelement mit darin integrierten analogen und digitalen Schaltungen aufweisen kann. In einigen Ausführungsformen enthält die Wandleranordnung einen Identifizierungscodegenerator, der weiter unten erläutert ist. Die Verarbeitungsschaltung 122 ist so geformt und dimensioniert, dass sie auf einem Substrat oder einem Trägerelement 111 der Anordnung montierbar ist. Das Trägerelement trägt auch das Wandlerelement 102. Die Mikrofonanordnung umfasst einen Deckel bzw. eine Abdeckung 103, der bzw. die auf dem Substrat derart montiert ist, dass der Deckel und das Substrat gemeinsam ein Innenvolumen oder einen Hohlraum in einem entsprechenden Gehäuse bilden, das das Wandlerelement 102 und die Verarbeitungsschaltung 122 umgibt und schützt. Das Gehäuse umfasst einen Schalleinlass oder Anschluss 109 durch das Trägerelement 111 hindurch, oder in anderen Ausführungsformen durch den Deckel hindurch, um Schallenergie zu dem Wandlerelement 102 zu transportieren, wie dies allgemein bekannt ist. Das Wandlerelement erzeugt in Reaktion auf eine erfasste Schallenergie ein elektrisches Signal an seinem Ausgang. Das Wandlerelement 102 kann eine Ausgangsanschlussfläche oder einen Anschluss aufweisen, der mit der Verarbeitungsschaltung 122 über eine oder mehrere zwischenverbindende Leitungen 107 elektrisch verbunden ist. Für Bauelemente mit Oberflächenmontage beinhaltet eine im Wesentlichen ebene nach außen orientierte untere Fläche 117 des Trägerelements 111 mehrere externe Kontakte, wie zuvor erläutert ist, wovon ein Beispiel in 3 gezeigt ist.
Der akustische Sensor bzw. Schallsensor der 2 ist nur ein Beispiel einer Wandleranordnung. In anderen Implementierungen der Offenbarung kann die Wandleranordnung als ein Drucksensor, ein Temperatursensor, ein Gassensor oder ein Ultraschallsensor aus vielen anderen Sensoren vorgesehen sein, die eine Schnittstelle zur Kommunikation mit einer übergeordneten oder externen Einrichtung unter Anwendung eines standardisierten oder anwendungsspezifischen Protokolls enthalten. Der Schallsensor kann auch als eine Kombination aus einem oder mehreren der vorhergehenden Sensoren aufgebaut sein, beispielsweise als ein Schallsensor mit darin integrierten Temperatursensor und/oder Drucksensor und/oder Gassensor, und dergleichen.
3 ist eine Ansicht einer anschaulichen Miniaturwandleranordnung von unten, die eine digitale Schnittstelle mit mehreren von außen zugänglichen Kontakten aufweist, die mit 1 bis 7 bezeichnet sind. Andere Mikrofon oder Wandleranordnungen können jedoch mehr oder weniger Kontakte aufweisen. Jeder der Kontakte 1 bis 7, die nachfolgend als P-1, P-2... P-7 bezeichnet sind, können beispielsweise eine Lotfläche oder einen Lothöcker für Aufschmelzlötung der Wandleranordnung auf ein Trägersubstrat einer übergeordneten Einrichtung aufweisen. Wie angemerkt, kann das Trägersubstrat als eine gedruckte Leiterplatte eingerichtet sein, die auch einen übergeordneten Prozessor und gemeinsam genutzte Busleitungen oder Bahnen (beispielsweise CLK und DATA unter anderem abhängig von dem Protokoll und der speziellen Anwendung) tragen kann, die mit dem übergeordneten Prozessor verbunden sind. In 3 sind die von außen zugänglichen Kontakte 1 bis 6 rechteckig mit im Wesentlichen gleicher Größe und sind mit geeignetem Abstand oder Zwischenraum voneinander getrennt. Kontakte in anderen Ausführungsformen können andere Formen, Anordnungen und Abstände besitzen. In 3 ist beispielsweise der Kontakt 7, der nachfolgend als P-7 bezeichnet ist, als ein kreisförmiger Lotring geformt, der den Schalleingang 109 umgibt. In einigen Implementierungen kann der Kontakt 7 eine Masseverbindung der Anordnung sein. Allgemeiner gesagt, kann jedoch die Schnittstelle für einen beliebigen anderen Sensor sein, wovon Beispiele hierin erläutert sind, und die Kontaktanordnung und der Aufbau können spezielle für den jeweiligen Sensor oder die jeweiligen Sensoren, die Anwendung und die Implementierungsrahmenbedingungen sein.
4 ist ein elektrisches Blockschaltbild einer ersten anschaulichen Ausführungsform der Verarbeitungsschaltung 122 einer Wandleranordnung, die dem Mikrofon 100a in 2 oder einer gewissen anderen Wandleranordnung entspricht. In 4 wird ein analoges elektrisches Signal, das von dem Wandlerelement 102 in Reaktion auf die Erfassung einer Schalleingabe erzeugt wird, der Verarbeitungsschaltung 122 über Verbindungsleitungen und/oder Anschlussflächen eingespeist, wie zuvor erläutert ist. Genereller gesagt, kann jedoch der Wandler Ultraschallenergie, eine Temperatur, Druck, Gas, und dergleichen erfassen und kann ein geeignetes elektrisches Signal bereitstellen, das an die Verarbeitungsschaltung ausgegeben wird. Die Verarbeitungsschaltung kann einen CMOS-Halbleiterchip aufweisen, der als Ganzes oder teilweise als einer oder mehrere ASICs oder andere Schaltungen zum Ausführen der hierin beschriebenen Funktionen ausgebildet ist. In 4 ist der Sensor 102 ein Schallsensor und die Verarbeitungsschaltung 122 beinhaltet eine SoundWire-kompatible Kommunikationsprotokollschnittstelle 320. Es können auch andere Protokolle für Schallsensoren eingesetzt werden. Allgemeiner gesagt, in anderen Implementierungen kann der Sensor ein nicht-akustisches Bauelement sein, und die Kommunikationsschnittstelle könnte mit einem gewissen anderen Kommunikationsprotokoll, etwa I²C, I²S, USB, UART, SPI, aus anderen bekannten oder künftigen Protokollen verträglich sein. In einigen Ausführungsformen, wie hierin vorgeschlagen, kann die Wandlerart die verfügbaren Schnittstellen begrenzen. Beispielsweise ist die SoundWire-Schnittstelle für Schnittstellen für Schallsignale geeignet.
Die SoundWire-Protokollschnittstelle enthält einen DATA bzw. DATEN-Kontakt und einen CLK-Kontakt, wobei die SELECT- bzw. Auswahl-Funktion nicht verwendet wird. Somit ist der SELECT-Kontakt im Allgemeinen auf Wandleranordnungen, die das SoundWire-Protokoll implementieren, nicht erforderlich. In einigen Ausführungsformen wird jedoch der SELECT-Kontakt für SoundWire-Protokollanwendungen verwendet, um eine größere Anzahl eindeutiger Kennungen bereitzustellen und unterschiedliche Kommunikationsprotokolle zu handhaben, wie dies hierin weiter erläutert ist. In 4 wird der Verarbeitungsschaltung 122 über die VDD- und GND-Kontakte, die beispielsweise den Kontakten P-3 (VDD) und P-7 (GND) in 3 entsprechen, Leistung zugeführt. Eine für andere Protokolle ausgebildete Kommunikationsschnittstelle kann anderen Kontakten auf der Benutzerschnittstelle andere Funktionen zuordnen. Die Verarbeitungsschaltung 122 kann ferner Spannungs- oder Stromregler (nicht gezeigt) aufweisen, die die den Schaltungsblöcken der Verarbeitungsschaltung 122 zugeführte Leistung regeln.
In 4 beinhaltet die Verarbeitungsschaltung 122 ferner einen Einbit- oder Mehrbit-Analog-Digital- (A/D-) Wandler 340, der mit einem Ausgang des Wandlerelements 120 beispielsweise über einen DC-Abblockkondensator zum Empfang des von dem Wandlerelement 102 erzeugten elektrischen Signals verbunden ist. Einige Ausführungsformen der Verarbeitungsschaltung 122 können einen Vorverstärker oder eine Impedanzanpassschaltung (nicht gezeigt) in dem Signalweg zwischen dem Wandlerelement und dem A/D-Wandler 340 aufweisen, um das elektrische Signal vor dem A/D-Wandler zu verstärken und/oder zwischenzuspeichern. Der optionale Vorverstärker oder die Impedanzanpassschaltung können als diskrete Komponenten oder als Komponenten eingerichtet sein, die zusammen mit anderen Komponenten auf einem gemeinsamen ASIC vorhanden sind. Der A/D-Wandler erzeugt ein digitales Signal oder einen Datenstrom aus Abtastwerten, die ein analoges elektrisches Signal, das aus dem Wandler 102 erhalten wird, repräsentieren. Der A/D-Wandler kann als Mehrstufen-Sigma-Delta-Wandler (ΣΔ) oder Modulator oder ein Flash-Wandler eingerichtet sein. In einer Ausführungsform wird der Sigma-Delta-Wandler mit einer ersten überabtastenden Frequenz oder Abtastrate, beispielsweise einer Abtastfrequenz zwischen 1,2 MHz und 3,072 MHz getaktet. In anderen Ausführungsformen wird der A/D-Wandler mit anderen Raten getaktet.
In 4 ist ein optionaler programmierbarer Taktteiler 346 ausgebildet, ein internes Taktsignal 342 aus einem externen Taktsignal, das von der übergeordneten Einrichtung an dem CLK-Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte bereitgestellt wird, zu erzeugen. Der programmierbare Taktteiler 346 kann beispielsweise ausgebildet sein, das externe Taktsignal durch eine ganze Zahl auf der Grundlage einer Information in einem Systemsteuerregister 344 zu teilen, das einen Prozessor oder einer Steuerung 330 der Verarbeitungsschaltung 122 zugeordnet ist. Der externe Prozessor (beispielsweise der übergeordnete Geräteprozessor 150 in 1) unterstützt im Allgemeinen eine oder mehrere standardisierte Taktfrequenzen, etwa 19,2 MHz und 6,144 MHz, die auf übliche digitale Audio-Abtastfrequenzen, etwa 48 kHz, unter Anwendung eines ganzzahligen Taktteilungsschemas verringert werden können. Alternativ kann das interne Taktsignal 342 aus einem internen Oszillator der Wandleranordnung erzeugt werden. Das interne Taktsignal legt, unabhängig davon, ob es aus einem lokalen Oszillator oder aus einer externen Quelle oder aus einer Kombination davon erhalten wird, die Abtastrate oder Frequenz des A/D-Wandlers 340 und die Taktfrequenz diverser anderer Schaltungen der Wandleranordnung fest. In einer Implementierung ist die Abtastrate des ADC 340 auf 3,072 MHz oder 2,4 MHz festgelegt.
Im Allgemeinen werden diverse Geräteeinstellungen und Konfigurationen der Wandleranordnung durch den Prozessor oder die Steuerung 330 der Wandleranordnung gesteuert, und erforderliche Einstellungen können in einem nicht-flüchtigen Speicher der Wandleranordnung, beispielsweise in den Systemregistern 344 der 4, gespeichert werden. Diese Geräteeinstellungen und Konfigurationen der Wandleranordnung können durch einen externen Prozessor, etwa einen DSP oder einen Mikroprozessor des übergeordneten Geräts, gesteuert werden, indem geeignete Befehle über einen der Kontakte der Schnittstelle für externe Geräte in die Steuerung 330 eingegeben werden. Wenn die Kommunikationsschnittstelle der Mikrofonanordnung SoundWire-kompatibel ist, wie zuvor erläutert ist, dann können die Steuerung und die zugehörigen Register verwendet werden, um gewisse SoundWire-Parameter, etwa die Anzahl der Kanäle, Abtastbreite, Abtastintervall, HStart, HStop (Anzahl der Blockspalten-1) und der Blockabstand jeder Mikrofonanordnung, die mit dem SoundWire-Bus verbunden ist, beispielsweise 1, 4 und 7, anwendungsspezifisch angepasst werden. Die Systemregister können verwendet werden, um andere Arten nützlicher Gerätinformation, etwa eine Geräteidentifikationsnummer, zu speichern, die eine eindeutige bzw. einzigartige Identifikation für eine spezielle Mikrofonanordnung auf einem Bus ist, der von zwei oder mehr anderen Mikrofonanordnungen gleichzeitig verwendet wird. In einigen Ausführungsformen, in denen mehrere Wandler mit einem gemeinsamen Bus verbunden sind, übermittelt die Wandleranordnung die Geräteidentifikation an einen übergeordneten Prozessor mittels der Schnittstelle, die mit einem Bus der Host-Kommunikationsschnittstelle verbunden ist. In anderen Ausführungsformen kennt der übergeordnete Prozessor die Geräteidentifikationsnummer und der Konfiguration der Kontakte des Trägersubstrats, mit dem das übergeordnete Gerät verbunden ist.
In 4 kann die Verarbeitungsschaltung 122 ferner weitere optionale Schaltungen aufweisen, die schematisch als Block 326 bezeichnet sind, wovon Beispiele in 5 dargestellt sind. Die optionalen Schaltungen beinhalten eine digitale Signalaufbereitungsschaltung 510 mit einem Eingang, der mit dem A/D-Wandler verbunden ist, beispielsweise dem ADC 340 der 4, wobei die Aufbereitungsschaltung einen Strom aus Abtastwerten aus dem A/D-Wandler empfängt. Die Signalaufbereitungsschaltung strukturiert und steuert zeitlich empfangene Bits gemäß einer Kommunikationsschnittstellenkonfiguration, die durch eine Steuerung, beispielsweise die Steuerung 330 in 4, festgelegt oder definiert ist. In einer Ausführungsform enthält die Schaltung 510 in 5 einen Digital-Digital- (D/D-) Wandler, der ausgebildet ist ein entsprechendes pulsdichtemoduliertes (PDM-) Signal zu erzeugen. In Ausführungsformen, in denen die Wandleranordnung Signale im PDM-Format ausgibt, wird ein PDM-Signal einen Eingang der Kommunikationsschnittstelle 320 in 4 zugeleitet. In SoundWire-Protokollimplementierungen ist die Kommunikationsschnittstelle ausgebildet, jedes Bit des PDM-Signals einer speziellen Blockspalte einer vorbestimmten Blockreihe eines SoundWire-Datenblocks zu schreiben. Die SoundWire-kompatible Kommunikationsschnittstelle schreibt die Bits des PDM-Signals in den von außen zugänglichen DATA-Kontakt zur Einspeisung in den SoundWire-Datenbus der Host-Kommunikationsschnittstelle. In einigen Wandleranordnungsimplementierungen ist es nicht erwünscht, das digitale Signal in das PDM-Format umzuwandeln, und daher ist der D/D-Wandler nicht erforderlich.
In 5 beinhaltet in einigen Ausführungsformen die Verarbeitungsschaltung der Wandleranordnung einen lokalen Oszillator 520, der mit einem Taktsignalgenerator 530 verbunden ist, der ein internes Taktsignal während zumindest einiger Zeitdauern erzeugt. Beispielsweise kann das von dem lokalen Oszillator erzeugte interne Taktsignal verwendet werden, wenn ein Betrieb bei niedriger Leistung erfolgt, in einem Immer-Eingeschaltet-Modus, wenn das übergeordnete Gerät oder das System in einem Schlafmodus ist, oder wenn ein externes Taktsignal ansonsten aus dem externen Prozessor nicht verfügbar ist. Der Taktsignalgenerator 530 kann anstelle des Taktteilers 346 in 4 eine Teilung des Taktsignals ausführen. Die Funktion des Taktsignalgenerators kann gesamt oder teilweise durch diskrete Schaltungen oder Komponenten oder durch einen Prozessor, beispielsweise den Prozessor 330 der 4, eingerichtet werden.
In 5 enthält in einigen Ausführungsformen die Verarbeitungsschaltung der Wandleranordnung auch einen Detektor 540, der eine oder mehrere Spracheigenschaften oder eine Stimme in dem Sensorsignal erfasst. Derartige Eigenschaften oder Sprache schließen die Anwesenheit einer Stimmaktivität oder aufwendigerer Eigenschaften, etwa von Phonemen, Schlüsselwörtern, Befehlen oder Phrasen mit ein. In Ausführungsformen, in denen die Mikrofonanordnung in einem Immer-Eingeschaltet-Modus arbeitet, kann die Stimmaktivitätserkennung bei geringer Leistung folgen, während das übergeordnete Gerät im Schlafmodus ist. Sprach- bzw. Stimmaktivitätserkennung ist im Wesentlichen als eine Sprache gegenüber Rauscherkennung charakterisiert. Die Erkennung von anspruchsvolleren Stimmeigenschaften, etwa Sprache, erfolgt im Allgemeinen nur bei einer vorherigen Erfassung einer wahrscheinlichen Stimmaktivität. Diese Vorgehensweise verringert die Leistungsaufnahme, da der Sprachdetektor im Schlafmodus bleiben kann, bis eine Stimmaktivität erkannt wird. Die anspruchsvolleren Eigenschaften, etwa Sprache, sind im Allgemeinen bei Fehlen einer Stimmaktivität nicht vorhanden und die Verarbeitung dieser Eigenschaften erfordert mehr Verarbeitungsressourcen und eine höhere Leistungsaufnahme. Die Erkennung dieser anspruchsvolleren Stimmeigenschaften kann in der Mikrofonanordnung oder in der übergeordneten Einrichtung ausgeführt werden. Bei der erfolgreichen Erkennung einer Stimmaktivität kann die Mikrofonanordnung Schaltungen in der Mikrofonanordnung oder in dem übergeordneten Rechner aufwecken, um eine derartige Funktion auszuführen. In einigen Ausführungsformen kann der Detektor 540 versuchen, eine der mehreren anspruchsvollen Stimmeigenschaften zu erkennen, ohne dass vorher eine Stimmaktivitätserkennung ausgeführt wurde, wenn beispielsweise eine Stimmaktivitätserkennung nicht eingerichtet ist, oder in Ausführungsformen, in denen eine erhöhte Leistungsaufnahme, die mit der Erkennung aufwendigerer Stimmeigenschaften einhergeht, unproblematisch ist. Wenn eine Erkennung einer Stimmaktivität oder anderer Stimmeigenschaften in der Mikrofonanordnung erfolgt, dann werden Daten in einem Puffer 550 während des Erkennens gespeichert, um sicherzustellen, dass möglicherweise gültige Stimmdaten während der Erkennung nicht verlorengehen.
In einigen Ausführungsformen wird das digitale Signal vor der Speicherung einer Formatänderung unterzogen, und in einigen Ausführungsformen auch vor der Stimmaktivitätserkennung. Beispielsweise kann ein Signal im DPM-Format, das aus der Signalaufbereitung ausgegeben wird, in ein Signal mit PCM-Format unter Anwendung eines Dezimierers vor dem Speichern umgewandelt werden. Eine Stimmaktivitätserkennung kann an Daten im PDM- oder PCM-Format oder Daten in einem anderen Format ausgeführt werden. Daher ist es in einigen Ausführungsformen nicht erforderlich, das digitale Signal, an welchem die Erkennung erfolgt, zu dezimieren.
In einer Implementierung ist die übergeordnete Einrichtung in einem Schlafmodus oder in einem teilweisen Schlafmodus während der Stimmaktivitätserkennung durch die Mikrofonanordnung. Die Mikrofonanordnung kann die übergeordnete Einrichtung mit einem Interruptsignal aufwecken, das von der Mikrofonanordnung beim Erkennen einer wahrscheinlichen Stimmeigenschaft oder bei einer nachfolgenden Erkennung eines Phonems, eines Schlüsselworts, eines Befehls, oder einer Phrase in der Mikrofonanordnung bereitgestellt wird, wenn die Erkennung dieser anderen Stimmeigenschaften in der Mikrofonanordnung ausgeführt wird. In Immer-Eingeschaltet-Anwendungen greift die Mikrofonanordnung auf den Stimmaktivitätserkennungsmodus bei geringer Leistung zurück, wenn eine Erkennung der anspruchsvolleren Stimmeigenschaften nicht vorhanden ist, ohne dass ein Interrupt an die übergeordnete Einrichtung übergeben wird. Wenn die Erkennung der anspruchsvolleren Stimmeigenschaften, etwa von Phonemen, Schlüsselwörtern, Befehlen oder Phrasen, von der übergeordneten Einrichtung ausgeführt wird, dann wird die übergeordnete Einrichtung nach dem Erkennen einer Stimmaktivität in der Mikrofonanordnung aufgeweckt. Wenn die übergeordnete Einrichtung nachfolgend eine anspruchsvollere Stimmeigenschaft nicht erkennt, dann führt das dazu, dass die übergeordnete Einrichtung in den Schlafmodus oder den anderen Modus mit geringer Leistung zurückkehrt, und die Mikrofonanordnung kehrt in den Stimmaktivitätserkennungsmodus mit geringer Leistung zurück.
Generell sendet nach Aufwachen der Hosteinrichtung die Mikrofonanordnung auch gespeicherte Daten an die Hosteinrichtung, woraufhin die Hosteinrichtung die gespeicherten Daten verarbeiten kann, um den Verlust von Information zu vermeiden, die während der Erkennung in der Mikrofonanordnung empfangen wurde. In 5 werden nach dem Erkennen einer oder mehrerer Stimmeigenschaften in der Mikrofonanordnung gespeicherte Daten und Echtzeitdaten aus der Wandleranordnung im Wesentlichen zur gleichen Zeit übermittelt, was entweder zur gleichen Zeit oder nahezu zur gleichen Zeit oder schneller als die Echtzeitrate bedeutet, mit der Daten aus dem Mikrofonsensor empfangen wurden. In einer Ausführungsform bündelt ein Multiplexer 560 die gespeicherten Daten mit Echtzeitdaten, die vor dem Senden der gebündelten bzw. multiplexierten Daten an die Host-Einrichtung empfangen wurden, woraufhin die Host-Einrichtung die gebündelten Daten derart verarbeitet, dass die gespeicherten Daten angehängt und vor den Echtzeitdaten angeordnet werden, wodurch ein relativ kontinuierlicher Strom aus Information bereitgestellt wird, der denjenigen repräsentiert, der durch den Mikrofonsensor empfangen wird. Es werden nur Echtzeitdaten an die Host-Einrichtung übermittelt, nachdem der Speicher geleert ist oder nachdem ein ausreichender Überlapp zwischen den gespeicherten Daten und den Echtzeitdaten vorhanden ist. Das Format der gespeicherten Daten kann vor der Bereitstellung der gespeicherten Daten in der Kommunikationsschnittstelle der Wandleranordnung geändert werden, wenn ein anderes Datenformat erforderlich ist. Wenn beispielsweise Daten in PCM-Format gespeichert werden und Daten in PDM-Format am Ausgang der Kommunikationsschnittstelle gewünscht sind, dann werden die PCM-Daten in das PDM-Format unter Anwendung einer Interpoliereinheit oder eines anderen bekannten Mechanismus umgewandelt.
In 4 stellt in einer Implementierung die Host-Einrichtung bzw. übergeordnete Einrichtung das externe Taktsignal an dem CLK-Kontakt der Schnittstelle 320 bereit, nachdem die übergeordnete Einrichtung in Reaktion auf einen Interrupt aus der Mikrofonanordnung aufgewacht ist. Beispielsweise kann die Mikrofonanordnung den Interrupt an die übergeordnete Einrichtung mittels des Select-Kontakts, des Daten-Kontakts oder eines anderen Schnittstellenkontakts senden. Das externe Taktsignal, das der Mikrofonanordnung zugeleitet wird, kann auf einer gleichen Zeitbasis beruhen oder im Wesentlichen die Frequenz wie das interne Taktsignal haben und kann verwendet werden, um das interne Taktsignal mit dem Taktsignal der übergeordneten Einrichtung zu synchronisieren. Das externe Taktsignal kann ferner eine andere Frequenz als das interne Taktsignal haben. In einer Ausführungsform steuert die Frequenz des externen Taktsignals den Betriebszustand der Mikrofonanordnung, einschließlich ihrer Leistungsaufnahme. Beispielsweise kann ein externes Taktsignal mit relativ hoher Frequenz die Mikrofonanordnung von einem Betriebsmodus mit relativ geringer Leistung in einen Betriebsmodus mit einer höheren Leistung oder einen normalen Betriebsmodus überführen. Eine Zunahme der Frequenz des externen Taktsignals kann beim Erkennen oder beim Verifizieren einer Stimmaktivität in den Daten mittels des externen Prozessors erfolgen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird einer Wandleranordnung ein eindeutiger bzw. einzigartiger Identifikationscode durch eindeutiges Verdrahten des einen oder der mehreren Busse des übergeordneten Prozessors, des Geräts oder des Systems in Bezug auf eine spezielle Gruppe aus Kontakten der Kommunikationsschnittstelle der Wandleranordnung mittels eines verbindenden Trägersubstrats zugewiesen. Wie vorgeschlagen, wird der übergeordnete Prozessor typischerweise auf einer Schnittstelle eines Trägersubstrats, das eine gedruckte Leiterplatte aufweist, montiert oder anderweitig mit externen Kontakten darauf verbunden. Gemäß diesem Aspekt der Offenbarung sind leitende Verbindungen oder Bahnen, die auf unterschiedlichen Trägersubstraten angeordnet oder darin eingebettet sind, so gestaltet, dass sie die Busse der übergeordneten Einrichtung mit unterschiedlichen externen Kontakten der Trägersubstratschnittstelle verbinden, an der die Wandleranordnung montiert wird. Die Konfiguration der Leiterbahnen auf dem Trägersubstrat sollte von dem Zulieferer oder von dem Hersteller des Trägersubstrats durchgeführt werden. Mit diesem Aufbau werden die externen Kontakte auf unterschiedlichen Trägersubstraten mit unterschiedlichen Bussen der übergeordneten Einrichtung oder des Prozessors verbunden. Die unterschiedlich konfigurierten Kontakte des Trägersubstrats können verwendet werden, um unterschiedliche eindeutige Kennungen den Wandleranordnungen, die mit dem Trägersubstrat verbunden sind, zuzuweisen. Einige Beispiele sind nachfolgend erläutert.
Die Host-Kommunikationsschnittstellenbusse werden elektrisch mit der Schnittstelle für externe Geräte der Mikrofonanordnung mittels des Trägersubstrat verbunden. Jedoch werden die diversen Host-Schnittstellenbusse mit unterschiedlichen Kontakten der Mikrofonanordnung in Abhängigkeit von der Anordnung der Kontakte auf dem Trägersubstrat verbunden. In dem SoundWire-Beispiel wird der CLK-Bus elektrisch mit einem speziellen Kontakt der Kontakte P-1, P-2 und P-4 der Mikrofonanordnung verbunden, während der DATA-Bus mit einem weiteren der Kontakte des P-1, P-2 und P-4 der Mikrofonanordnung elektrisch verbunden wird, um einen eindeutigen Identifikationscode der Wandleranordnung festzulegen oder zu programmieren. Beispielsweise wird Kontakt 1 eines ersten Wandlers, der mit einem ersten Trägersubstrat verbunden ist, mit dem DATA-Bus verbunden, und Kontakt 2 eines zweiten Wandlers, der mit einem zweiten Trägersubstrat verbunden ist, wird mit dem DATA-Bus verbunden, woraus sich die Zuweisung unterschiedlicher eindeutiger Identifikationscodes zu dem ersten und dem zweiten Wandler ergibt. Somit kann durch die Konfigurierung der Kontakte auf mehreren Trägersubstraten in unterschiedlicher Weise, wie dies erläutert ist, jeder Mikrofonanordnung ein eindeutiger Identifikationscode zugewiesen werden. Unterschiedliche Sensorarten und unterschiedliche Kommunikationsprotokolle ergeben notwendigerweise unterschiedliche Buskonfigurationen. Die verfügbare Anzahl an eindeutigen Identifikationscodes hängt von der Anzahl der verfügbaren Kontakte ab und kann auch durch das spezielle Protokoll beschränkt sein, da gewisse Protokolle nur eine begrenzte Anzahl von Geräten auf einem gemeinsamen Bus unterstützen.
Die Wandleranordnung wird so konfiguriert, dass ihren eindeutigen Identifikationscode bestimmt sind, indem Signale, die auf dem externen Kontakt in der Schnittstelle empfangen werden, ausgewertet werden. Die Wandleranordnung kann ihren zugewiesenen Identifikationscode ermitteln, indem Logikübergänge auf einem oder mehreren der Schnittstellenkontakte ausgewertet werden. In dem vorhergehenden SoundWire-Beispiel werden Logik-Zustandsübergänge auf dem DATA-Kontakt oder dem CLK-Kontakt in Bezug auf ein oder mehrere Übergangskriterien (beispielsweise Schaltfrequenz, Logikpegel, Anzahl der Übergänge und dergleichen) für diesen Zweck auswertet. In anderen Protokollen werden andere Logikübergänge in Bezug auf ein anderes Kriterium ausgewertet. Eine derartige Information kann für ein bestimmtes Kommunikationsprotokoll bekannt sein oder auch nicht. In einigen Implementierungen ist es beispielsweise lediglich erforderlich, zu ermitteln, dass ein Signal auf einem speziellen Kontakt ein Taktsignal anstelle eines Auswahlsignals ist, das auf hohem Pegel oder auf niedrigem Pegel gehalten wird. Diese Auswertung erlaubt die Ermittlung der eindeutigen Kennung, die jeder der einen oder mehreren Wandleranordnungen zugewiesen ist. In SoundWire-Implementierungen kann der eindeutige Identifikationscode in eine vorbestimmte Adresse eines Slave-Control-Ports (SCP-Registers) der SoundWire-Schnittstelle geschrieben werden. In einigen Ausführungsformen übermittelt die Wandleranordnung diese Identität an einen übergeordneten Prozessor. In anderen Ausführungsformen kennt der übergeordnete Prozessor bereits die Identität der Wandleranordnung, wobei dies auf einer bekannten Konfiguration des Trägersubstrats beruht.
Es werden einige Arten der Implementierung dieser fest verdrahteten Einstellung oder Programmierung des eindeutigen Identifikationscodes der Wandleranordnung mit Verweis auf 6, 7 und 8 erläutert, die zeigen, wie eindeutige Identifikationscodes auf der Grundlage einer Verbindungskonfiguration zweier oder mehrerer der von außen zugreifbaren Kontakte der Wandleranordnung, die mit Trägersubstraten mit unterschiedlichen Kontaktbuszuweisungen verbunden sind, zugewiesen werden können. Zumindest einige dieser Beispiele sind für Wandler geeignet, in das SoundWire- oder PDM-Protokoll eingerichtet ist und die das Layout der Schnittstellenkontakte der 3 besitzen, wobei die Offenbarung auch auf Wandleranordnungen anwendbar ist, die andere Kommunikationsprotokolle und Wandleranordnungen mit unterschiedlichen Layouts der Kontakte anwendbar ist.
In 6 kennzeichnet die Reihe 505a der ID-Code-Tabelle 500a die Kontaktnummern der Mikrofonanordnung mit Bezug auf das in 3 gezeigte anschauliche Kontaktlayout. Wie gezeigt, ist der Anschlussstift P-3 mit einem DC-Versorgungsspannungs- (VDD-) Bus verbunden und der Anschlussstift P-7 ist mit einem Masse- (GND-) Bus des Trägersubstrats verbunden. In diesem Beispiel bleiben die Anschlussstifte P-4, P-5 und P-6 unbenutzt. Die Anschlussstifte P-1 und P-2 werden für die Auswahl oder das Programmieren des eindeutigen Identifikationscodes verwendet. Wenn der DATA-Bus der Host-Kommunikationsschnittstelle mit dem Anschlussstift P-1 verbunden wird und der CLK-Bus mit dem Anschlussstift P-2 verbunden wird, dann wird der eindeutige Identifikationscode 1 zugewiesen, wie dies durch die Spalte 501a angegeben ist. Wenn die Verbindungsstruktur dieser Anschlussstifte umgekehrt wird, so dass der DATA-Bus mit dem Anschlussstift P-2 und der CLK-Bus mit dem Anschlussstift P-1 verbunden wird, dann wird der eindeutige Identifikationscode 0 zugewiesen. Das Beispiel erlaubt die Zuweisung eines eindeutigen Identifikationscodes zu jeder von zwei Mikrofonanordnungen auf der Grundlage davon, wie der CLK-Bus und der DATA-Bus der Host-Kommunikationsschnittstelle mit den Kontakten der Wandleranordnung verbunden werden.
In 7 unterstützt die ID-Code-Tabelle 500b bis zu acht eindeutige Identifikationscode-Zuweisungen, wobei der Anschlussstift P-3 mit der DC-Versorgungsspannung (VDD) und der Anschlussstift P-7 mit Masse GND des Trägersubstrats verbunden wird, wie zuvor beschrieben ist. Die Anschlussstifte P-5 und P-6 bleiben in diesem Beispiel unbenutzt. Die Anschlussstifte P-1, P-2 und P-4 werden zum Zuweisen oder Programmieren des eindeutigen Identifikationscodes der Mikrofonanordnung verwendet. Einer dieser Anschlussstifte wird auf den hohen Logikpegel gezogen (Auswahl 1) oder wird auf den niedrigen Logikpegel gezogen, um ein Beispiel zu nennen, wobei dies durch den übergeordneten Prozessor erfolgt, indem der fragliche Anschlussstift mit einer DC-Versorgungsspannung (VDD) oder Masse (GND) auf dem Trägersubstrat verbunden wird. Das zuletzt genannte Merkmal impliziert, dass der Anschlussstift statisch oder ungeschaltet bleibt, und dass der Prozessor der Wandleranordnung den statischen Logikpegel des interessierenden Anschlussstifts (beispielsweise Anschlussstift P-1, P-2 oder P-4 in dem vorliegenden Beispiel) erkennt, indem sein Zustand über einen geeigneten I/O-Anschluss des Prozessors eingelesen wird. Die erste oder oberste Reihe der ID-Code-Tabelle 500b, die die Verbindungen der Anschlussstifte P-1, P-2 und P-4 betrifft, zeigt, dass, wenn der Takt-Bus der Host-Kommunikationsschnittstelle mit dem Anschlussstift P-1 verbunden wird, der DATA-Bus mit dem Anschlussstift P-2 verbunden wird und der Anschlussstift P-4 auf logisch niedrigem Pegel (0) gezogen wird, der eindeutige Identifikationscode mit dem Wert 0 der Wandleranordnung zugewiesen wird, wie dies durch die Spalte 501b angegeben wird. Wenn in ähnlicher Weise die Verbindungen der Anschlussstifte P-1 und P-2 beibehalten werden, aber der Anschlussstift P-4 mit logisch hohem Pegel verbunden wird, das heißt, „Auswahl 1“ anstatt „Auswahl 0“, dann wird der eindeutige Identifikationscode mit dem Wert 1 zugewiesen, und dies gilt auch für diversen Permutationen der Anschlussstruktur der Anschlussstifte P-1, P-2 und P-4. Somit ermöglicht die Verwendung des zusätzlichen AUSWAHL- bzw. SELECT-Kontakts die Zuweisung weiterer eindeutiger Kennungen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist die Kommunikationsschnittstelle der Wandleranordnung in Hinblick auf unterschiedliche Protokolle in Abhängigkeit davon konfigurierbar, wie die Kontakte des Trägersubstrats mit den diversen Bussen des übergeordneten Prozessors verbunden werden. In einem Beispiel ist das Schnittstellenprotokoll für das SoundWire-Protokoll oder für das PDM-Protokoll konfiguriert. In 7 bezeichnet die Spalte 507b die unterschiedlichen Protokolle in dieser beispielhaften Anwendung. Die PDM-Datenschnittstelle wird ausgewählt, indem Anschlussstifte P-1, P-2 und P-4 mit den übergeordneten Prozessor-Bussen verbunden werden, wie dies durch die beiden untersten Reihen im Inneren des Feldes 510b angegeben ist, wobei der Anschlussstift P-2 mit DATA verbunden wird, und der Anschlussstift P-4 mit CLOCK bzw. TAKT verbunden wird. Durch Verbinden des Anschlussstifts P-1 mit einem logisch hohen Pegel („Auswahl 1“) oder einem logisch niedrigen Pegel („Auswahl 0“) kann die Phase relativ zu dem angelegten Taktsignal ausgewählt werden, wenn neue Daten auf dem DATA-Anschlussstift gesendet werden. Die PDM-Datenschnittstelle ist von zahlreichen bekannten Mikrofonanordnungen verwendet worden, so dass die Bereitstellung einer Trägersubstratschnittstelle, die zur Handhabung des PDM-Protokolls oder eines anderen Protokolls (beispielsweise SoundWire, I²C, I²S, USB, UART, SPI und anderen) konfiguriert ist, die Host-Prozessorschnittstelle in die Lage versetzt, mit zahlreichen Geräten betreibbar zu sein. Der Modus mit der PDM-Datenschnittstelle bietet daher eine bequeme Möglichkeit zum gemeinsamen Betrieb mit älteren Mikrofonprodukten und ermöglicht das Prüfen und Verifizieren zahlreicher grundlegender Audioqualitätsmaßzahlen der Mikrofonanordnung, ohne dass eine aufwändige Prüfanordnung mit einer SoundWire-kompatiblen Datenkommunikationsschnittstelle oder ähnlichen standardisierten Datenkommunikationsschnittstellen erforderlich sind.
Die ID-Code-Tabelle 600 der 8 zeigt eine Kontaktverbindungskonfiguration gemäß einer dritten Ausführungsform, in der bis zu vierzehn eindeutige Identifikationscodes für eine Schnittstelle mit 5 Kontakten unterstützt werden. Wie in Tabelle 600 gezeigt ist, wird der Anschlussstift P-3 mit dem DC-Versorgungsspannungsbus (VDD) verbunden, und der Anschlussstift P-7 wird mit dem Masse- (GND-)Bus des Trägersubstrats verbunden, wie dies auch zuvor der Fall ist. Die Anschlussstifte P-5 und P-6 bleiben unbenutzt. Die Anschlussstifte P-1, P-2 und P-4 werden für das Auswählen oder das Programmieren eines eindeutigen Identifikationscodes verwendet. Jedoch unterscheidet sich die Funktion des Anschlussstifts P-4 von derjenigen des Anschlussstifts P-4 in 7. In 8 kann die Spannung auf oder der Strom durch den Anschlussstift P-4 durch den Prozessor der Wandleranordnung bei mehreren diskreten Signalpegeln (in 8 sieben diskrete Pegel) erfasst werden, wie dies in Spalte 610 der ID-Tabelle 600 angegeben ist. Der Anschlussstift P-4 kann mit einer Einrichtung zur Spannungs-/Strom-Abtastung (beispielsweise einem A/Druck-Wandler) der Verarbeitungsschaltung 122 (siehe 4) verbunden werden, die in der Lage ist, die Spannung oder den Strom an P-4 mit ausreichender Genauigkeit zu messen oder zu erfassen, um die unterschiedlichen Pegel zu unterscheiden. Die Spannung oder der Strom des Anschlussstifts P-4 kann festgelegt werden, indem der Anschlussstift P-4 mit einer geeigneten DC-Spannung des Trägersubstrats verbunden wird und er während des Betriebs statisch oder ungeschaltet bleibt. Der Prozessor der Wandleranordnung kann die Spannung oder den Strompegel des Anschlussstifts P-4 erfassen, indem die Spannung oder der Strom eines geeigneten I/O-Ports des Prozessors, der mit der Einrichtung zur Abtastung der Spannung/des Stroms verbunden ist, ausgelesen wird. Die erste oder oberste Reihe der ID-Code-Tabelle 600 in Bezug auf die Verbindungen der Anschlussstifte P-1, P-2 und P-4 zeigt, dass, wenn der TAKT-Bus der Host-Kommunikationsschnittstelle mit dem Anschlussstift P-1 verbunden wird, der DATA-Bus mit dem Anschlussstift P-2 verbunden wird und der Anschlussstift P-4 mit Masse (0 Volt) verbunden wird, sodann der eindeutige Identifikationscode mit dem Wert 0 zugewiesen wird, wie dies durch die Spalte 601 angegeben ist, und so weiter für andere Spannungen oder Ströme (beispielsweise die Pegel 1-7), die am Anschlussstift P-4 erfasst werden. In anderen Ausführungsformen können andere Signalpegel in Verbindung mit anderen Konfigurationen der anderen Kontakte verwendet werden, um unterschiedliche Protokolle oder eine Kombination aus unterschiedlichen Protokolle und eindeutigen ID-Code-Zuweisungen zu übermitteln.
In einer Ausführungsform wird eine Eigenschaft eines oder mehrerer der elektrischen Signale, die auf entsprechenden Kontakten der Schnittstelle für externe Geräte empfangen werden, ermittelt, indem ein oder mehrere Logikübergänge jedes der einen oder mehreren Signale ausgewertet werden. In einigen Fällen besteht ein Ergebnis der Auswertung darin, dass beispielsweise keine Logikübergänge erkannt wurden, wenn das elektrische Signal ein Auswahl-Signal ist, das auf hohem oder niedrigem Pegel gehalten wird. In einer Implementierung wird die Eigenschaft mindestens zweier elektrischer Signale an einem entsprechenden ersten und zweiten Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte ausgewertet, indem ermittelt wird, welches der mindestens zwei elektrischen Signale ein Taktsignal ist und welches der mindestens zwei elektrischen Signale Auswahlzustand auf hohem oder niedrigem Pegel hat. Eine derartige Auswertung kann angewendet werden, um die eindeutige Identität auf der Grundlage eines Kontakts zu ermitteln, auf welchem das Taktsignal bereitgestellt wird, und auf der Grundlage eines Kontakts, auf welchem das elektrische Signal mit dem Auswahlzustand mit hohem Pegel bereitgestellt wird, wie in Tabelle 7 gezeigt ist. Wenn diverser Signalpegel detektierbar sind, dann kann die eindeutige ID bzw. Kennung teilweise auf der Grundlage des detektierten Signalpegels ermittelt werden, wie dies in Verbindung mit 8 erläutert und gezeigt ist.
9 zeigt einen Mechanismus, mit dem die Wandleranordnung die Eigenschaft des einen oder der mehreren Signale auf entsprechenden Kontakten in der Schnittstelle für externe Geräte der Wandleranordnung ermittelt. Die x-Achse repräsentiert die Messzeit in willkürlichen Zeiteinheiten und die y-Achse repräsentiert eine Anzahl an logischen Zustandsübergängen an dem ausgewählten Kontakt während der Messzeit. Die Messzeit kann durch Kenntnis des in Frage stehenden Kommunikationsprotokolls auf einen festgelegten Wert gesetzt werden. Für SoundWire-Anwendungen wird die Messzeit auf einen Wert zwischen 0,2 ms und 1,0 ms festgelegt, etwa 0,333 ms für eine Frequenz von 12,288 MHz des CLK-Signals auf dem CLK-Bus. Dieser Bereich der Messzeit wird ausgewählt, indem berücksichtigt wird, dass 4096 Bus-Reset-Bit-Zeitabschnitte 1/6 ms entsprechen. Dies führt zu einer Immunität der Messzeit und zu der Fähigkeit des Prozessors, die Logikübergänge an den von außen zugänglichen Kontakten im Vergleich zu einer an sich bekannten SoundWire-Bus-Funktion auszuwerten, gegenüber möglichen Bus-Rücksetzmustern auf dem SoundWire-Bus. Der Prozessor ist ausgebildet, die Logikübergänge an den von außen zugänglichen Kontakten der Anordnung, die elektrisch mit den Bussen der Host-Datenkommunikationsschnittstelle verbunden sind, auf der Grundlage von Zählerdaten für jeden Kontakt auszuwerten. Genauer gesagt, eine ansteigende Flanke einer Signalform auf jedem Kontakt wird verwendet, um den Wert einer Zählerschaltung oder einer Zählerfunktion des Prozessors zu erhöhen. Am Ende der vorbestimmten Messzeit kann ein jedem Kontakt zugeordneter Zählerwert verwendet werden, um die entsprechende Funktion (beispielsweise Takt, Daten oder Auswahl) jedes Kontakts zu ermitteln.
In 9 wird ein Zähler verwendet, um unterschiedliche Arten von Logikübergängen auf Kontakten für eine Wandleranordnung, die das SoundWire-Protokoll implementiert, zu ermitteln. Ein fester Logikpegel (beispielsweise Auswahl 1 oder Auswahl 0) auf einem Schnittstellenkontakt führt zu einem Wert von 0 in der Messzeit, wie dies in Zeile 701 gezeigt ist. Der TAKT-Bus der Host-Kommunikationsschnittstelle ist nach einem Zurücksetzen beim Einschalten (POR) aktiv und übermittelt eine zulässige SoundWire-Taktfrequenz, die einen relativ hohen Zählerwert während der Messzeit hat, wie in Zeile 705 gezeigt ist. Der DATA-Anschlussstift sollte mit hoher Gewissheit einen niedrigeren Zählerwert im Vergleich zu dem Zählerwert auf dem TAKT-Bus erhalten, wobei die SoundWire-NRZI-DATA-Codierung des DATA-Busses berücksichtigt ist. Der DATA-Anschlussstift sollte erwartungsgemäß zumindest einen SoundWire-Block nach dem POR übertragen. Das Ergebnis des Zählerausfallbereichs ist in dem Teil des schraffierten Dreiecks im Graphen 700 markiert.
Für den PDM-Modus wird erwartet, dass das TAKT-Signal eine zulässige PDM-Taktfrequenz gemäß eines normal arbeitenden digitalen Mikrofons mit einer Taktfrequenz überträgt, die im MHz-Bereich gemessen wird. Der DATA-Bus kann PDM-Daten übertragen oder auch nicht. Die DDR-Signalgebung auf dem DATA-Bus hat jedoch eine theoretische Umschaltrate, die gleich der Umschaltrate des TAKT-Signals ist. Insbesondere kann das SoundWire-Bus-Rücksetzmuster eine Herausforderung im Zusammenhang mit dieser Messung sein. Ein SoundWire-Bus-Rücksetzmuster besteht aus 4096 pro Bit-Abschnitten, die von hohem Pegel auf niedrigen Pegel übergehen.
In einigen Ausführungsformen fordern gegebenenfalls ein oder mehrere elektrische Signale, die an der Schnittstelle für externe Geräte der Wandleranordnung empfangen werden, ein erneutes Umleiten auf unterschiedliche Signalkontakte der Kommunikationsprotokollschnittstelle, beispielsweise zwischen dem DATA-Kontakt und CLK-Kontakt, und der SoundWire-Schnittstelle 320 in 4. Diese Umleitung kann durch einen Schalter ausgeführt werden, der von einem Prozessor der Wandleranordnung, beispielsweise dem Prozessor 330 in 4 gesteuert wird.
10 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Kontaktumleitungsschalters für die mehreren von außen zugänglichen Kontakte der Wandleranordnung. P1, P2 und P3 repräsentieren Außenkontakte auf der Schnittstelle für externe Geräte einer Wandleranordnung, in der Busse für Auswahl-, Data- und Takt verwendet werden. Die Außenkontakte P1, P2 und P3 der Wandleranordnung sind mit entsprechenden Außenkontakten eines Trägersubstrats elektrisch verbunden, die eine von mehreren unterschiedlichen Konfigurationen besitzen können, wie zuvor erläutert ist. Wie zuvor angegeben ist, können auch andere Kontakte, einschließlich Leistung und Masse, verwendet werden. In dem vorliegenden Beispiel wird angenommen, dass nur die Busse für Auswahl-, Daten- und Takt der übergeordneten Einrichtung mit unterschiedlichen Außenkontakten des Trägersubstrats verdrahtet sind, um die eindeutige ID zu übermitteln oder um die Protokollkonfiguration zu übermitteln. In diesem Beispiel sind Busse für Leistung und Masse der übergeordneten Einrichtung mit entsprechend neu mit anderen Außenkontakten des Trägersubstrats für diesen Zweck verdrahtet. Genauer gesagt, können andere Busse der übergeordneten Einrichtung oder des Systems zu anderen Außenkontakten des Trägersubstrats umverdrahtet werden, um eindeutige ID- oder Protokollkonfigurationsinformation zu vermitteln.
In einigen Ausführungsformen hat die Protokollschnittstelle der Wandleranordnung, beispielsweise die SoundWire-Schnittstelle 320 in 4, eine fest verdrahtete interne Busschnittstelle. In 10 sind beispielsweise die internen Buskontakte für Auswahl-, Daten- und Takt der Protokollschnittstelle (nicht gezeigt) mit entsprechenden Ausgängen 1002, 1004 und 1006 einer Umleitungsschaltung 1010 entsprechend fest verdrahtet und dazu ausgerichtet. Wenn daher die externen Schnittstellenkontakte des Trägersubstrats zu unterschiedlichen Bussen der übergeordneten Einrichtung oder des Systems umverdrahtet bzw. in der Leitungsführung geändert werden (um eindeutige IDs oder Protokollkonfigurationsinformation bereitzustellen), kann es notwendig sein, dass die Wandleranordnung ein oder mehrere Signale zwischen der externen Schnittstelle der Wandleranordnung und den fest verdrahteten internen Kontakten der Protokollschnittstelle neu umleitet. Beispielsweise kann mit Verweis auf 10 das Trägersubstrat so verdrahtet bzw. in der Leitungsführung geändert werden, dass TAKT und DATA auf externen Kontakten P1 bzw. P2 an der Schnittstelle der Wandleranordnung bereitgestellt werden. Somit kann es notwendig sein, das TAKT-Signal auf dem Außenkontakt P1 so neu weiterzuleiten, dass es mit dem internen Buskontakt 1006 der Protokollschnittstelle der Wandleranordnung in Übereinstimmung ist. In diesem Beispiel ist das Signal DATA auf dem Kontakt P2 bereits zu dem entsprechenden Kontakt DATA der Protokollschnittstelle ausgerichtet und erfordert keine neue Verlegung.
In 10 erfolgt die Neuleitungsführung der Signale auf den Außenkontakten der Wandleranordnung nach Ermittlung der Signalarten und, in einigen Ausführungsformen, der Signalpegel auf den diversen externen Kontakten, wie dies zuvor erläutert ist. Zu diesem Zweck enthält die Mikrofonanordnung eine Neuführungsschaltung 1010, die ausgebildet ist, Signale auf den Kontakten der externen Schnittstelle zu der fest verdrahteten internen Busschnittstelle neu zu führen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist die Wandleranordnung und allgemeiner eine elektronische Einrichtung mit einer Schnittstelle für externe Geräte so konfigurierbar, dass sie mit einem oder mehreren unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen kompatibel ist, die von einer externen Einrichtung (beispielsweise einer übergeordneten Einrichtung) eingerichtet werden, wobei einige nicht beschränkende Beispiele davon hierin erläutert sind. In einer Ausführungsform detektiert die elektronische Einrichtung das Protokoll der Host-Geräteschnittstelle auf der Grundlage von Signalen, die von der Host-Schnittstelle empfangen werden, und anschließend wird die elektronische Einrichtung automatisch so konfiguriert, dass eine Kommunikation unter Anwendung des erkannten Protokolls erfolgt. In einer weiteren Ausführungsform empfängt die elektronische Einrichtung eine Nachricht, die das Protokoll kennzeichnet, und die elektronische Einrichtung wird entsprechend für die Kommunikation unter Anwendung des gekennzeichneten Protokolls konfiguriert. Es sind nachfolgend diverse Vorgehensweisen beschrieben, um das Kommunikationsprotokoll zu ermitteln, das von der externen Einrichtung verwendet wird, mit der die elektronische Einrichtung verbunden wird.
In einer Ausführungsform ist die elektronische Einrichtung eine Wandleranordnung mit, außer anderen Komponenten, einem Sensor, einer oder mehreren elektrischen Schaltungen und einer Kommunikationsschnittstelle für externe Geräte mit mehreren Kontakten. 4 und 5 sind repräsentative derartige Schaltungen, obwohl nicht alle Implementierungen alle Schaltungen enthalten, die gezeigt sind, und andere Implementierungen können Schaltungen enthalten, die nicht gezeigt sind. Eine Wandleranordnung kann als eine Mikrofonanordnung oder als eine Anordnung mit einem anderen Sensor, der kein Mikrofon ist, eingerichtet werden. Allgemeiner gesagt, die elektronische Einrichtung kann eine beliebige Einrichtung sein, die eine Kommunikationsprotokollschnittstelle zur Kommunikation mit einer gewissen anderen Einrichtung, etwa einer übergeordneten Einrichtung oder einem System, enthält, die bzw. das mit der elektronischen Einrichtung unter Anwendung eines Kommunikationsprotokolls kommuniziert.
11 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Ermittlung eines Kommunikationsprotokolls an einer Kommunikationsschnittstelle. In Schritt 1002 detektiert die elektronische Einrichtung ein oder mehrere Signale auf entsprechenden Kontakten der Kommunikationsschnittstelle, wenn die Kontakte, auf denen die detektierten Signale elektrisch mit externen Kontakten eines externen Systems oder einer übergeordneten Einrichtung, die die Signale bereitstellt, beispielsweise durch ein Trägersubstrat verbunden sind, das mit einer übergeordneten Einrichtung oder einem System verbunden ist, verbunden werden. In Schritt 1004 ermittelt die elektronische Einrichtung ein Kommunikationsprotokoll, das an der externen Einrichtung verwendet wird, auf der Grundlage einer Auswertung des einen oder der mehreren detektierten Signale, wovon Beispiele nachfolgend erläutert sind. Die Auswertung kann durch Schaltungen der elektronischen Einrichtung, beispielsweise die Verarbeitungsschaltung 122 in 4, ausgeführt werden.
Im Allgemeinen haben Kommunikationsprotokolle eine spezifizierte Gruppe aus Signalen (beispielsweise Takt, Daten, Auswahl und dergleichen) mit detektierbaren Eigenschaften, wovon eine oder mehrere alleine oder in Verbindung verwendet werden können, um das Protokoll zu erkennen. Somit werden Signaleigenschaften für ein oder mehrere Signale an entsprechenden Kontakten der Schnittstelle für externe Geräte detektiert. Derartige Eigenschaften können erhalten werden, indem Logikübergänge erfasst werden. Sich wiederholende Logikübergänge können ein Anzeichen für ein Taktsignal im Allgemeinen oder für eine Taktsignalfrequenz im Besonderen sein. Gewisse detektierbare Logikübergänge können ein Anzeichen für Start-Stopp-Bit-Intervalle oder andere periodische oder sich wiederholende Signalstrukturen sein. Andere detektierbare Logikübergänge können ein Anzeichen für Änderungsraten oder nicht-periodische oder sich nicht wiederholende Signalmuster sein. Wie vorgeschlagen, können detektierbare Logikübergänge auch das Fehlen von Übergängen miteinschließen. Das Fehlen von Logikübergängen in einem Signal kann anzeigen, dass das Signal auf hohem Pegel oder niedrigem Pegel ausgewählt (beispielsweise gehalten) wird. Zu Signaleigenschaften gehören auch Datenmuster. Diese und andere Signale oder Datenmuster oder deren Fehlen, wie dies auf einer oder mehreren Kontakten der Schnittstelle für externe Geräte detektiert wird, können verwendet werden, um das Kommunikationsprotokoll zu identifizieren. Auswahlbeispiele für die Verwendung dieser und anderer Signaleigenschaften zum Erkennen von Kommunikationsprotokollen sind im Folgenden weiter erläutert.
Wie vorgeschlagen, kann das Kommunikationsprotokoll unter genereller Verwendung einer oder mehrerer Signaleigenschaften erkannt werden. Im Allgemeinen wird die Robustheit für die Erkennung des Kommunikationsprotokolls größer sein, wenn mehr Eigenschaften verwendet werden, um das Protokoll zu erkennen. Somit können Eigenschaften mehrerer Signale gegebenenfalls erforderlich sein, um in genauer Weise ein spezielles Protokoll zu erkennen. In einigen Ausführungsformen kann eine Kombination oder eine Ansammlung von Signaleigenschaften, die eindeutig für ein spezielles Kommunikationsprotokoll ist, eine Protokollsignatur festlegen, die zum Erkennen des Protokolls verwendet wird. Um ein Kommunikationsprotokoll zu erkennen, können eine Gruppe aus einer oder mehreren Signaleigenschaften oder die Protokollsignatur mit unterschiedlichen Gruppen aus Referenzinformationen verglichen werden, wobei jede Gruppe aus Referenzinformationen einem anderen Protokoll zugeordnet ist. Ein spezielles Protokoll wird erkannt, indem die eine oder die mehreren Signaleigenschaften mit einer Referenzinformation verglichen wird, die einem speziellen Protokoll zugeordnet ist. Die Referenzinformation kann in einem Speicher in der elektronischen Einrichtung gespeichert werden. In anderen Ausführungsformen wird die spezielle Gruppe aus Kontakten, auf denen ein spezielles Signal oder eine Gruppe aus Signalen empfangen oder detektiert wird, verwendet, um das Protokoll zu erkennen. In diesem zuletzt genannten Falle bildet die Referenzinformation das spezielle Signal oder die Gruppe aus einem oder mehreren Kontakten auf das spezielle Protokoll ab.
Das Inter-Integrierte Schaltungs- (I²C-) Protokoll ist ein serieller Bus mit mehreren Mastern und mehreren untergeordneten Einheiten zum Verbinden peripherer Geräte mit einem Prozessor oder einer Steuerung. In dem I²C-Protokoll können Übergänge, die auf einem seriellen Takt- (SCK-) Bus detektiert werden, zum Erkennen des Protokolls verwendet werden. Das Taktsignal zeichnet sich durch eine Reihe von Pulszügen für jeden Informationstransfer aus, wobei die Pulswiederholungsrate bei einer Frequenz von 100 KHz, 400 KHz oder 1 MHz liegt. Das Datenmuster des I²C-Protokolls kann ebenfalls verwendet werden, alleine oder in Kombination mit dem Taktsignal, um das Protokoll zu erkennen. Das I²C-Datenmuster zeichnet durch Pegel auf einem seriellen Daten- (SDA-) Bus aus, das von dem SCK abgetastet wird, wobei das Datenmuster ein Paket mit einer Kennung des untergeordneten Geräts umfasst, woran sich eine Adresse, ein Lese/Schreib-Bit und die Daten anschließen. Ein spezielles untergeordnetes Gerät antwortet nur auf Pakete, die seine Geräte-Kennung enthalten, so dass der Teil der Kennung des untergeordneten Geräts jedes Pakets ein nicht wechselndes und vorhersagbares Muster ist. Die Signatur kann ferner eine explizite Datennachricht enthalten, die an ein I²C-Gerät während der Autoerkennung gesendet wird. Diese Nachricht wäre für den Hersteller kennzeichnend.
Das Integrierte Interchip Sound- (I²S-) Protokoll ist ein serieller Bus, unter anderem, zum Anschließen digitaler Audiogeräte. Bei I²S können das Protokoll, sich wiederholende Muster, die auf einem Bit-Takt- (BCLK-) Bus und/oder einem Wortsynchronisierungs- (WS-) Bus detektiert werden, verwendet werden, um das Protokoll zu erkennen. Das WS-Signal wiederholt sich gemäß einer von einer bekannten Gruppe aus Frequenzen, etwa 8 kHz, 16 kHz, 24 kHz, 32 kHz, 44,1 kHz, 48 kHz, 88,2 kHz, 96 kHz oder 196 kHz. Das BCLK-Signal wiederholt sich mit einer Rate des 2x16-fachen, 2x24-fachen oder 2x32-fachen derjenigen des WS-Signals. Ein Datenmuster auf einem seriellen Daten-In- (SDI-) Bus hat normalerweise keinen festgelegten Wert. Jedoch kann jede bekannte und erkennbare Information auf dem SDI-Bus benutzt werden, um das Protokoll zu erkennen.
Das universelle asynchrone Empfänger/Sender- (UART-) Protokoll übersetzt Datenzeichen in ein Format eines asynchronen seriellen Stroms, der Daten zwischen dem Startbit und dem Stoppbit einschließt. In dem UART-Protokoll kann ein Start-Stopp-Bitintervall benutzt werden, um das Kommunikationsprotokoll zu identifizieren. Ein Datenmuster auf einem seriellen Daten-In- (SDI-) Bus kann ferner alleine oder in Kombination mit dem Start-Stopp-Bitintervall verwendet werden, um das Protokoll zu identifizieren. Der SDI-Bus liegt auf hohem Pegel, der untätig ist. Der SDI-Bus wird für mindestens eine Bitzeit auf niedrigem Pegel gelegt, es werden 8 Bits an Information gesendet, und anschließend wird der SDI-Bus erneut für eine oder zwei Stoppbitzeiten auf hohen Pegel gelegt. Ein Datenmuster für die Informationsbits ist für das UART-Protokoll nicht festgelegt. Die UART-Protokollschnittstelle enthält ferner ein Paritätsbit, das verwendet werden kann, um das Protokoll zu identifizieren.
Das serielle periphere Schnittstellen- (SPI-) Busprotokoll ist eine synchrone Kommunikationsschnittstelle. Bei dem SPI-Protokoll werden Signale auf einem seriellen Takt-(SCLK-) Bus und auf einem Chipaktivierungs- (CEN-) Bus verwendet, um das Protokoll zu identifizieren. Zwischen SPI-Blöcken ist das CEN-Signal auf hohem Pegel. Wenn ein Block beginnt, dann wird das CEN-Signal für mehrere aus 16 SCLK-Zyklen auf niedriges Potenzial gelegt. Die genaue Anzahl an SCLK-Zyklen pro CEN-Block ist für das allgemeine SPI-Protokoll nicht festgelegt, ist aber für ein spezielles System definiert. Ein Datenmuster für Informationsbits an dem Eingang (MOSI) ist für das SPI-Protokoll nicht festgelegt. In einigen Fällen kann das Kommunikationsprotokoll unter Anwendung bekannter Information auf dem MOSI identifiziert werden.
In 11 wird in Schritt 1006 die elektronische Einrichtung derart konfiguriert, dass sie gemäß dem erkannten Kommunikationsprotokoll kommuniziert. In einigen Implementierungen erfolgt die Konfiguration der elektronischen Einrichtung, bevor die elektronische Einrichtung eine Information an die übergeordnete Einrichtung sendet. In anderen Ausführungsformen sendet die elektronische Einrichtung eine gewisse Information an die externe Einrichtung vor oder während der Konfiguration der Schnittstelle der elektronischen Einrichtung, oder sogar vor dem Empfang jeglicher Information aus dem externen Gerät. In einigen Ausführungsformen kann beispielsweise die elektronische Einrichtung Steuer- oder andere Information, aber keine Daten, an die übergeordnete Einrichtung vor der Konfiguration der Kommunikationsschnittstelle senden, woraufhin Daten für nach der Konfiguration der Schnittstelle für das erkannte Protokoll gesendet werden. In 11 kommuniziert im Schritt 1008 die elektronische Einrichtung aus der Kommunikationsschnittstelle heraus, wobei das konfigurierte Protokoll verwendet wird. In einer Ausführungsform erkennt die elektronische Einrichtung automatisch das Kommunikationsprotokoll einer externen Einrichtung, mit welchem die elektronische Einrichtung verbunden ist und konfiguriert die elektronische Einrichtung einschließlich ihrer Kommunikationsprotokollschnittelle, um eine Kommunikation in Übereinstimmung mit dem erkannten Protokoll auszuführen.
Obwohl die vorliegende Offenbarung und der Gegenstand, der gegenwärtig als beste Art der Ausführung betrachtet wird, in einer Weise beschrieben sind, die es zum Eigentum der Erfinder macht und die den Fachmann auf dem Gebiet in die Lage versetzt, die Erfindung durchzuführen und zu verwenden, ist zu beachten, dass es viele Äquivalente zu den hierin offenbarten Ausführungsformen gibt und dass zahlreiche Modifizierungen und Varianten vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich und dem Grundgedanken der Offenbarung abzuweichen, die nicht durch die anschaulichen Ausführungsformen, sondern durch die angefügten Patentansprüche zu beschränken ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/414578 [0001]

Claims

Ein Verfahren in einer Wandleranordnung mit einer Schnittstelle für externe Geräte, die mit einer Kommunikationsprotokollschnittstelle der Wandleranordnung verbunden ist, wobei die Wandleranordnung ausgebildet ist, ein Eingangssignal mit einer physikalischen Form in ein Ausgangssignal mit einer anderen physikalischen Form umzuwandeln, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen mindestens zweier elektrischer Signale eines Kommunikationsprotokolls auf entsprechenden Kontakten der Schnittstelle für externe Geräte der Wandleranordnung; Ermitteln einer Eigenschaft mindestens eines der elektrischen Signale, die in der Schnittstelle für externe Geräte empfangen werden, durch Auswerten eines Logikübergangs des mindestens einen elektrischen Signals; und Ermitteln einer eindeutigen Kennung, die der Wandleranordnung zugewiesen ist, auf der Grundlage der Eigenschaft des mindestens einen elektrischen Signals.
Das Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Ermitteln der eindeutigen Kennung, die der Wandleranordnung zugewiesen ist, auf der Grundlage der Eigenschaft des mindestens einen elektrischen Signals und auf der Grundlage des Kontakts, auf welchem das entsprechende elektrische Signal empfangen wird; und Übermitteln der eindeutigen Kennung, die der Wandleranordnung zugewiesen ist, in der Schnittstelle für externe Geräte nach dem Ermitteln der eindeutigen Kennung.
Das Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Führen eines elektrischen Signals, das auf mindestens einem Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte aus einem Signalkontakt der Kommunikationsprotokollschnittstelle empfangen wird, zu einem anderen Signalkontakt der Kommunikationsprotokollschnittstelle nach dem Ermitteln der Eigenschaft des umgeleiteten elektrischen Signals.
Das Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst: Übermitteln der der Wandleranordnung zugewiesenen eindeutigen Kennung in der Schnittstelle für externe Geräte nach dem Ermitteln der eindeutigen Kennung.
Das Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Ermitteln einer Eigenschaft mindestens zweier elektrischer Signale, die an einem entsprechenden ersten und zweiten Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte empfangen werden, durch Ermitteln, welches der mindestens zwei elektrischen Signale ein Taktsignal ist und welches der mindestens zwei elektrischen Signale einen Zustand mit hohem Pegel oder niedrigem Pegel hat; und Ermitteln der eindeutigen Kennung auf der Grundlage eines Kontakts, auf welchem das Taktsignal bereitgestellt wird, und auf der Grundlage eines Kontakts, auf welchem das elektrische Signal mit dem Zustand mit hohem Pegel oder niedrigem Pegel bereitgestellt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Kontakte der Kommunikationsprotokollschnittstelle eine festverdrahtete Funktion besitzen, wobei das Verfahren ferner umfasst: Umleiten mindestens eines elektrischen Signals, das auf einem Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte aus einem Signalkontakt der Kommunikationsprotokollschnittstelle empfangen wird, zu einem anderen Signalkontakt der Kommunikationsprotokollschnittstelle nach dem Ermitteln der Eigenschaft mindestens eines der beiden elektrischen Signale.
Das Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst: Übermitteln der der Wandleranordnung zugewiesenen eindeutigen Kennung in der Schnittstelle für externe Geräte nach dem Ermitteln der eindeutigen Kennung.
Eine Wandleranordnung mit einer oberflächenmontierten Schnittstelle für externe Geräte, wobei die Anordnung aufweist: einen Sensor, der ausgebildet ist, ein Eingangssignal mit einer physikalischen Form in ein Ausgangssignal mit einer anderen physikalischen Form umzuwandeln; eine integrierte Schaltung mit einem Prozessor und einer Kommunikationsprotokollschnittstelle; mehrere Kontakte, die auf der Schnittstelle für externe Geräte angeordnet sind, wobei jeder Kontakt mindestens einer Untergruppe der mehreren Kontakte der Schnittstelle für externe Geräte mit einem entsprechenden Signalkontakt der Kommunikationsprotokollschnittstelle verbunden ist; wobei der Prozessor ausgebildet ist, eine Eigenschaft mindestens eines elektrischen Signals, das auf einem Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte empfangen wird, zu ermitteln; und der Prozessor ausgebildet ist, eine eindeutige Kennung, die der Wandleranordnung zugewiesen ist, auf der Grundlage der Eigenschaft des mindestens einen elektrischen Signals zu ermitteln.
Die Anordnung nach Anspruch 8, wobei jeder der Signalkontakte der Kommunikationsprotokollschnittstelle eine festverdrahtete Funktion hat, der Prozessor ausgebildet ist, mindestens ein elektrisches Signal, das auf einem Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte von einem Signalkontakt der Kommunikationsprotokollschnittstelle empfangen wird, zu einem anderen Signalkontakt der Kommunikationsprotokollschnittstelle umzuleiten, nachdem die Eigenschaft des mindestens einen elektrischen Signals ermittelt ist.
Die Anordnung nach Anspruch 9, wobei der Prozessor ausgebildet ist, eine Übermittlung der eindeutigen Kennung in der Schnittstelle für externe Geräte der Wandleranordnung zu initiieren.
Die Anordnung nach Anspruch 8, wobei der Prozessor ausgebildet ist: die eindeutige Kennung, die der Wandleranordnung zugewiesen ist, auf der Grundlage der Eigenschaft des mindestens einen elektrischen Signals und auf der Grundlage des Kontakts der Schnittstelle für externe Geräte, auf welchem das entsprechende elektrische Signal empfangen wird, zu ermitteln; und eine Übermittlung der eindeutigen Kennung in der Schnittstelle für externe Geräte der Wandleranordnung zu initiieren.
Die Anordnung nach Anspruch 8, wobei der Prozessor ausgebildet ist: eine Eigenschaft mindestens zweier elektrischer Signale, die an einem entsprechenden ersten und zweiten Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte empfangen werden, zu ermitteln, wobei mindestens eine der Eigenschaften ein Logikübergang ist, der ein Taktsignal kennzeichnet, und mindestens eine der Eigenschaft ein Zustand mit hohem Pegel oder niedrigem Pegel ist; und die eindeutige Kennung auf der Grundlage eines Kontakts, auf welchem das Taktsignal empfangen wird, und auf der Grundlage eines Kontakts, auf welchem das elektrische Signal mit dem Zustand mit dem hohen Signalpegel oder dem niedrigen Signalpegel empfangen wird, zu ermitteln.
Die Anordnung nach Anspruch 12, wobei der Prozessor ausgebildet ist, mindestens ein elektrisches Signal, das auf einem Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte aus einem Signalkontakt der Kommunikationsprotokollschnittstelle empfangen wird, zu einem anderen Signalkontakt der Kommunikationsprotokollschnittstelle nach der Ermittlung der Eigenschaft des mindestens einen elektrischen Signals umzuleiten.
Die Anordnung nach Anspruch 13, wobei der Prozessor ausgebildet ist, eine Übermittlung der eindeutigen Kennung in der Schnittstelle für externe Geräte der Wandleranordnung nach der Ermittlung der eindeutigen Kennung zu initiieren.
Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Kommunikationsprotokollschnittstelle eine SoundWire-Protokoll-kompatible Schnittstelle ist.
Eine oberflächenmontierte elektronische Einrichtung, mit: einer Schnittstelle für externe Geräte mit mehreren Kontakten; einer integrierten Schaltung mit einem Prozessor und einer Kommunikationsprotokollschnittstelle mit mehreren Signalkontakten, wobei jeder der mehreren Signalkontakte der Kommunikationsprotokollschnittstelle mit einem entsprechenden Signalkontakt der Schnittstelle für externe Geräte verbunden ist, wobei der Prozessor ausgebildet ist zum: Ermitteln einer Eigenschaft eines oder mehrerer Signale, die auf mindestens einer Teilgruppe der mehreren Kontakte der Schnittstelle für externe Geräte bereitgestellt sind, wenn die Teilgruppe aus Kontakten mit Schnittstellenkontakten einer externen Einrichtung verbunden sind; Ermitteln eines Kommunikationsprotokolls auf der Grundlage der Eigenschaft des einen oder der mehreren Signale; Konfigurieren der Kommunikationsprotokollschnittstelle für das Kommunikationsprotokoll; wobei die elektronische Einrichtung unter Benutzung des Kommunikationsprotokolls kommuniziert, nachdem die Kommunikationsprotokollschnittstelle konfiguriert ist.
Die Einrichtung nach Anspruch 16, wobei der Prozessor ausgebildet ist zum: Ermitteln der Eigenschaft des einen oder der mehreren Signale durch Detektieren eines Logikübergangs mindestens eines Signals auf einem entsprechenden Kontakt der Schnittstelle für externe Geräte; und Ermitteln des Kommunikationsprotokolls durch Vergleichen der Eigenschaft des einen oder der mehreren Signale mit einer Referenzinformation.
Die Einrichtung nach Anspruch 17, wobei der Logikübergang ein sich wiederholendes Muster, eine Wiederholungsrate oder ein Datenmuster repräsentiert.
Die Einrichtung nach Anspruch 16, wobei die Eigenschaft eines Signals eine Pulswiederholung auf einem seriellen Taktsignalkontakt der Schnittstelle für externe Geräte ist und die Eigenschaft eines weiteren Signals ein Datenmuster auf einem Datenkontakt der Schnittstelle für externe Geräte ist.
Die Einrichtung nach Anspruch 16, wobei die Eigenschaft eines Signals eine Pulswiederholung auf einem Bit-Taktsignalkontakt der Schnittstelle für externe Geräte ist und die Eigenschaft eines weiteren Signals ein Muster eines Wortsynchronisierungskontakts der Schnitte für externe Geräte ist.
Die Einrichtung nach Anspruch 16, wobei die Eigenschaft eines Signals ein Start-Stopp-Intervall auf einem seriellen Datenkontakt der Schnittstelle für externe Geräte ist.
Die Einrichtung nach Anspruch 16, wobei die Eigenschaft eines Signals eine Eingabe auf einem seriellen Taktsignalkontakt der Schnittstelle für externe Geräte ist und die Eigenschaft eines weiteren Signals eine Eingabe auf einen Chip-Aktivierungskontakt der Schnittstelle für externe Geräte ist.
Die Einrichtung nach Anspruch 16, die ferner aufweist: einen Schallsensor mit einem elektrischen Signalausgang, der mit der integrierten Schaltung verbunden ist; wobei die Schaltung einen Speicher und einen Stimmaktivitätsdetektor enthält; der Prozessor ausgebildet ist, Daten, die für Schall repräsentativ sind, der durch den Schallsensor empfangen wird, in dem Speicher zu speichern, während der Stimmaktivitätsdetektor ermittelt, welche Stimmaktivität in Daten vorhanden ist, die für Schall repräsentativ sind, der von dem Schallsensor empfangen wird; und der Prozessor ausgebildet ist, Daten von dem Speicher und Echtzeitdaten, die von dem Schallsensor empfangenen Schall repräsentieren, bei Ermittlung des Vorhandenseins von Stimmaktivität zu übermitteln.