CN101729625A - 一种手机马达的驱动方法及移动设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手机马达的驱动方法及移动设备，包括以下步骤：首先，按照设定频率生成特定音频数据文件；其次，在需要驱动手机中的线性马达振动时，将所述特定音频数据文件提供给音频芯片进行数模转换；然后，通过所述音频芯片将转换生成的模拟信号发送至线性马达，以驱动线性马达振动。本发明利用手机中的音频芯片产生的模拟信号来驱动线性马达振动，从而无需增加专用驱动芯片和外围电路即可实现对线性马达的驱动控制。在不影响正常音频播放的基础上，不仅实现了硬件电路的低成本设计，而且达到了一个对线性马达较好的控制效果，提高了手机产品的整机性能。
Description
技术领域
本发明属于移动通信终端技术领域，具体地说，是涉及一种对移动通信终端中的振动马达进行驱动的方法及采用该方法设计的移动设备。
背景技术
随着手机技术的发展，振动功能越来越多地应用到各种手机产品中。普通马达的控制比较简单，可以通过主处理器的GPIO口来控制，当GPIO口输出高电平时，马达振动；当GPIO口输出低电平时，马达停止振动。但是，普通马达的反应速度较慢，而线性马达反应迅速，因此，越来越多的手机生产商选择采用线性马达代替普通马达进行硬件电路的设计。
线性马达虽然反应快，寿命长，但是成本较普通马达高很多，这是由于当前控制线性马达工作普遍采用PWM+专用芯片的驱动方式实现。这种驱动设计方式需要通过主处理器的PWM功能输出22.4KHZ的方波，经外部电路整形为类似的正弦波后，输入到线性马达的专用驱动芯片上，进而通过专用驱动芯片驱动线性马达振动。通过调整PWM输出波形的占空比，可以向专用驱动芯片输入不同的波形，这样就可以控制线性马达按照特定的频率实现振动。
由此可以看出：由于传统的线性马达驱动方案需要增加一颗专用驱动芯片设计实现，因此大大增加了硬件成本。如果能够在不增加硬件的当前手机结构下找到一种低成本实现线性马达驱动控制的设计方案，那对于手机成本的控制将大有裨益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种线性马达的驱动方法，在不增加额外硬件的前提下，实现了对线性马达的驱动控制，使得手机的整机成本得以降低。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种手机马达的驱动方法，包括以下步骤：
首先，按照设定频率生成特定音频数据文件；
其次，在需要驱动手机中的线性马达振动时，将所述特定音频数据文件提供给音频芯片进行数模转换；
然后，通过所述音频芯片将转换生成的模拟信号发送至线性马达，以驱动线性马达振动。
优选的，为了使线性马达获得最佳的振动效果，选取线性马达的工作点频率作为所述的设定频率。
进一步的，所述音频芯片在接收到所述特定音频数据文件时，利用其内部的辅助DAC模块对特定音频数据文件进行数模转换，以生成设定频率的模拟信号驱动线性马达振动。
其中，所述辅助DAC模块为单声道音频数据的数模转换模块，所述特定音频数据文件为单声道音频数据文件。
又进一步的，所述音频芯片通过AC’97总线连接主处理器，接收主处理器提供的音频数据文件，对于其中的左右声道音频数据文件，传输至音频芯片内部的立体声DAC模块进行数模转换处理后，驱动手机扬声器或者耳机进行播放；对于其中的单声道音频数据文件，传输至音频芯片内部的辅助DAC模块进行数模转换，以驱动线性马达振动。
其中，在所述音频芯片中包含有耳机混音器和扬声器混音器，当选用手机喇叭播放音频信号时，通过辅助DAC模块转换输出的模拟信号经耳机混音器传输至线性马达；当选用手机耳机播放音频信号时，通过辅助DAC模块转换输出的模拟信号经扬声器混音器传输至线性马达。
再进一步的，在所述手机内部的主处理器中内置有OSS声卡驱动程序，在需要驱动线性马达振动时读取所述特定音频数据文件，写入/dev/mixer设备文件中，进而提供给所述的音频芯片。
优选的，所述特定音频数据文件在写入/dev/mixer设备文件后，优选以DMA操作方式传送至主处理器的AC’97控制器中，进而通过AC’97总线传输至所述的音频芯片。
更进一步的，所述特定音频数据文件可以是WAV或者MP3等格式的数据文件。
基于上述线形马达驱动方法，本发明又提供了一种采用该驱动方法设计的移动设备，包括音频芯片和与其连接的线形马达。所述音频芯片在需要驱动线性马达振动时，读取事先保存的特定音频数据文件，进行数模转换处理后，将生成的模拟信号发送至线性马达，以驱动线性马达振动。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明利用手机中的音频模块产生的模拟信号来驱动线性马达振动，从而无需增加专用驱动芯片和外围电路即可实现对线性马达的驱动控制。在不影响正常音频播放的基础上，不仅实现了硬件电路的低成本设计，而且达到了一个对线性马达较好的控制效果，提高了手机产品的整机性能。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是采用本发明所提出的线性马达驱动方法所设计的手机电路的一种实施例的结构示意图；
图2是图1中音频芯片内部通道的一种分配示意图；
图3是图1中音频芯片内部通道的另外一种分配示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。
本发明为了摒弃传统线性马达驱动控制方法对专用驱动芯片的依赖，以达到降低手机电路硬件成本的设计目的，提出了一种借助手机内部原有的音频模块来实现对线性马达驱动控制的设计方案。具体可以采用事先编写特定的音频数据文件，进而在需要驱动线性马达振动时，利用音频模块将所述的特定音频数据文件转换为设定频率的模拟信号来驱动线性马达振动的设计方式实现。
下面通过一个具体的实施例来详细阐述所述线性马达驱动方法的具体设计过程及手机电路的组建结构。
实施例一，参见图1所示，在本实施例的手机电路，为了实现对线性马达的驱动控制，将音频芯片的其中一路输出端与线性马达相连接，利用音频芯片输出的模拟信号来驱动线性马达振动。
由于目前手机中的音频芯片一般都采用CODEC，即多媒体数字信号编解码器，主要负责数字->模拟信号转换(DAC)和模拟->数字信号转换(ADC)，播放时把数字信号转换成模拟信号，录音时把模拟信号转换成数字信号。为了满足在正常播放音频信号的同时对线性马达进行驱动控制的设计要求，在本实施例中需要采用具有立体声DAC模块和辅助DAC模块的音频芯片进行电路设计，比如WOLFSON公司的WM9713和WM9712等音频芯片。其中，立体声DAC模块具有立体声播放功能，用于对常规的音频数据文件进行数模转换，以播放立体声音乐，即完成手机的传统放音功能；辅助DAC模块具有单声道音乐播放功能，在传统的手机设计中，该模块均未使用。在本实施例中，可以借此模块来对用于驱动线性马达振动的特定音频数据文件进行数模转换，以生成模拟电压驱动线性马达振动。
下面对线性马达驱动控制系统的具体组建结构及其工作原理详细阐述如下：
首先，按照设定频率生成特定音频数据文件，存入手机内部的存储器中。
在本实施例中，为了实现线性马达的最佳振动效果，优选采用线性马达的工作点频率作为所述的设定频率来生成音频数据文件，以控制线性马达按照自身的工作点频率进行振动。例如，当选用工作点频率为175HZ的线性马达来设计手机电路时，可以生成一个175HZ的单声道WAV格式或者MP3等音频格式的数据文件保存起来。考虑到音频芯片中的辅助DAC模块仅具有单声道音乐播放功能，因此，在编写所述特定音频数据文件时优选生成一个单声道的音频数据文件，当需要驱动线性马达振动时，由主处理器向辅助DAC模块提供175HZ的PCM脉冲码调制数据。
当然，也可以选择其它频率作为设定频率来生成所述的特定音频数据文件，以驱动线性马达按照该设定频率进行振动，同样可以达到通过音频芯片驱动线性马达振动的设计目的，本实施例并不仅限于以上举例。
其中，所述的特定音频数据文件可以事先保存在与主处理器外接的独立存储器中，比如FLASH、SDRAM等，也可以直接内置于主处理器的内部寄存器中，在需要驱动线性马达振动时，由主处理器读取播放，本实施例对此不进行具体限制。
其次，当需要驱动线性马达振动时，主处理器读取所述的特定音频数据文件，传输至音频芯片进行播放。
在这里，主处理器可以采用和播放常规音频数据类似的方式，来播放该特定音频数据文件。
本实施例以采用LINUX内核的主处理器为例进行说明，比如目前手机普遍采用的基于LINUX2.6.9内核的主处理芯片。由于在LINUX2.6.9内核中，已经全面采用ALSA(Advanced Linux Sound Architecture，高级Linux声音架构)音频体系，但是为了与OSS(Open Sound System，开放声音系统)兼容，仍然提供了ALSA模拟OSS功能，该功能可以向上层应用提供与OSS兼容的接口。
OSS标准中有2个最基本的音频设备：DSP(数字信号处理器)和MIXER(混音器)。DSP实现录音和放音功能，其对应的设备文件是/dev/dsp或者/dev/sound/dsp。OSS声卡驱动程序提供的/dev/dsp是用于数字采样和数字录音的设备文件，向该设备文件写数据即意味着激活声卡上的D/A转换器进行放音，而向该设备文件读数据则意味着激活声卡上的A/D转换器进行录音。
MIXER混音器的作用是将多个信号组合或者叠加在一起。在OSS声卡驱动程序中，/dev/mixer设备文件是应用程序对MIXER混音器进行操作的软件接口。但是，在手机开发中，模拟信号的混合功能已经在主处理器外部作为CODEC的音频芯片中实现，因此，MIXER混音器一直没有用到。基于此，本实施例为了在播放音乐的同时能够驱动线性马达工作，将该MIXER混音器作为驱动线性马达工作的音频设备，这样就可以避免再次添加驱动设备。该音频设备的相关代码在MIXER_OSS.C中，该/dev/mixer设备文件的操作与正常播放音频文件的操作类似，打开该设备文件，对其进行数据写操作即可实现放音。
具体实现方法是：当主处理器检测到需要驱动线性马达振动时，读取存储器中的特定音频数据文件，比如175HZ的单声道WAV格式的数据文件，打开/dev/mixer设备文件，将所述特定音频数据文件写入/dev/mixer设备文件中。在MIXER混音器的驱动中增加一个DMA(Direct Memory Access，存储器直接访问)操作，采用DMA操作方式将所述特定音频数据文件传送至主处理器的AC’97控制器中，进而通过AC’97总线传输至与其连接的音频芯片中。
最后，利用音频芯片对所述的特定音频数据文件进行数模转换，生成模拟信号输出至线性马达，实现对线性马达的驱动控制。
在本实施例中，音频芯片优选采用AC’97总线与主处理器进行音频数据的传输。音频芯片首先将接收到的音频数据保存在其内部寄存器的FIFO中，对于其中的左右声道音频数据传输至立体声DAC模块进行转换输出；对于其中的单声道音频数据传输至辅助DAC模块进行转换输出。
由于在音频芯片中包括耳机混音器和扬声器混音器，通过立体声DAC模块和辅助DAC模块转换输出的模拟信号需要经不同的混音器通道输出。因此，在遇到正常播放音乐的同时需要驱动线性马达振动的情况时，需要对音频芯片中的音频通道进行合理规划。
具体来讲，当选用手机喇叭播放音频信号时，由于在手机产品中一般都是采用单喇叭进行设计，需要播放的音乐可以从音频芯片的SPEAKER接口的左路输出，因此，可以利用SPEAKER接口的右路来实现对线性马达的驱动。即音频芯片将接收到的左右声道音频数据经立体声DAC模块进行数模转换处理后，生成模拟音频信号利用扬声器混音器进行混合处理，进而通过音频芯片的SPEAKER接口的左路输出，如图2所示，具体通过音频芯片的SPKL和OUT4端子连接手机喇叭，以差分信号的形式向手机喇叭输出音频信号进行播放。此时，通过辅助DAC模块转换输出的模拟信号经耳机混音器传输至SPEAKER接口的右路，具体通过音频芯片的SPKR和OUT3端子连接线性马达，如图2所示，进而以差分信号的形式向线性马达输出设定频率的驱动信号。
当选用手机耳机播放音频信号时，由于耳机播放音乐采用双声道数据并且需要通过音频芯片的左右耳机接口HPL和HPR作为音频信号的输出，没有占用扬声器SPEAKER的输出通路，因此，同样可以采用音频芯片的SPEAKER接口的右路来实现对线性马达的驱动控制。具体来讲，音频芯片将接收到的左右声道音频数据经立体声DAC模块进行数模转换处理后，生成的左右声道模拟信号利用耳机混音器进行混合处理，进而通过音频芯片的左右耳机接口HPL、HPR输出至耳机进行音频信号的播放，如图3所示。此时，通过辅助DAC模块转换输出的模拟信号可以经耳机混音器传输至线性马达，即同样通过音频芯片的SPKR和OUT3端子连接线性马达，以差分信号的形式向线性马达输出驱动信号，如图3所示，以驱动线性马达按照设定频率振动，比如以175HZ的工作点频率振动。
在本实施例中，为了保证线性马达的振动效果，通过音频芯片的SPEAKER接口右路输出的驱动信号的峰峰值电压应该达到6V左右，可以通过对音频芯片进行增益调整实现。对于通过音频芯片的SPEAKER接口右路输出的驱动信号还可以进一步利用音频放大器进行功率放大处理后，再输出至线性马达实现驱动控制。
本发明充分挖掘手机电路中音频芯片的辅助DAC功能，开辟音频播放的另一条通路，并借此通路输出的模拟信号来驱动线性马达振动，从而在不增加额外芯片及外围电路的基础上，无需对手机电路进行大幅度修改，即可实现对线性马达的驱动控制，达到降低手机硬件成本的设计目的。该方法同样适用于除手机以外的其它各种需要振动功能的移动设备中。
当然，以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种手机马达的驱动方法，包括以下步骤：
首先，按照设定频率生成特定音频数据文件；
其次，在需要驱动手机中的线性马达振动时，将所述特定音频数据文件提供给音频芯片进行数模转换；
然后，通过所述音频芯片将转换生成的模拟信号发送至线性马达，以驱动线性马达振动。
2.根据权利要求1所述的手机马达的驱动方法，其特征在于：所述设定频率为线性马达的工作点频率。
3.根据权利要求1所述的手机马达的驱动方法，其特征在于：所述音频芯片在接收到所述特定音频数据文件时，利用其内部的辅助DAC模块对特定音频数据文件进行数模转换，以生成设定频率的模拟信号驱动线性马达振动。
4.根据权利要求3所述的手机马达的驱动方法，其特征在于：所述辅助DAC模块为单声道音频数据的数模转换模块，所述特定音频数据文件为单声道音频数据文件。
5.根据权利要求4所述的手机马达的驱动方法，其特征在于：所述音频芯片通过AC’97总线连接主处理器，接收主处理器提供的音频数据文件，对于其中的左右声道音频数据文件，传输至音频芯片内部的立体声DAC模块进行数模转换处理后，驱动手机扬声器或者耳机进行播放；对于其中的单声道音频数据文件，传输至音频芯片内部的辅助DAC模块进行数模转换，以驱动线性马达振动。
6.根据权利要求5所述的手机马达的驱动方法，其特征在于：在所述音频芯片中包含有耳机混音器和扬声器混音器，当选用手机喇叭播放音频信号时，通过辅助DAC模块转换输出的模拟信号经耳机混音器传输至线性马达；当选用手机耳机播放音频信号时，通过辅助DAC模块转换输出的模拟信号经扬声器混音器传输至线性马达。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的手机马达的驱动方法，其特征在于：手机内部的主处理器内置OSS声卡驱动程序，在需要驱动线性马达振动时读取所述特定音频数据文件，写入/dev/mixer设备文件中，进而提供给所述的音频芯片。
8.根据权利要求7所述的手机马达的驱动方法，其特征在于：所述特定音频数据文件在写入/dev/mixer设备文件后，以DMA方式传送至主处理器的AC’97控制器中，进而通过AC’97总线传输至所述的音频芯片。
9.根据权利要求7所述的手机马达的驱动方法，其特征在于：所述特定音频数据文件为WAV格式的数据文件。
10.一种移动设备，包括音频芯片和线形马达，其特征在于：所述音频芯片连接线性马达，在需要驱动线性马达振动时，音频芯片读取事先保存的特定音频数据文件，进行数模转换处理后，将生成的模拟信号发送至线性马达，以驱动线性马达振动。
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