CN110213684A - 麦克风阵列电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种麦克风阵列电路，包括：阵列电路模块，包括并列排布的N个模拟数据源接口及其第一中间电路，和M个回采数据接口及其第二中间电路；数据转换模块，包括N+M个模数转换器，N个模数转换器与各个模拟数据源接口通过第一中间电路连接，另外M个模数转换器与各个回采数据接口通过第二中间电路连接；数据处理模块，接收数据转换模块中各个模数转换器的数据转换结果并进行解析、组合与转换。本发明提供的该麦克风阵列电路，解决了智能语音识别中阵列电路通用性弱的问题。

Description

麦克风阵列电路

技术领域

本发明涉及智能语音识别技术领域，尤其涉及一种模拟麦克风阵列电路。

背景技术

麦克风阵列技术近几十年来受到了研究者的广泛关注，特别是最近几年来受到人工智能繁荣发展的驱动，麦克风阵列电路的使用提出了更多的要求。目前智能语音识别产品中的麦克风阵列电路具有专用性，麦克风直接通过专用接口与主板连接。由于麦克风需要通过专用接口与主板连接，不能与其他通用接口兼容，需要在硬件上设置专用接口，不能节省资源，且给用户体验带来不便。

在目前智能语音识别产品中，麦克风阵列电路需要专用接口与主板连接，通用性弱的问题。因此，如何设计一款通用模拟麦克风阵列，可以通过通用接口，例如USB接口方便的与准备连接，提高用户体验，节省硬件资源是非常迫切的。

发明内容

本发明提供了一种麦克风阵列电路，以至少部分解决上述麦克风与通用接口不能兼容的缺点。

有鉴于此，本发明提供的该麦克风阵列电路，包括：

阵列电路模块，包括并列排布的N个模拟数据源接口及其第一中间电路，和M个回采数据接口及其第二中间电路；

进一步的，该第一中间电路包括：

伪差分电路，与模拟数据源接口相连，接收来自模拟数据源接口的数据信号并对其滤波除噪，和

消直流电路，其一端与所述伪差分电路相连，另一端连接N个所述模数转换器，去除所述滤波除噪的数据信号的直流成分并发送至所述模数转换器；

该第二中间电路为采样电路，该采样电路实现回采数据接口和M个模数转换器的连接。

数据转换模块，包括N+M个模数转换器，N个该模数转换器与各个模拟数据源接口通过第一中间电路连接，另外M个模数转换器与各个回采数据接口通过第二中间电路连接。

数据处理模块，接收数据转换模块中各个模数转换器的数据转换结果并进行解析、组合与转换；

进一步的，各个模数转换器与数据处理模块间通过总线连接；

各个模数转换器的数据转换结果包括N个模拟数据源的模数转换结果和M个回采数据的模数转换结果。

更进一步的，该数据处理模块为单片机。

通信接口，设置于数据处理模块的数据输出接口处；

进一步的，该通信接口为USB接口。

音频输入模块，与模拟数据源接口相连，为该麦克风阵列电路系统提供数据源信号。

本发明提供的该麦克风阵列电路，具有以下有益效果：

(1)通过阵列电路模块、数据转换模块和数据处理模块的设计，解决智能语音识别中阵列电路通用性弱的问题；

(2)通信接口使用通用接口实现，通过与数据处理模块相接，能够实现智能语音识别产品中麦克风与通用接口的通信。

附图说明

图1是本发明实施例麦克风阵列电路模块连接图；

图2是本发明实施例麦克风阵列电路中消直流及伪差分电路原理图；

图3是本发明实施例麦克风阵列电路的数据处理流程简图；

图4是本发明实施例麦克风阵列电路的数据处理流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本公开的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本公开实施例。在以下描述中，为了提供对本公开实施例的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本公开实施例。在其他实施例中，为了避免混淆本公开实施例，未具体描述公知的结构、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本公开至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

为进一步使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作更进一步的详细说明。

目前智能语音识别产品中的麦克风阵列电路具有专用性，麦克风直接通过专用接口与主板连接，造成智能语音识别产品中麦克风不能与通用接口兼容的缺点。

针对上述发明内容，本发明一实施例提供了一种麦克风阵列电路系统，请参见图1，该阵列电路系统包括：N路消直流及伪差分电路和M路(本实施例中，M＝1)采样电路构成的阵列电路模块、数据转换模块(ADC)、数据处理模块、通用通信接口(USB接口)和音频输入模块。

其中，阵列电路模块，包括并列排布的N个模拟数据源接口及其第一中间电路，和M个回采数据接口及其第二中间电路；

一些实施例中，该第一中间电路包括：

伪差分电路，与模拟数据源接口相连，接收来自模拟数据源接口的数据信号并对其滤波除噪，和

消直流电路，其一端与所述伪差分电路相连，另一端连接N个所述模数转换器，去除滤波除噪的数据信号的直流成分并发送至所述模数转换器；

该第二中间电路为采样电路，该采样电路实现回采数据接口和另外M个模数转换器的连接。

数据转换模块，包括N+M个模数转换器，N个该模数转换器与各个模拟数据源接口通过第一中间电路连接，另外M个模数转换器与各个回采数据接口通过第二中间电路连接。

数据处理模块，接收数据转换模块中各个模数转换器的数据转换结果并进行解析、组合与转换；

一些实施例中，各个模数转换器与数据处理模块间通过总线I2S连接；

进一步的，各个模数转换器的数据转换结果包括N个模拟数据源的模数转换结果和M个回采数据的模数转换结果。

一些实施例中，该数据处理模块为单片机，该单片机也可以替换为DSP、FPGA等处理器。

通信接口，设置于数据处理模块的数据输出接口处；

一些实施例中，该通信接口为USB接口或其他的通用接口。

音频输入模块，与模拟数据源接口相连，为该麦克风阵列电路系统提供数据源信号。

本发明另一实施例提供了一种阵列电路模块，该阵列电路模块的每个模拟数据源接口连接一麦克风，接收模拟数据信号，再请参见图1，详细的连接方式为：

模拟麦克风通过第一中间电路(依次为伪差分电路和消直流电路)与ADC芯片①连接，作为一路麦克风信号传输电路；

该麦克风信号传输电路并列排布有N路；

N路该麦克风信号传输电路中的各个ADC芯片①均通过I2S接口与单片机连接；

在该麦克风阵列上同时具有回采数据接口，该接口接收回采数据并通过采样电路与ADC芯片②连接，本实施例中，具有一路回采数据传输电路，在其他实施例中，也可以有多路，可实现更准确的信号传输；

ADC芯片②通过I2S接口与同一单片机连接；

该单片机将I2S数据转换为通用接口数据进行输出，本实施例中，连接单片机的通信接口为USB接口，即将I2S数据转换为USB数据进行输出。

基于以上实施方式，其中，本实施例提供的该麦克风阵列电路中消直流及伪差分电路的电路原理，如图2所示，C195、C196构成消直流电路，去除麦克风输入信号中的直流成分。R1310、R1311、R1314、R1313、R1312、C197、C198构成伪差分电路，并具有滤波除噪音作用。模拟麦克风信号经过伪差分电路及消直流电路后由C195的2#脚及C196的2#脚输出给ADC，进行数模转换，然后传输至单片机进行数据处理及输出。

进一步的，结合参照图3和图4，为本实施例数据处理模块中的数据处理流程图。

并再结合图1所示，单片机作为本实施例中的数据处理模块对麦克风数据信号进行处理，具体流程为：

单片机接收并读取ADC传输过来的I2S数字信号；

对其进行I2S数据解析，取得每一路数据(包括N路的麦克风数据以及一路回采数据)，进行降采样处理，统一所有输入信号为同一种采样率；

将N路的麦克风数据以及一路回采数据进行整合，具体为对其进行数据串行处理，将输入的多路并行数据转为串行数据，进而合并为N+1通道的音频信号，在另一些实施例中，回采数据为M路时，最终合并为N+M通道的音频信号；

然后进行数据转换，将该串行数据转换为USB数据格式进行传输；

最终实现数据输出，通过通用USB接口实现数据的可靠传输，同时解决兼容性问题。

本公开所提供的上述实施例中，应理解到，所揭露的该麦克风阵列电路，可以包括多种不同的连接方式实现。例如，以上所描述的电路实施例仅仅是示意性的，例如所述部分或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个部分或模块可以结合或者可以集成到一个系统，或一些特征可以忽略或者不执行。已描述了各种操作和方法。已经以流程图方式以相对基础的方式对一些方法进行了描述，但这些操作可选择地被添加至这些方法和/或从这些方法中移去。另外，尽管流程图示出根据各示例实施例的操作的特定顺序，但可以理解，该特定顺序是示例性的。替换实施例可以可任选地以不同方式执行这些操作、组合某些操作、交错某些操作等。设备的此处所描述的组件、特征，以及特定可选细节还可以可任选地应用于此处所描述的方法，在各实施例中，这些方法可以由这样的设备执行和/或在这样的设备内执行。

本发明中各功能模块都可以是硬件，比如该硬件可以是电路，包括数字电路，模拟电路等等。硬件结构的物理实现包括但不局限于物理器件，物理器件包括但不局限于晶体管，忆阻器等等，阵列电路模块可以是任何能实现此功能的电路。

以上的详细描述通过使用示意图、流程图和/或示例，已经阐述了本公开麦克风阵列电路的众多实施例。在这种示意图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域技术人员应理解，这种示意图、流程图或示例中的每一功能和/或操作可以通过各种结构、硬件、软件、固件或实质上它们的任意组合来单独和/或共同实现。在一个实施例中，本公开实施例所述阵列电路模块的数据处理模块部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或其他集成格式来实现。然而，本领域技术人员应认识到，这里所公开的实施例的一些方面在整体上或部分地可以等同地实现在集成电路中，实现为在一台或多台计算机上运行的一个或多个计算机程序(例如，实现为在一台或多台计算机系统上运行的一个或多个程序)，实现为在一个或多个处理器上运行的一个或多个程序(例如，实现为在一个或多个微处理器上运行的一个或多个程序)，实现为固件，或者实质上实现为上述方式的任意组合，并且本领域技术人员根据本公开，将具备设计电路和/或写入软件和/或固件代码的能力。此外，本领域技术人员将认识到，本公开所述主题的机制能够作为多种形式的程序产品进行分发，并且无论实际用来执行分发的信号承载介质的具体类型如何，本公开所述主题的示例性实施例均适用。信号承载介质的示例包括但不限于：可记录型介质，如软盘、硬盘驱动器、紧致盘(CD)、数字通用盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等；以及传输型介质，如数字和/或模拟通信介质(例如，光纤光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。

虽然已参照几个典型实施例描述了本公开实施例，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本公开实施例能够以多种形式具体实施而不脱离公开实施例的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种麦克风阵列电路，其特征在于，包括：

阵列电路模块，包括并列排布的N个模拟数据源接口及其第一中间电路，和M个回采数据接口及其第二中间电路；

数据转换模块，包括N+M个模数转换器，N个所述模数转换器与各个所述模拟数据源接口通过第一中间电路连接，另外M个所述模数转换器与各个所述回采数据接口通过第二中间电路连接；

数据处理模块，接收所述数据转换模块中各个所述模数转换器的数据转换结果并进行解析、组合与转换。

2.根据权利要求1所述的麦克风阵列电路，其特征在于，所述第一中间电路包括：

伪差分电路，与所述模拟数据源接口相连，接收来自所述模拟数据源接口的数据信号并对其滤波除噪。

3.根据权利要求2所述的麦克风阵列电路，其特征在于，所述第一中间电路还包括：

消直流电路，其一端与所述伪差分电路相连，另一端连接N个所述模数转换器，去除所述滤波除噪的数据信号的直流成分并发送至所述模数转换器。

4.根据权利要求1所述的麦克风阵列电路，其特征在于，所述第二中间电路为采样电路，所述采样电路实现所述回采数据接口和M个所述模数转换器的连接。

5.根据权利要求1所述的麦克风阵列电路，其特征在于，各个所述模数转换器与所述数据处理模块间通过总线连接。

6.根据权利要求1所述的麦克风阵列电路，其特征在于，各个所述模数转换器的数据转换结果包括N个模拟数据源的模数转换结果和M个回采数据的模数转换结果。

7.根据权利要求1至6中任一所述的麦克风阵列电路，其特征在于，还包括：

通信接口，设置于所述数据处理模块的数据输出接口处。

8.根据权利要求7所述的麦克风阵列电路，其特征在于，还包括：

音频输入模块，与所述模拟数据源接口相连，为所述麦克风阵列电路系统提供数据源信号。

9.根据权利要求1或5所述的麦克风阵列电路，其特征在于，所述数据处理模块为单片机。

10.根据权利要求7所述的麦克风阵列电路，其特征在于，所述通信接口为USB接口。