DE102020131502A1

DE102020131502A1 - Verfahren zum Übertragen nicht-akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller

Info

Publication number: DE102020131502A1
Application number: DE102020131502.3A
Authority: DE
Inventors: Victor POPESCU-STROE; Matthias Boehm
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2022-06-02
Also published as: US20220174440A1; US11659345B2; CN114567836A

Abstract

Ein Verfahren beinhaltet ein Bereitstellen eines ersten Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem ersten Mikrofon und einem Controller ausgelegt ist, ein Bereitstellen eines zweiten Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem zweiten Mikrofon und dem Controller ausgelegt ist, und ein Übertragen nicht-akustischer Daten, die von dem ersten Mikrofon erzeugt werden, über den zweiten Datenkanal.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren zum Übertragen nicht-akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller. Außerdem bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Vorrichtungen zum Durchführen solcher Verfahren.
Hintergrund
Mikrofonsensoren können ein oder mehrere digitale Mikrofone enthalten, die mit einem Controller kommunizieren. Für sicherheitskritische Anwendungen, wie z.B. einige Arten automotiver Mikrofonsensoren, kann es von Interesse sein, auftretende Fehlfunktionen der Mikrofone an den Controller zu melden. Herkömmliche digitale Mikrofone, die auf dem Verbrauchermarkt verwendet werden, verfügen oder erfordern nicht notwendigerweise über technische Funktionen, die eine Übertragung solcher Diagnosedaten bereitstellen. Hersteller von Mikrofonvorrichtungen sind ständig bestrebt, ihre Produkte und Verfahren zu deren Betrieb zu verbessern. Insbesondere kann es wünschenswert sein, Vorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, die verbesserte Sicherheitsmerkmale bereitstellen.
Kurzdarstellung
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines ersten Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem ersten Mikrofon und einem Controller ausgelegt ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Bereitstellen eines zweiten Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem zweiten Mikrofon und dem Controller ausgelegt ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Übertragen nicht-akustischer Daten, die von dem ersten Mikrofon erzeugt werden, über den zweiten Datenkanal.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren. Das Verfahren umfasst ein Einleiten einer Start-Up-Phase eines Mikrofons. Das Verfahren umfasst ferner ein Bereitstellen eines Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen dem Mikrofon und einem Controller ausgelegt ist. Das Verfahren umfasst ferner, während der Start-Up-Phase und vor der Übertragung akustischer Daten über den Datenkanal, ein Übertragen nicht-akustischer Daten über den Datenkanal.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller ausgelegt ist. Das Verfahren umfasst ferner ein Übertragen eines von dem Mikrofon erzeugten Datensignals über den Datenkanal, wobei das Datensignal akustische Daten und nicht-akustische Daten umfasst.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren. Das Verfahren umfasst ein Übertragen akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller basierend auf einer PDM-Schnittstelle. Das Verfahren umfasst ferner ein Übertragen nicht-akustischer Daten, die von dem Mikrofon erzeugt werden, von einem Kanalauswahlpin des Mikrofons zu dem Controller.
Figurenliste
Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Offenbarung werden im Folgenden basierend auf den Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen können entsprechende ähnliche Teile bezeichnen.

1 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung 100 mit zwei Mikrofonen und einem Controller gemäß der Offenbarung.
2 veranschaulicht ein Zeitdiagramm für zwei Datenkanäle zum Übertragen akustischer Daten zwischen zwei Mikrofonen und einem Controller.
3 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Offenbarung.
4 veranschaulicht ein Zeitdiagramm für einen Datenkanal zum Übertragen akustischer Daten und nicht-akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller gemäß der Offenbarung.
5 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Offenbarung.
6 veranschaulicht schematisch ein Zeitdiagramm zum Übertragen nicht-akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller gemäß der Offenbarung.
7 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Offenbarung.
8 veranschaulicht schematisch eine Frequenzabhängigkeit akustischer Daten und nicht-akustischer Daten, die zwischen einem Mikrofon und einem Controller gemäß der Offenbarung übertragen werden.
9 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Offenbarung.
10 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung 1000 mit einem Mikrofon und einem Controller gemäß der Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Die Zeichnungen veranschaulichen schematisch Verfahren und Vorrichtungen in allgemeiner Weise, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu beschreiben. Es versteht sich, dass die Verfahren und Vorrichtungen weitere Aspekte aufweisen können, die der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann jedes der Verfahren und jede der Vorrichtungen um jeden der Aspekte erweitert werden, die in Verbindung mit anderen Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Offenbarung beschrieben sind.
Verfahren und Vorrichtungen zum Durchführen dieser Verfahren sind hierin beschrieben. Anmerkungen, die im Zusammenhang mit einem beschriebenen Verfahren gemacht werden, können auch für eine entsprechende Vorrichtung gelten und umgekehrt. Wenn beispielsweise eine bestimmte Handlung eines Verfahrens beschrieben wird, kann eine entsprechende Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens eine Komponente zum Durchführen der Verfahrenshandlung in geeigneter Weise enthalten, auch wenn eine solche Komponente in den Zeichnungen nicht explizit beschrieben oder dargestellt ist.
Die Vorrichtung 100 der 1 kann ein erstes Mikrofon 2A (siehe MIC 1), ein zweites Mikrofon 2B (siehe MIC 2) und einen Controller 4 (siehe CODEC) aufweisen. Die Mikrofone 2A und 2B können jede Art geeigneter digitaler Drucksensoren oder digitaler Druckwandler aufweisen. Insbesondere können die Mikrofone 2A und 2B MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)-Mikrofonen entsprechen. Die Mikrofone 2A und 2B können zum Beispiel aus einem Halbleitermaterial, wie z.B. Silizium, gefertigt sein. Der Controller 4 kann auch als Host-Vorrichtung bezeichnet werden. Der Controller 4 kann zum Beispiel mindestens eines von einer ECU (Electronic Control Unit), einem ECM (Electronic Control Module), einem digitalen Signalprozessor, usw. aufweisen. Im Beispiel der 1 kann jedes der Mikrofone 2A und 2B fünf Anschlüsse (oder Pins) 6 bis 14 aufweisen, und der Controller 6 kann zwei Anschlüsse 16 und 18 aufweisen. Es versteht sich, dass jedes der Mikrofone 2A, 2B und der Controller 4 weitere Pins aufweisen können, die hierin der Einfachheit halber nicht diskutiert werden.
Ein erster Pin 6A des ersten Mikrofons 2A kann mit einer Versorgungsspannung 20 (siehe VDD) verbunden sein. Ein zweiter Pin 8A des ersten Mikrofons 2A kann einem Kanalauswahlpin entsprechen, wie z.B. einem LR (Left/Right) Pin (siehe LR). Im Beispiel der 1 kann der Kanalauswahlpin 8A des ersten Mikrofons 2A mit der Versorgungsspannung 20 verbunden sein. Ein dritter Pin 10A des ersten Mikrofons 2A kann mit einem Massepotential 22 verbunden sein. Ein vierter Pin 12A des ersten Mikrofons 2A kann einem Taktpin entsprechen, der mit einem Taktpin 18 des Controllers 4 verbunden sein kann. Ein fünfter Pin 14A des ersten Mikrofons 2A kann einem Datenpin entsprechen, der mit einem Datenpin 16 des Controllers 4 verbunden sein kann. Die Pins 6B, 10B, 12B und 14B des zweiten Mikrofons 2B können den entsprechenden Pins des ersten Mikrofons 2A ähnlich sein und können auf ähnliche Weise verbunden sein. Im Gegensatz zu dem ersten Mikrofon 2A kann der Kanalauswahlpin 8B des zweiten Mikrofons 2B mit dem Massepotential 22 verbunden sein.
Die Vorrichtung 100 kann ferner einen ersten Widerstand 24A und einen zweiten Widerstand 24B (siehe R_TERM) enthalten. Der erste Widerstand 24A kann zwischen dem Datenpin 14A des ersten Mikrofons 2A und dem Datenpin 16 des Controllers 4 verbunden sein, und der zweite Widerstand 24B kann zwischen dem Datenpin 14B des zweiten Mikrofons 2B und dem Datenpin 16 des Controllers 4 verbunden sein. Darüber hinaus kann die Vorrichtung 100 einen ersten Kondensator 26A und einen zweiten Kondensator 26B (siehe C_VDD) enthalten. Der erste Kondensator 26A kann zwischen dem dritten Pin 10A des ersten Mikrofons 2A und der Versorgungsspannung 20 verbunden sein, und der zweite Kondensator 26B kann zwischen dem dritten Pin 10B des zweiten Mikrofons 2B und der Versorgungsspannung 20 verbunden sein.
Die Mikrofone 2A und 2B können dazu ausgelegt sein, eingehende Schall- (oder Druck-) Signale zu erfassen und diese erfassten Signale in akustische (oder Audio-) Daten, insbesondere in digitale akustische Daten, umzuwandeln. Die digitalen akustischen Daten können von den Mikrofonen 2A und 2B basierend auf einer geeigneten Schnittstelle, wie z.B. einer PDM (Pulse Density Modulation)-Schnittstelle oder einer I²S (Inter-IC Sound)-Schnittstelle, an den Controller 4 übertragen werden. Eine PDM-Schnittstelle kann eine 1-Bit-Schnittstelle sein, die keinen Dezimator in den Mikrofonen erfordert, was in einer Verringerung der Chipfläche, der Kosten und des Stromverbrauchs in den Mikrofonen resultiert. Eine durch eine Analog-Digital-Wandlung verursachte Verzögerung kann in PDM-Mikrofonen vergleichsweise gering sein. Eine PDM-Schnittstelle kann auf zwei Schnittstellensignalen basieren: Takt und Daten. Die Kanalauswahlpins 8A und 8B können die Verwendung der zwei Mikrofone 2A und 2B in einer gleichen Datenleitung ermöglichen, indem die Kanalauswahlpins 8A und 8B entweder mit der Versorgungsspannung 20 oder dem Massepotential 22 verbunden werden, wie in der 1 beispielhaft gezeigt.
Eine mögliche Übertragung akustischer Daten zwischen den Mikrofonen 2A, 2B und dem Controller 4 ist im Zusammenhang mit der 2 beschrieben. Der Controller 4 kann dazu ausgelegt sein, jedem der Mikrofone 2A und 2B ein Taktsignal (siehe CLOCK) bereitzustellen. Eine Datenkommunikation zwischen den Mikrofonen 2A, 2B und dem Controller 4 kann auf einem solchen Taktsignal basieren. Zum Beispiel kann eine PDM-Taktfrequenz in einem Bereich von etwa 0,35 MHz bis etwa 3,3 MHz liegen. Während jedes Taktzyklus kann das Taktsignal eine ansteigende Flanke und eine fallende Flanke bereitstellen. Das Taktsignal kann während einer Taktanstiegszeit t_CR, die in einem Bereich von etwa 11 Nanosekunden bis etwa 15 Nanosekunden, insbesondere von etwa 12 Nanosekunden bis etwa 14 Nanosekunden in einem Beispiel, liegen kann, auf ein Takt-High ansteigen. Das Taktsignal kann während einer Taktfallzeit t_CF, die ähnlich der Taktanstiegszeit t_CR sein kann, auf einen Takt-Low fallen.
Eine Übertragung akustischer Daten zwischen den Mikrofonen 2A, 2B und dem Controller 4 kann auf einem Kanalmultiplexing basieren, wie z.B. einem LR (Left/Right)-Kanalmultiplexing, das durch Verwenden der ansteigenden Taktsignalflanken und der fallenden Taktsignalflanken zum Treiben der beiden Mikrofone 2A und 2B durchgeführt werden kann. Auf diese Weise kann ein erster Datenkanal, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen dem ersten Mikrofon 2A und dem Controller 4 ausgelegt ist, sowie ein zweiter Datenkanal, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen dem zweiten Mikrofon 2B und dem Controller 4 ausgelegt ist, bereitgestellt werden.
Das Multiplexing kann so arbeiten, dass bei jeder Taktflanke eines der Mikrofone 2A und 2B überträgt und das andere Mikrofon in einem hochohmigen Zustand HiZ ist. Ein erster Datenkanal kann auf eine ansteigende Flanke des Taktsignals basieren. Beispielsweise kann, bei einer ansteigenden Flanke des Taktsignals, der zweite Datenkanal DATA 2 Daten auf die Datenleitung schreiben und der erste Datenkanal DATA 1 kann in den hochohmigen Zustand HiZ gehen. Auf ähnliche Weise kann der erste Datenkanal DATA 1 auf der fallenden Flanke des Taktsignals basieren. Das heißt, bei der fallenden Flanke des Taktsignals kann der erste Datenkanal DATA 1 Daten schreiben, während der zweite Datenkanal DATA 2 in den hochohmigen Zustand HiZ gehen kann. Im hochohmigen Zustand HiZ kann das jeweilige Mikrofon für die Ausgabedatenleitung elektrisch unsichtbar sein. Dadurch kann jedes der Mikrofone 2A und 2B den Inhalt der Datenleitung treiben, während sich das jeweils andere Mikrofon im hochohmigen Zustand HiZ befindet und ruhig warten kann, bis es an der Reihe ist. Es ist zu beachten, dass in diesem Zusammenhang Daten des ersten Datenkanals DATA 1 und Daten des zweiten Datenkanals DATA 2 über dieselbe Datenleitung, insbesondere eine wired-or Datenleitung, übertragen werden können.
Während einer Datenübertragung über die beiden Datenkanäle DATA 1 und DATA 2 können mehrere Verzögerungszeiten auftreten, wie beispielhaft in der 2 dargestellt. Eine Zeit t_DD kann einer Verzögerungszeit von dem Zeitpunkt, an dem die Taktflanke bei 50 % der Versorgungsspannung liegt (d.h. 0,5 x VDD) bis zum Treiben von Daten auf der Datenleitung entsprechen. Weiterhin kann eine Zeit t_DV einer Verzögerungszeit von dem Zeitpunkt, an dem die Taktflanke bei 0,5 x VDD liegt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die von dem jeweiligen Mikrofon auf der jeweiligen Datenkanalleitung getriebenen Daten gültig (d.h. genau lesbar) sind, entsprechen. Darüber hinaus kann eine Zeit t_HZ einer Verzögerungszeit von dem Zeitpunkt, an dem die Taktflanke bei 0,5 x VDD liegt bis zum Umschalten der Datenausgabe des jeweiligen Mikrofons in den hochohmigen Zustand HiZ entsprechen. Im hochohmigen Zustand HiZ kann das Mikrofon dem anderen Mikrofon erlauben, die Datenleitung zu treiben.
Das Verfahren der 3 ist in allgemeiner Weise beschrieben, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu spezifizieren. Das Verfahren kann um jeden der Aspekte erweitert werden, die im Zusammenhang mit den vorhergehenden Zeichnungen beschrieben sind. Bei 28 kann ein erster Datenkanal bereitgestellt werden, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem ersten Mikrofon und einem Controller ausgelegt ist. Bei 30 kann ein zweiter Datenkanal bereitgestellt werden, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem zweiten Mikrofon und dem Controller ausgelegt ist. Bei 32 können nicht-akustische Daten, die von dem ersten Mikrofon erzeugt werden, über den zweiten Datenkanal übertragen werden. Beispielsweise kann das Verfahren der 3 durch entsprechende Komponenten der Vorrichtung 100 der 1 ausgeführt werden.
4 veranschaulicht ein Zeitdiagramm für einen Datenkanal zum Übertragen akustischer Daten und nicht-akustischer Daten zwischen einem der Mikrofone 2A, 2B und dem Controller 4. Im Folgenden wird nur auf eine beispielhafte Datenübertragung zwischen dem ersten Mikrofon 2A und dem Controller 4 Bezug genommen. Das Zeitdiagramm kann im Zusammenhang mit den zuvor beschriebenen Zeichnungen gelesen werden, insbesondere mit dem Verfahren der 3.
Ein erster Datenkanal und ein zweiter Datenkanal können, wie im Zusammenhang mit der 2 diskutiert, bereitgestellt worden sein. Akustische Daten, die von dem ersten Mikrofon 2A erzeugt werden, können von dem ersten Mikrofon 2A über den ersten Datenkanal an den Controller 4 übertragen werden (siehe DATA 1). Zusätzlich können nicht-akustische Daten, die von dem ersten Mikrofon 2A erzeugt werden, von dem ersten Mikrofon 2A zu dem Controller 4 über den zweiten Kanal (siehe DIAG-Daten) übertragen werden. Das heißt, anstatt den zweiten Datenkanal (siehe DATA 2 in der 2) für eine Übertragung akustischer Daten zwischen dem zweiten Mikrofon 2B und dem Controller zu verwenden, wird der zweite Datenkanal für die Übertragung der nicht-akustischen Daten des ersten Mikrofons 2A verwendet.
Nicht-akustische Daten, wie hierin beschrieben, können jede Art von Daten mit einer Frequenz außerhalb des hörbaren Frequenzbereichs aufweisen. In dieser Hinsicht kann eine Frequenz der nicht-akustischen Daten kleiner als etwa 100 Hz, genauer kleiner als etwa 60 Hz und noch genauer kleiner als etwa 20 Hz sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Frequenz der nicht-akustischen Daten höher als etwa 8 kHz, genauer höher als etwa 16 kHz und noch genauer höher als etwa 20 kHz sein. Die nicht-akustischen Daten können nichtzufällige Daten enthalten.
Im Allgemeinen können die nicht-akustischen Daten von dem ersten Mikrofon 2A an den Controller 4 während eines Betriebs oder während einer Start-Up-Phase des ersten Mikrofons 2A übertragen werden. Während eines Betriebs können die nicht-akustischen Daten auf einer periodischen Basis übertragen werden, beispielsweise in periodischen Zeitintervallen mit einer Länge von etwa 10 Millisekunden bis etwa 5 Sekunden, genauer von etwa 100 Millisekunden bis etwa 1 Sekunde.
In einem Beispiel können die nicht-akustischen Daten Diagnosedaten des ersten Mikrofons 2A enthalten. Diagnosedaten eines Mikrofons können Informationen über mindestens eines von einem elektronischen Defekt des Mikrofons oder einem mechanischen Defekt des Mikrofons enthalten. Elektronische und mechanische Defekte können z.B. basierend auf einem Selbsttest der Mikrofonchip-Produktion detektiert werden. Ein elektronischer Defekt kann z.B. mindestens eines von einer elektrostatischen Entladung, Überspannung, Übertemperatur, Fertigungsfehler, usw. aufweisen. Ein mechanischer Defekt kann z.B. einen mechanischen Defekt eines MEMS-Elements des Mikrofons aufweisen. Ein mechanischer Defekt eines MEMS-Elements kann mindestens eines von Haftreibung, Verschmutzung, übermäßiger Erschütterung (z.B. negative Beschleunigung) oder Stress, der ein mechanisches Versagen verursacht, Materialversagen, usw. aufweisen.
Elektronische und/oder mechanische Defekte können einen Gleichstromwert oder eine Sättigung verursachen. Dementsprechend können solche Defekte detektiert werden, indem mindestens eines von einem Gleichstromwert oder einer Sättigung detektiert wird. Wenn ein Mikrofonchip einen Fehler (z.B. einen Gleichstromwert) detektieren kann, kann der Mikrofonchip eine Gleichstromausgabe an der PDM-Schnittstelle erzeugen. Die Gleichstromausgabe kann natürlich oder absichtlich erzeugt werden. In einem weiteren Beispiel können Defekte basierend auf einem Einschalt-Selbsttest des Mikrofonchips detektiert werden, der einem Produktionschipselbsttest ähnlich sein kann. Ein solcher Selbsttest kann automatisch in einem Mikrofonchip während einer Start-Up-Phase des Mikrofons nach dem Einschalten durchgeführt werden. Der Selbsttest kann typischerweise einen Stimulus des MEMS-Elements im Inneren des Mikrofons erzeugen. Eine PDM-Ausgabe kann zu einem definierten Zeitpunkt nach dem Selbsttest auf normale Mikrofonausgabepegel hochfahren. Eine PDM-Ausgabe kann während des Selbsttests auf einen mittleren Pegel eingestellt sein, um Audio-Artefakte zu vermeiden.
In einem Beispiel können die nicht-akustischen Daten Identifikationsdaten des ersten Mikrofons 2A enthalten. Zum Beispiel können die Identifikationsdaten des ersten Mikrofons 2A Informationen über einen Typ oder eine Sorte des ersten Mikrofons 2A enthalten. Alternativ oder zusätzlich können die Identifikationsdaten des ersten Mikrofons 2A eine oder mehrere technische Spezifikationen des ersten Mikrofons 2A enthalten.
Mindestens eines von dem ersten Mikrofon 2A oder dem zweiten Mikrofon 2B kann dazu ausgelegt sein, Teil eines automotiven Sensors zu sein. Automotive Mikrofone oder automotive Sensoren können Teil sicherheitskritischer Anwendungen sein. In einem solchen Fall kann es von Interesse sein, die Mikrofone 2A, 2B der Anwendung zu diagnostizieren und Fehlfunktionen an den Controller 4 zu melden. Die hierin beschriebenen Verfahren können ein technisches Merkmal für automotive Mikrofonsensoren bereitstellen, um nicht-akustische Daten eines ersten Mikrofons (wie z.B. Diagnose- und/oder Identifikationsdaten) an den Controller 4 zu übertragen, zum Beispiel basierend auf einer PDM-Schnittstelle. Ein Datenkanal, der üblicherweise für ein Übertragen akustischer Daten des zweiten Mikrofons verwendet wird, kann für ein Übertragen nicht-akustischer Daten des ersten Mikrofons genutzt werden. Der Kanal kann für das zweite Mikrofon nicht mehr zur Verfügung stehen, aber es können keine zusätzlichen Pins und/oder Drähte erforderlich sein. Hierbei können akustische und nicht-akustische Daten, die von dem ersten Mikrofon erzeugt werden, live und im Betrieb über eine gemeinsame Datenleitung übertragen werden. Die beschriebene Technik zum Übertragen nicht-akustischer Daten kann einer Technik überlegen sein, bei der ein Fehler nur durch Unterbrechung der Kommunikation signalisiert werden kann.
Das Verfahren der 5 ist in allgemeiner Weise beschrieben, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu spezifizieren. Das Verfahren kann um jeden der Aspekte erweitert werden, die im Zusammenhang mit den vorhergehenden Zeichnungen beschrieben sind. Bei 34 kann eine Start-Up-Phase eines Mikrofons eingeleitet werden. Bei 36 kann ein Datenkanal für eine Übertragung akustischer Daten zwischen dem Mikrofon und einem Controller bereitgestellt werden. Bei 38 können während der Start-Up-Phase und vor der Übertragung akustischer Daten über den Datenkanal nicht-akustische Daten über den Datenkanal übertragen werden. Das Verfahren der 5 kann beispielsweise von entsprechenden Komponenten der Vorrichtung 100 der 1 durchgeführt werden.
6 veranschaulicht ein Zeitdiagramm für ein Übertragen nicht-akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller gemäß der Offenbarung. Insbesondere zeigt die 6 eine Verwendung eines Datenkanals bei einem Start-Up des Mikrofons. Das Zeitdiagramm kann in Verbindung mit dem Verfahren der 5 gelesen werden. Beispielsweise kann das Zeitdiagramm für eine Datenübertragung zwischen einem der Mikrofone 2A, 2B und dem Controller 4 der 1 gelten.
Die Start-Up-Phase des Mikrofons kann eine Aufwärmphase 40 des Mikrofons aufweisen. Dabei kann das Mikrofon an eine Versorgungsspannung VDD verbunden werden, und der Controller 4 kann beginnen, Taktsignale an das Mikrofon zu übertragen. Die Komponenten des Mikrofons (Schaltungen, Sicherungen, usw.) können vorgespannt werden und das Mikrofon kann einen internen Start-Up durchlaufen. Während der Aufwärmphase 40 kann das Mikrofon nicht reaktiv sein. Das heißt, die Aufwärmphase kann frei von einer Datenübertragung zwischen dem Mikrofon und dem Controller sein.
Die Start-Up-Phase des Mikrofons kann nach der Aufwärmphase 40 eine weitere Phase 42 aufweisen, die als Einschwingphase bezeichnet werden kann. In herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren kann das Mikrofon während der Einschwingphase 42 ein konstantes (oder regelmäßiges) Datenmuster übertragen, insbesondere ein Datenmuster aus abwechselnden Werten von 1 und 0 (z.B. 10101010101010...). Ein solches regelmäßiges Datenmuster kann einen Tastgrad (Duty Cycle) von 50 Prozent haben. Im Gegensatz zu einer solchen konventionellen Verwendung der Einschwingphase 42 können nicht-akustische Daten zwischen dem Mikrofon und dem Controller übertragen werden während der Einschwingphase 42 in dem Verfahren der 5 und 6. Hierbei können die nicht-akustischen Daten ein unregelmäßiges Datenmuster enthalten. Um Rückwärtskompatibilität zu gewährleisten, kann ein Tastgrad der nicht-akustischen Daten im Wesentlichen gleich dem Tastgrad des herkömmlichen regulären Datenmusters sein. Hierbei kann der Tastgrad der nicht-akustischen Daten einem Gesamt-Tastgrad entsprechen, d.h. einem Tastgrad, welcher die nicht-akustischen Daten über die gesamte Einschwingphase 42 berücksichtigt. In einem speziellen Fall kann ein Tastgrad der nicht-akustischen Daten etwa 50 Prozent betragen, ähnlich dem Tastgrad des herkömmlichen regelmäßigen Datenmusters. Allgemeiner kann ein Tastgrad der nicht-akustischen Daten in einem Bereich von etwa 45 Prozent bis etwa 55 Prozent liegen, genauer von etwa 47 Prozent bis etwa 53 Prozent und noch genauer von etwa 49 Prozent bis etwa 51 Prozent. Ähnlich zu den vorherigen Beispielen kann eine Frequenz der nicht-akustischen Daten außerhalb des hörbaren Frequenzbereichs liegen.
Eine Übertragung der nicht-akustischen Daten gemäß 6 kann am Ende der Einschwingphase 42 beendet sein. Akustische Daten, die von dem Mikrofon erzeugt werden, können dann während einer weiteren Phase 44, die auf die Einschwingphase 42 folgt, übertragen werden. Gemäß den 5 und 6 kann eine Übertragung akustischer Daten auf die Start-Up-Phase, genauer auf die Einschwingphase 42, des Mikrofons beschränkt sein. Im Vergleich zu dem Verfahren der 3 und 4 kann ein zweiter Datenkanal für eine Nutzung eines zweiten Mikrofons frei bleiben.
Das Verfahren der 7 ist in allgemeiner Form beschrieben, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu spezifizieren. Das Verfahren kann um jeden der Aspekte erweitert werden, die im Zusammenhang mit den vorhergehenden Zeichnungen beschrieben sind. Bei 46 kann ein Datenkanal, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller ausgelegt ist, bereitgestellt werden. Bei 48 kann ein von dem Mikrofon erzeugtes Datensignal über den Datenkanal übertragen werden, wobei das Datensignal akustische Daten und nicht-akustische Daten enthalten kann. Beispielsweise kann das Verfahren der 7 durch entsprechende Komponenten der Vorrichtung 100 der 1 durchgeführt werden.
8 veranschaulicht eine qualitative Frequenzabhängigkeit akustischer Daten und nicht-akustischer Daten, die zwischen einem Mikrofon und einem Controller gemäß der Offenbarung übertragen werden. In einem Beispiel können Daten mit einer Frequenzabhängigkeit, wie sie in der 8 beispielhaft dargestellt ist, gemäß dem Verfahren der 7 übertragen werden. Das Diagramm der 8 kann also im Zusammenhang mit dem Verfahren der 7 gelesen werden.
In der 8 ist eine Leistung der akustischen Signale und der nicht-akustischen Signale gegen die Frequenz der Signale aufgetragen. Die akustischen Daten sind durch eine durchgezogene Kurve dargestellt, die sich in dem hörbaren Frequenzbereich erstreckt. In dem Beispiel der 8 können die akustischen Daten zwei lokale Maxima aufweisen. In weiteren Beispielen können die akustischen Daten eine beliebige andere Frequenzabhängigkeit aufweisen. Die nicht-akustischen Daten können im Allgemeinen ein oder mehrere schmale Frequenzbänder enthalten, wobei jedes der Frequenzbänder eine Frequenz kleiner als etwa 100 Hz oder größer als etwa 8 kHz haben kann. In der 8 ist ein beispielhaftes schmales Frequenzband durch einen dicken Balken bei einer Frequenz kleiner als der hörbare Frequenzbereich angedeutet. In einem weiteren Beispiel können die nicht-akustischen Daten ein schmales Frequenzband mit einer Frequenz höher als der hörbare Frequenzbereich enthalten. In noch einem weiteren Beispiel können die nicht-akustischen Daten ein erstes schmales Frequenzband mit einer Frequenz, die kleiner als der hörbare Frequenzbereich ist, und ein zweites schmales Frequenzband mit einer Frequenz, die höher als der hörbare Frequenzbereich ist, enthalten.
Insbesondere können die akustischen Daten und die nicht-akustischen Daten der 8 während eines Betriebs zwischen dem Mikrofon und dem Controller übertragen werden. Hierbei können die nicht-akustischen Daten, wie in der 8 gezeigt, auf den akustischen Daten kodiert sein. In diesem Zusammenhang können die nicht-akustischen Daten auf einer Gleichstromverschiebung basieren oder durch eine solche kodiert sein, die zu den akustischen Daten hinzugefügt werden kann. Zurückkommend auf die Frequenzabhängigkeit der 8 kann eine Gleichstromverschiebung einer Frequenz von 0 Hz entsprechen.
Das Verfahren der 9 ist in allgemeiner Weise beschrieben, um Aspekte der Offenbarung qualitativ zu spezifizieren. Das Verfahren kann um jeden der Aspekte erweitert werden, die im Zusammenhang mit den vorhergehenden Zeichnungen beschrieben sind. Bei 50 können akustische Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller basierend auf einer PDM-Schnittstelle übertragen werden. Bei 52 können nicht-akustische Daten, die von dem Mikrofon erzeugt werden, von einem Kanalauswahlpin des Mikrofons an den Controller übertragen werden. Das Verfahren der 9 kann beispielsweise von der im Folgenden beschriebenen Vorrichtung 1000 der 10 durchgeführt werden.
Die Vorrichtung 1000 der 10 kann der Vorrichtung 100 der 1 mindestens teilweise ähnlich sein und kann um jeden der im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Aspekte erweitert werden. Die Vorrichtung 1000 kann ein Mikrofon 2 und einen Controller 4 aufweisen. Das Mikrofon 2 kann einen Taktpin 12, einen Datenpin 14 und einen Kanalauswahlpin 8 enthalten, die ähnlichen Pins der 1 entsprechen. Der Controller 4 kann einen Taktpin 18 und einen Datenpin 16 aufweisen, die mit dem Taktpin 12 bzw. dem Datenpin 14 des Mikrofons 2 verbunden sind. Darüber hinaus kann der Controller 4 einen GPIO (General Purpose Input Output)-Pin 54 enthalten, der mit dem Kanalauswahlpin 8 des Mikrofons 2 verbunden ist. Die Vorrichtung 1000 kann außerdem einen Widerstand 24 (siehe R1) und ein Massepotential 22 (siehe GND1) enthalten.
Die Verbindung und Kommunikation zwischen dem Mikrofon 2 und dem Controller 4 kann insbesondere auf einer PDM-Schnittstelle basieren, wie z.B. im Zusammenhang mit der 1 beschrieben. Von dem Mikrofon 2 erzeugte nicht-akustische Daten können von dem Kanalauswahlpin 8 des Mikrofons 2 zu dem GPIO-Pin 54 des Controllers 4 übertragen werden. Die nicht-akustischen Daten können zum Beispiel während eines Betriebs der Vorrichtung 1000 übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich können die nicht-akustischen Daten während einer Start-Up-Phase des Mikrofons 2 übertragen werden, wie z.B. im Zusammenhang mit den 5 und 6 beschrieben.
Bei herkömmlichen Vorrichtungen kann der Kanalauswahlpin 8 nur als Eingabepin des Mikrofons 2 verwendet werden. Im Gegensatz hierzu stellt die Vorrichtung 1000 der 10 eine Verwendung des Kanalauswahlpins 8 als Ausgabepin bereit, insbesondere zum Übertragen nicht-akustischer Daten an den Controller 4. Zurückkommend auf die 1 können die LR-Pins 8A und 8B des ersten Mikrofons 2A und des zweiten Mikrofons 2B in ähnlicher Weise mit dem Controller 4 verbunden sein.
In einem Beispiel können ein Übertragen nicht-akustischer Daten und ein Übertragen akustischer Daten zwischen dem Mikrofon 2 und dem Controller 4 beide auf demselben Taktsignal basieren, welches von dem Controller 4 bereitgestellt werden kann (siehe CLK). Alternativ kann ein Übertragen nicht-akustischer Daten auf einem Manchester-Kodierungsschema oder einem Phasen-Kodierungsschema basieren. Ein Manchester-Code kann ein Zeilencode sein, in welchem eine Kodierung jedes Datenbits entweder niedrig dann hoch, oder hoch dann niedrig, sein kann, für eine gleiche Zeitspanne.
Verschiedene Verfahren zum Übertragen nicht-akustischer Daten sind hierin beschrieben. Es versteht sich, dass die beschriebenen Verfahren kombiniert werden können, wenn dies technisch sinnvoll und möglich ist. Beispielsweise kann ein weiteres Verfahren gemäß der Offenbarung durch ein Kombinieren der Verfahren der 3 und 5 erhalten werden. In diesem Fall können während einer Start-Up-Phase des Mikrofons nicht-akustische Daten übertragen werden, wie im Zusammenhang mit den 5 und 6 beschrieben. Darüber hinaus können weitere nicht-akustische Daten während eines Betriebs übertragen werden unter Verwendung eines ersten Datenkanals und eines zweiten Datenkanals, wie im Zusammenhang mit den 3 und 4 beschrieben.
Beispiele
Im Folgenden werden Verfahren zum Übertragen nicht-akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller anhand von Beispielen erläutert.
Beispiel 1 ist ein Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines ersten Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem ersten Mikrofon und einem Controller ausgelegt ist; Bereitstellen eines zweiten Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem zweiten Mikrofon und dem Controller ausgelegt ist; und Übertragen nicht-akustischer Daten, die von dem ersten Mikrofon erzeugt werden, über den zweiten Datenkanal.
Beispiel 2 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 1, wobei die nicht-akustischen Daten mindestens eines von Diagnosedaten des ersten Mikrofons oder Identifikationsdaten des ersten Mikrofons umfassen.
Beispiel 3 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 2, wobei die Diagnosedaten des ersten Mikrofons Informationen über mindestens eines von einem elektronischen Defekt des ersten Mikrofons oder einem mechanischen Defekt des ersten Mikrofons umfassen.
Beispiel 4 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 2 oder 3, wobei die Identifikationsdaten des ersten Mikrofons Informationen über mindestens eines von einem Typ des ersten Mikrofons oder einer technischen Spezifikation des ersten Mikrofons umfassen.
Beispiel 5 ist ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, ferner umfassend: Verwenden eines Taktsignals, wobei ein erster des ersten Datenkanals und des zweiten Datenkanals auf einer ansteigenden Flanke des Taktsignals basiert, und der zweite des ersten Datenkanals und des zweiten Datenkanals auf einer fallenden Flanke des Taktsignals basiert.
Beispiel 6 ist ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei Daten des ersten Datenkanals und Daten des zweiten Datenkanals über eine gleiche Datenleitung übertragen werden.
Beispiel 7 ist ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei eine Übertragung von Daten über den ersten Datenkanal und eine Übertragung von Daten über den zweiten Datenkanal auf einer PDM-Schnittstelle basiert.
Beispiel 8 ist ein Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei mindestens eines von dem ersten Mikrofon oder dem zweiten Mikrofon dazu ausgelegt ist, Teil eines automotiven Sensors zu sein.
Beispiel 9 ist ein Verfahren, umfassend: Einleiten einer Start-Up-Phase eines Mikrofons; Bereitstellen eines Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen dem Mikrofon und einem Controller ausgelegt ist; und während der Start-Up-Phase und vor der Übertragung akustischer Daten über den Datenkanal, Übertragen nicht-akustischer Daten über den Datenkanal.
Beispiel 10 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 9, wobei die nicht-akustischen Daten mindestens eines von Diagnosedaten des Mikrofons oder Identifikationsdaten des Mikrofons umfassen.
Beispiel 11 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 9 oder 10, wobei die nicht-akustischen Daten ein unregelmäßiges Datenmuster umfassen.
Beispiel 12 ist ein Verfahren gemäß einem der Beispiele 9 bis 11, wobei eine Frequenz der nicht-akustischen Daten außerhalb des hörbaren Frequenzbereichs liegt.
Beispiel 13 ist ein Verfahren gemäß einem der Beispiele 9 bis 12, wobei die nicht-akustischen Daten einen Tastgrad in einem Bereich von 45 Prozent bis 55 Prozent aufweisen.
Beispiel 14 ist ein Verfahren gemäß einem der Beispiele 9 bis 13, wobei: die Start-Up-Phase des Mikrofons eine Aufwärmphase des Mikrofons umfasst, die Aufwärmphase frei von einer Datenübertragung ist, und die nicht-akustischen Daten nach der Aufwärmphase übertragen werden.
Beispiel 15 ist ein Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller ausgelegt ist; und Übertragen eines von dem Mikrofon erzeugten Datensignals über den Datenkanal, wobei das Datensignal akustische Daten und nicht-akustische Daten umfasst.
Beispiel 16 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 15, wobei die nicht-akustischen Daten mindestens eines von Diagnosedaten des Mikrofons oder Identifikationsdaten des Mikrofons umfassen.
Beispiel 17 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 15 oder 16, wobei die nicht-akustischen Daten auf einem schmalen Frequenzband kleiner als 100 Hz oder größer als 8 kHz basieren.
Beispiel 18 ist ein Verfahren gemäß einem der Beispiele 15 bis 17, wobei die nicht-akustischen Daten auf einer zu den akustischen Daten addierten Gleichstromverschiebung basieren.
Beispiel 19 ist ein Verfahren, umfassend: Übertragen akustischer Daten zwischen einem Mikrofon und einem Controller basierend auf einer PDM-Schnittstelle; und Übertragen nicht-akustischer Daten, die von dem Mikrofon erzeugt werden, von einem Kanalauswahlpin des Mikrofons zu dem Controller.
Beispiel 20 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 19, wobei die nicht-akustischen Daten von dem Kanalauswahlpin des Mikrofons zu einem GPIO-Pin des Controllers übertragen werden.
Beispiel 21 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 19 oder 20, wobei das Übertragen der nicht-akustischen Daten und das Übertragen der akustischen Daten auf einem gleichen Taktsignal basieren.
Beispiel 22 ist ein Verfahren gemäß Beispiel 19 oder 20, wobei das Übertragen der nicht-akustischen Daten auf einem Manchester-Kodierungsschema basiert.
Während diese Offenbarung unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinne verstanden werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Offenbarung werden für den Fachmann durch Bezugnahme auf die Beschreibung offensichtlich sein. Es ist daher beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche alle derartigen Modifikationen oder Ausführungsformen umfassen.

Claims

Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines ersten Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem ersten Mikrofon (2A) und einem Controller (4) ausgelegt ist; Bereitstellen eines zweiten Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem zweiten Mikrofon (2B) und dem Controller (4) ausgelegt ist; und Übertragen nicht-akustischer Daten, die von dem ersten Mikrofon (2A) erzeugt werden, über den zweiten Datenkanal.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nicht-akustischen Daten mindestens eines von Diagnosedaten des ersten Mikrofons (2A) oder Identifikationsdaten des ersten Mikrofons (2A) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Diagnosedaten des ersten Mikrofons (2A) Informationen über mindestens eines von einem elektronischen Defekt des ersten Mikrofons (2A) oder einem mechanischen Defekt des ersten Mikrofons (2A) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Identifikationsdaten des ersten Mikrofons (2A) Informationen über mindestens eines von einem Typ des ersten Mikrofons (2A) oder einer technischen Spezifikation des ersten Mikrofons (2A) umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: Verwenden eines Taktsignals, wobei ein erster des ersten Datenkanals und des zweiten Datenkanals auf einer ansteigenden Flanke des Taktsignals basiert, und der zweite des ersten Datenkanals und des zweiten Datenkanals auf einer fallenden Flanke des Taktsignals basiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Daten des ersten Datenkanals und Daten des zweiten Datenkanals über eine gleiche Datenleitung übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Übertragung von Daten über den ersten Datenkanal und eine Übertragung von Daten über den zweiten Datenkanal auf einer PDM-Schnittstelle basieren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eines von dem ersten Mikrofon (2A) oder dem zweiten Mikrofon (2B) dazu ausgelegt ist, Teil eines automotiven Sensors zu sein.
Verfahren, umfassend: Einleiten einer Start-Up-Phase eines Mikrofons (2); Bereitstellen eines Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen dem Mikrofon (2) und einem Controller (4) ausgelegt ist; und während der Start-Up-Phase und vor der Übertragung akustischer Daten über den Datenkanal, Übertragen nicht-akustischer Daten über den Datenkanal.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die nicht-akustischen Daten mindestens eines von Diagnosedaten des Mikrofons oder Identifikationsdaten des Mikrofons (2) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die nicht-akustischen Daten ein unregelmäßiges Datenmuster umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei eine Frequenz der nicht-akustischen Daten außerhalb des hörbaren Frequenzbereichs liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die nicht-akustischen Daten einen Tastgrad in einem Bereich von 45 Prozent bis 55 Prozent aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei: die Start-Up-Phase des Mikrofons (2) eine Aufwärmphase des Mikrofons (2) umfasst, die Aufwärmphase frei von einer Datenübertragung ist, und die nicht-akustischen Daten nach der Aufwärmphase übertragen werden.
Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines Datenkanals, der für eine Übertragung akustischer Daten zwischen einem Mikrofon (2) und einem Controller (4) ausgelegt ist; und Übertragen eines von dem Mikrofon (2) erzeugten Datensignals über den Datenkanal, wobei das Datensignal akustische Daten und nicht-akustische Daten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die nicht-akustischen Daten mindestens eines von Diagnosedaten des Mikrofons (2) oder Identifikationsdaten des Mikrofons (2) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die nicht-akustischen Daten auf einem schmalen Frequenzband kleiner als 100 Hz oder größer als 8 kHz basieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die nicht-akustischen Daten auf einer zu den akustischen Daten addierten Gleichstromverschiebung basieren.
Verfahren, umfassend: Übertragen akustischer Daten zwischen einem Mikrofon (2) und einem Controller (4) basierend auf einer PDM-Schnittstelle; und Übertragen nicht-akustischer Daten, die von dem Mikrofon (2) erzeugt werden, von einem Kanalauswahlpin (8) des Mikrofons (2) zu dem Controller (4).
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die nicht-akustischen Daten von dem Kanalauswahlpin (8) des Mikrofons (2) zu einem GPIO-Pin (54) des Controllers (4) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei das Übertragen der nicht-akustischen Daten und das Übertragen der akustischen Daten auf einem gleichen Taktsignal basieren.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei das Übertragen der nicht-akustischen Daten auf einem Manchester-Kodierungsschema basiert.