CN215773559U - Mems麦克风系统及mems麦克风测试修调电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种MEMS麦克风系统及MEMS麦克风测试修调电路，所述MEMS麦克风系统包括MEMS麦克风测试修调电路和MEMS麦克风模块，所述MEMS麦克风测试修调电路包括：数据输出模块，检测模块和识别模块；通过复用MEMS麦克风模块的数据端口，不增加额外的端口对所述MEMS麦克风模块进行测试修调；MEMS麦克风测试修调电路的电路结构简单，功耗较低，不增加太多MEMS麦克风系统芯片的面积和功耗；MEMS麦克风测试修调电路与单片机之间通信的协议简单。

Description

MEMS麦克风系统及MEMS麦克风测试修调电路

技术领域

本实用新型涉及芯片修调技术，特别是涉及一种MEMS麦克风系统及MEMS麦克风测试修调电路。

背景技术

为保证每一颗集成电路都能达到较高的精度要求，通常在集成电路封装之后，出厂之前要进行精确的修调。为了方便集成电路参数的测试，通常会将重要的线路节点封出端口来进行测试，或者通过集成电路内部集成的测试模式设定电路，将集成电路设置成测试模式后，对部分参数进行测试。无论是通过封存储端口测试还是进入测试模式，都不能影响到集成电路的正常应用。

测试修调电路常用的通信接口有SPI，I2C及单总线，对于SPI接口电路需要占用4根线，I2C接口电路需要占用两根线。单总线是一根线，即one-wire总线，是美国DALLAS公司推出的外围串行扩展总线技术，与SPI、I²C串行数据通信方式不同，它采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的，具有节省I/O口线、资源结构简单、成本低廉、便于总线扩展和维护等诸多优点；单总线由一个总线主节点、或多个从节点组成系统，通过根信号线对从芯片进行数据的读取，每一个符合one-wire协议的从芯片都有一个唯一的地址，包括48位的序列号、8位的家族代码和8位的CRC代码。主芯片对各个从芯片的寻址依据这64位的不同来进行。单总线利用一根线实现双向通信，因此其协议对时序的要求较严格，如应答等时序都有明确的时间要求，基本的时序包括复位及应答时序、写一位时序、读一位时序。在复位及应答时序中，主器件发出复位信号后，要求从器件在规定的时间内送回应答信号；在位读和位写时序中，主器件要在规定的时间内读固或写出数据。

但测试修调电路只在出厂测试前使用一次，出厂后该通信接口电路将不再进行工作，对于不需要长期工作的测试修调电路来说，单总线协议显得有些复杂，且会占用芯片的面积资源及功耗资源，对于MEMS麦克风来说是不允许的。

因此如何提出一种能满足特定场景的需求，电路结构简单、协议简单，功耗较小的MEMS麦克风的测试修调电路和方法，已成为相关人员亟待解决的问题之一。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种MEMS麦克风系统及MEMS麦克风测试修调电路，用于解决现有技术中电路结构、协议复杂，功耗较大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种MEMS麦克风测试修调电路，所述MEMS麦克风测试修调电路包括：检测模块，识别模块和数据输出模块；

所述检测模块的输入端与MEMS麦克风模块的数据端口连接，接收单片机发出的指令信号，对所述指令信号中的时钟信号进行提取，输出所述时钟信号；

所述识别模块接收所述时钟信号和所述指令信号，基于所述时钟信号，对所述指令信号进行编码和转换，输出识别信号；

所述MEMS麦克风模块接收所述识别信号，输出与所述识别信号对应的数据信号；

所述数据输出模块接收所述识别信号和所述数据信号，基于所述时钟信号，对所述数据信号进行读取并转换，生成修调信号，通过所述MEMS麦克风模块的数据端口将所述修调信号输出至单片机。

可选地，所述检测模块包括比较器，第一偏置单元，第二偏置单元，触发单元及延迟单元；

所述比较器接收所述指令信号，将所述指令信号与预设电平进行比较，输出比较信号；

所述第一偏置单元接收所述比较信号和外部偏置电流，输出第一偏置信号；

所述触发单元和所述比较器的输出端及所述第一偏置单元的输出端连接，接收所述比较信号和所述第一偏置信号，输出触发信号；

所述第二偏置单元和所述触发单元的输出端连接，接收所述触发信号，输出第二偏置信号；

所述延迟单元和所述第二偏置电路的输出端连接，对所述第二偏置信号进行延时，输出所述时钟信号。

可选地，所述识别模块包括编码器和串并转换单元；

所述编码器接收所述指令信号，基于所述时钟信号对所述指令信号进行编码，输出编码信号；

所述串并转换单元和所述编码器的输出端连接，接收所述编码信号，将所述编码信号进行并行转换，输出识别信号。

可选地，所述数据输出模块包括下降沿检测单元，计数器和并串转换单元；

所述下降沿检测单元接收所述识别信号，基于所述时钟信号，对所述识别信号的下降沿进行检测，输出读取信号；

所述计数器与所述下降沿检测单元的输出端连接，接收所述读取信号，基于所述读取信号对所述数据信号进行读取并计数；

所述并串转换单元和所述计数器的输出端连接，对所述计数器读取到的数据进行串行转换，输出修调信号。

本实用新型还提供一种MEMS麦克风系统，所述MEMS麦克风系统上述的MEMS麦克风测试修调电路和MEMS麦克风模块。

本实用新型还提供一种MEMS麦克风测试修调方法，至少包括以下步骤：

S1：MEMS麦克风系统上电，发出指令信号，通过MEMS麦克风模块的数据端口输出；

S2：接收所述指令信号，对所述指令信号中的时钟信号进行提取，输出所述时钟信号；

S3：基于所述时钟信号，对所述指令信号进行编码，输出编码信号；

S4：对所述编码信号进行并行转换，输出识别信号；

S5：调节MEMS麦克风模块的特定参数；

S6：接收所述识别信号，输出与所述识别信号对应的数据信号；

S7：基于所述识别信号，对所述数据信号进行读取、计数并转换，生成修调信号，并通过所述EMS麦克风模块的数据端口将所述修调信号输出至单片机；

S8：接收修调信号，检测修调信号是否满足要求；当不满足要求时，跳转到步骤S5；当满足要求时，跳转到步骤S9；

S9：发送禁止通信指令至MEMS麦克风测试修调电路，使得MEMS麦克风测试修调电路永久禁止通信。

可选地，所述编码信号通过对一个周期中高低电平持续时间比值的不同，用来表示所述指令信号中的数据0和1。

可选地，编码信号的一个周期中高电平持续时间和低电平持续时间比值为5:1表示所述指令信号中的数据1，编码信号的一个周期中高电平持续时间和低电平持续时间比值为1:5表示所述指令信号中的数据0。

可选地，所述数据信号与所述MEMS麦克风模块的测试参数相对应，能够反映出所述测试参数的大小。

可选地，所述测试参数包括接收灵敏度或功耗。

可选地，所述特定参数包括电压、电流或增益。

如上所述，本实用新型的MEMS麦克风系统及MEMS麦克风测试修调电路，具有以下有益效果：

1、通过复用MEMS麦克风的数据端口，不增加额外的端口对成品进行测试修调；

2、MEMS麦克风测试修调电路的电路结构简单，功耗较低，不增加太多MEMS麦克风系统芯片的面积和功耗；

3、MEMS麦克风测试修调电路与单片机之间通信的协议简单。

附图说明

图1显示为本实用新型的MEMS麦克风系统与单片机连接示意图；

图2显示为本实用新型的MEMS麦克风系统示意图；

图3显示为本实用新型的编码信号示意图；

图4显示为本实用新型的检测模块的示意图；

图5显示为本实用新型的识别模块的示意图；

图6显示为本实用新型的数据输出模块的示意图。

元件标号说明

1 MEMS麦克风系统

11 MEMS麦克风测试修调电路

111 数据输出模块

112 检测模块

113 识别模块

12 MEMS麦克风模块

S1～S9，S21-S25，S71-S74 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

如图2所示，所述MEMS麦克风测试修调电路11包括：检测模块112，识别模块113和数据输出模块111；

所述检测模块112的输入端与MEMS麦克风模块12的数据端口连接，接收单片机发出的指令信号，对所述指令信号中的时钟信号进行提取，输出所述时钟信号；

所述识别模块113的输入端与所述检测模块112的输出端和所述单片机连接，接收所述时钟信号和所述指令信号，基于所述时钟信号，对所述指令信号进行编码和转换，输出识别信号；

所述MEMS麦克风模块12与所述识别模块113的输出端口连接，接收所述识别信号，输出与所述识别信号对应的数据信号；

所述数据输出模块111的输入端与所述MEMS麦克风模块12的数据端口、所述识别模块113输出端口及所述检测模块112输出端口连接，接收所述识别信号和所述数据信号，基于所述时钟信号，对所述数据信号进行读取并转换，生成修调信号，通过所述MEMS麦克风模块的数据端口将所述修调信号输出至单片机。

需要说明的是，图2中的连接线及箭头仅表示信号的流向，并不表示各个模块之间的连接关系。

具体地，如图4所示，所述检测模块112包括比较器，第一偏置单元，第二偏置单元，触发单元及延迟单元；

所述比较器接收所述指令信号，将所述指令信号与预设电平进行比较，输出比较信号；

所述第一偏置单元接收所述比较信号和外部偏置电流，输出第一偏置信号；

所述触发单元和所述比较器的输出端及所述第一偏置单元的输出端连接，接收所述比较信号和所述第一偏置信号，输出触发信号；

所述第二偏置单元和所述触发单元的输出端连接，接收所述触发信号，输出第二偏置信号；

所述延迟单元和所述第二偏置电路的输出端连接，对所述第二偏置信号进行延时，输出所述时钟信号。

具体地，如图5所示，所述识别模块113包括编码器和串并转换单元；

所述编码器接收所述指令信号，基于所述时钟信号对所述指令信号进行编码，输出编码信号；

所述串并转换单元和所述编码器的输出端连接，接收所述编码信号，将所述编码信号进行并行转换，输出识别信号。

需要说明的是，所述识别信号可以直接映射为所述MEMS麦克风模块12需要调节变量对应信号的高低电平状态。

具体地，如图6所示，所述数据输出模块111包括下降沿检测单元，计数器和并串转换单元；

所述下降沿检测单元接收识别信号，对所述识别信号的下降沿进行检测，输出读取信号；

所述计数器接收所述读取信号，基于所述读取信号对所述MEMS麦克风模块12中的对应数据进行读取并计数；

所述并串转换单元和所述计数器的输出端连接，当所述计数器计数到预设值，停止对所述MEMS麦克风模块12的对应数据的读取和计数，并将读取到的数据转换成串行数据，通过所述MEMS麦克风模块12的数据端口输出。

需要说明的是，所述MEMS麦克风系统1的端口如图1所示，包括三个端口：电源端口，接地端口和数据端口；如图2所示，所述MEMS麦克风系统1的数据端口(对应输入端口或输出端口中的至少一个)和所述数据输出模块111的数据端口、所述MEMS麦克风模块12的数据端口、所述识别模块113的数据端口及所述检测模块112的数据端口连接(图2中未显示出电源端口和接地端口)；在实施例二中的MEMS麦克风测试修调方法中所述MEMS麦克风系统1通过数据端口和单片机进行通信，从而通过复用MEMS麦克风模块12的数据端口，不需要增加额外的端口对所述MEMS麦克风模块12进行测试修调。

实施例二

本实施例公开一种MEMS麦克风系统1，所述MEMS麦克风系统1包括实施例一所述的MEMS麦克风测试修调电路11和MEMS麦克风模块12。

实施例三

本实施例公开一种MEMS麦克风测试修调方法，所述MEMS麦克风测试修调方法可以基于实施例一中的MEMS麦克风测试修调电路11和实施例二中的MEMS麦克风系统1进行，也可以基于任意能够实现该MEMS麦克风测试修调方法的电路进行实现，不做限定；本实施例基于实施例一和实施例二对所述MEMS麦克风测试修调方法进行说明，至少包括以下步骤：

S1：MEMS麦克风系统1上电，单片机发出指令信号，通过MEMS麦克风模块12的数据端口输出；

S2：检测模块112接收所述指令信号，对所述指令信号中的时钟信号进行提取，输出所述时钟信号；

作为示例，步骤S2可以包括以下子步骤，但不以本实施例为限：

S21：所述比较器接收所述指令信号，将所述指令信号与预设电平进行比较，输出比较信号；

S22：所述第一偏置单元接收所述比较信号和外部偏置电流，输出第一偏置信号；

S23：所述触发单元和所述比较器的输出端及所述第一偏置单元的输出端连接，接收所述比较信号和所述第一偏置信号，输出触发信号；

S24：所述第二偏置单元和所述触发单元的输出端连接，接收所述触发信号，输出第二偏置信号；

S25：所述延迟单元和所述第二偏置电路的输出端连接，对所述第二偏置信号进行延时，输出所述时钟信号。

S3：编码器基于所述时钟信号，对所述指令信号进行编码，输出编码信号；

具体地，对所述指令信号进行编码，编码信号一个周期中高低点电平持续时间比值的不同用来表示接指令信号中数据0和1。

具体地，编码信号的一个周期中高电平持续的时间和低电平持续的时间比值为5:1表示指令信号中的数据1，编码信号的一个周期中高电平持续的时间和低电平持续的时间比值为1:5表示指令信号中的数据0。

需要说明的是，所述编码信号的中表示数据0和1的高低电平持续的时间比值包括但不限于本实施例所列举，任意能够满足单片机与MEMS麦克风测试修调电路11通信协议的编码规则均满足该实用新型。作为示例，对所述接收指令信号进行编码，所述编码信号的数据格式如图3所示，T为数据的周期，t1为高电平持续的时间，t2为低电平持续的时间，当T＝60us，t1＝10us，t2＝50us，表示数据0；当T＝60us，t1＝50us，t2＝10us，表示数据1。

S4：所述串并转换单元对所述编码信号进行并行转换，输出识别信号；

S5：调节MEMS麦克风模块12的特定参数；

作为示例，所述特定参数包括电压、电流或增益。需要说明的是，所述特定参数包括但不限于本实施例所列举，任意根据MEMS麦克风模块12设计需要且能够调节的参数均满足该实用新型，在此不一一列举。

S6：MEMS麦克风模块12接收所述识别信号，输出与所述识别信号对应的数据信号；

S7：数据输出模块111基于所述识别信号，对所述数据信号进行读取、计数并转换，生成修调信号，并通过所述MEMS麦克风模块的数据端口将所述修调信号输出至单片机；

具体地，所述数据信号与所述MEMS麦克风的模块的测试参数相对应，所述数据信号能够反映出所述MEMS麦克风的模块对应的测试参数的大小，从而根据识别信号是否满足预期的要求来决定进行步骤S5或步骤S9；作为示例，所述测试参数包括接收灵敏度和功耗；需要说明的是，所述测试参数包括但不限于本实施例所列举，任意根据MEMS麦克风模块12设计需要测试的参数均满足该实用新型，在此不一一列举。

需要说明的是，所述数据输出模块111还要基于所述时钟信号对所述数据信号进行读取或计数，作为示例，步骤S7可以包括以下子步骤，但不以本实施例为限：

S71：所述下降沿检测单元接收所述识别信号，基于所述时钟信号，对所述识别信号的下降沿进行检测，输出读取信号；

S72：所述计数器，接收所述读取信号，基于所述读取信号对所述数据信号进行读取并计数；

S73：判断计数器是否达到预设值，当没有达到预设值时，执行步骤S72；当达到预设值时，执行步骤S74；

S74：停止对所述MEMS麦克风模块的对应数据的读取和计数，并对所述计数器读取到的数据进行串行转换，通过所述MEMS麦克风模块12的数据端口输出修调信号。

S8：单片机接收修调信号，检测修调信号是否满足要求；当不满足要求时，跳转到步骤S5；当满足要求时，跳转到步骤S9；

S9：单片机发送禁止通信指令至MEMS麦克风测试修调电路11，使得MEMS麦克风测试修调电路11永久禁止通信。

需要说明的是，所述MEMS麦克风测试修调电路11接收到所述禁止通信指令后，会执行对应的操作，作为示例，将通信用的保险丝烧断，将永远不能再进入通信模式，但不以本实施例为限。

还需要说明的是，在步骤S8中，当不满足要求时，跳转到步骤S5；当连续不满足要求的次数达到预设的上限值时，可以进行其他的处理操作，作为示例：当连续两次不满足要求时，将所述MEMS麦克风系统1当作坏片进行处理，但不以本实施例为限。

综上所述，本实用新型提供一种MEMS麦克风系统及MEMS麦克风测试修调电路，所述MEMS麦克风系统包括MEMS麦克风测试修调电路和MEMS麦克风模块，所述MEMS麦克风测试修调电路包括：数据输出模块，检测模块和识别模块；所述检测模块的输入端与MEMS麦克风模块的数据端口连接，接收单片机发出的指令信号，对所述指令信号中的时钟信号进行提取，输出所述时钟信号；所述识别模块接收所述时钟信号和所述指令信号，基于所述时钟信号，对所述指令信号进行编码和转换，输出识别信号；调节MEMS麦克风模块的特定参数；所述MEMS麦克风模块接收所述识别信号，输出与所述识别信号对应的数据信号；所述数据输出模块接收所述识别信号和所述数据信号，对所述数据信号进行读取、计数并转换，生成修调信号，通过所述EMS麦克风模块的数据端口将所述修调信号输出至单片机；调节MEMS麦克风模块的特定参数直到满足要求；当满足要求时，单片机发送禁止通信指令至MEMS麦克风测试修调电路，使得MEMS麦克风测试修调电路永久禁止通信；所述MEMS麦克风系统的数据端口和所述数据输出模块的数据端口、所述MEMS麦克风模块的数据端口、所述识别模块的数据端口及所述检测模块的数据端口连接；所述MEMS麦克风系统通过数据端口和单片机进行通信，从而通过复用MEMS麦克风模块的数据端口，不增加额外的端口对所述MEMS麦克风模块进行测试修调；MEMS麦克风测试修调电路的电路结构简单，功耗较低，不增加太多MEMS麦克风系统芯片的面积和功耗；MEMS麦克风测试修调电路与单片机之间通信的协议简单。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种MEMS麦克风测试修调电路，其特征在于，所述MEMS麦克风测试修调电路包括：检测模块，识别模块和数据输出模块；

所述检测模块的输入端与MEMS麦克风模块的数据端口连接，接收单片机发出的指令信号，对所述指令信号中的时钟信号进行提取，输出所述时钟信号；

所述识别模块接收所述指令信号，基于所述时钟信号，对所述指令信号进行编码和转换，输出识别信号；

所述MEMS麦克风模块接收所述识别信号，输出与所述识别信号对应的数据信号；

所述数据输出模块接收所述识别信号和所述数据信号，基于所述时钟信号，对所述数据信号进行读取并转换，生成修调信号，通过所述MEMS麦克风模块的数据端口将所述修调信号输出至单片机。

2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风测试修调电路，其特征在于：所述检测模块包括比较器，第一偏置单元，第二偏置单元，触发单元及延迟单元；

所述比较器接收所述指令信号，将所述指令信号与预设电平进行比较，输出比较信号；

所述第一偏置单元接收所述比较信号和外部偏置电流，输出第一偏置信号；

所述触发单元和所述比较器的输出端及所述第一偏置单元的输出端连接，接收所述比较信号和所述第一偏置信号，输出触发信号；

所述第二偏置单元和所述触发单元的输出端连接，接收所述触发信号，输出第二偏置信号；

所述延迟单元和所述第二偏置电路的输出端连接，对所述第二偏置信号进行延时，输出所述时钟信号。

3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风测试修调电路，其特征在于：所述识别模块包括编码器和串并转换单元；

所述编码器接收所述指令信号，基于所述时钟信号对所述指令信号进行编码，输出编码信号；

所述串并转换单元和所述编码器的输出端连接，接收所述编码信号，将所述编码信号进行并行转换，输出识别信号。

4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风测试修调电路，其特征在于：所述数据输出模块包括下降沿检测单元，计数器和并串转换单元；

所述下降沿检测单元接收所述识别信号，基于所述时钟信号，对所述识别信号的下降沿进行检测，输出读取信号；

所述计数器与所述下降沿检测单元的输出端连接，接收所述读取信号，基于所述读取信号对所述数据信号进行读取并计数；

所述并串转换单元和所述计数器的输出端连接，对所述计数器读取到的数据进行串行转换，输出修调信号。

5.一种MEMS麦克风系统，其特征在于：所述MEMS麦克风系统包括权利要求1-4任意一项所述的MEMS麦克风测试修调电路和MEMS麦克风模块。

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