一种移动终端中的马达控制方法及装置与流程
本申请是2014年12月15日提出的发明名称为“一种移动终端中的马达控制方法及装置”的中国发明专利申请201410778009.5的分案申请。
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种移动终端中的马达控制方法及装置。
背景技术：
手机作为现代社会科技进步的象征，已经成为每个人都几乎必须拥有的工具。手机以其特有的方便性、快捷性、多功能性已经在我们的生活中扮演了一个十分重要的角色。短信和电话已经成为人们之间最为普遍和常用的沟通方式之一。当我们收到短信或是接到电话时，手机铃声能在第一时间记得提醒我们。但在某些场合，此起彼伏的铃声是不能被接受的。此时，手机的震动功能能在不影响他人的同时及时的提醒自己，同时解决了手机铃声带来的不便。
手机的震动功能是通过手机中内置的马达实现的，目前手机中的马达只能产生单一的振动频率，振动模式也比较简单，在有些场合，例如玩游戏时，简单的振动模式并不能满足用户的需求。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种移动终端中的马达控制方法及装置，用以解决移动终端中的马达只能产生单一的振动频率，振动模式简单的问题。
本发明实施例提供的一种移动终端中的马达控制方法，包括：
检测输入的音频信号的信号特征；
根据信号特征与驱动信号的映射关系，确定出与音频信号的信号特征对应的驱动信号；
根据所述驱动信号驱动马达工作。
本发明实施例提供一种移动终端中的马达控制装置，该装置包括：
检测单元，用于检测输入的音频信号的信号特征；
驱动信号确定单元，用于根据信号特征与驱动信号的映射关系，确定出与音频信号的信号特征对应的驱动信号；
驱动单元，用于根据所述驱动信号驱动马达工作。
本发明实施例提供的方法和装置，通过检测输入的音频信号的信号特征，根据信号特征与驱动信号的映射关系，确定出与音频信号的信号特征对应的驱动信号，实现了将音频信号的信号特征转化为驱动信号，根据驱动信号驱动马达工作，实现了将驱动信号转化为马达振动，从而最终实现了将音频信号的信号特征以马达振动的形式体现。由于音频信号的信号特征是不断变化的，因此能够产生不同的驱动信号驱动马达工作，可以把不同事件、不同音量、不同频率的声音提示转换为振动提示，甚至让马达的振动随声音的变化实时变化，从而丰富用户体验。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种移动终端中的马达控制方法流程图；
图2为马达振动量以及振动频率与驱动电压的关系示意图；
图3为本发明实施例提供的一种移动终端中的马达驱动信号生成方法流程图；
图4为本发明实施例提供的一种移动终端中的马达控制装置结构图；
图5为本发明实施例提供的一种移动终端中的马达驱动信号生成装置结构图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明实施例做详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供的一种移动终端中的马达控制方法流程图，该方法包括：
步骤101：检测输入的音频信号的信号特征；
步骤102：根据信号特征与驱动信号的映射关系，确定出与所述音频信号的信号特征对应的驱动信号；
步骤103：根据所述驱动信号驱动马达工作。
本发明实施例中检测的音频信号可以为数字信号，也可以为模拟信号，下面仅以音频信号为数字信号为例进行描述，音频信号为模拟信号时的处理方式与音频信号为数字信号时的处理方式相同，在此不再赘述。
马达可以在不同的驱动电压下工作，不同驱动电压下马达的振动频率和振动量不同。驱动信号中驱动电压在时间轴上可以是连续的，也可以是离散的。因此可以通过检测音频信号的信号特征生成一个与该信号特征对应的驱动信号控制马达在不同时间产生不同振动频率和振动量，以达到马达振动随音频信号中信号特征变化而变化的目的。如图2所示，示意出马达振动量以及振动频率与马达驱动电压的关系。从图2中可以看出，马达在标称驱动电压下，振动量达到最大。马达的驱动电压高于或者低于这个标称驱动电压，马达的振动量都会出现下降。同时马达的振动频率也会随着驱动电压而变化。驱动电压越高振动频率越高，反之，振动频率越低。也就是当驱动电压小于“标称驱动电压时”马达的振动量弱，并且振动频率低。达到标称驱动电压时，振动频率达到标称的振动频率，同时振动量达到最大。当驱动电压高于标称驱动电压时，振动量降低，但是振动频率继续提高。
马达的驱动信号有多种生成方式，现有技术主要是通过对pwm(脉冲宽度调制，pulse-widthmodulation)信号进行滤波形成直流信号，形成马达驱动信号。pwm信号是一种脉冲方波信号，脉冲方波信号的频率是相同的，但是信号占空比，即每个脉冲方波信号周期内高电平的持续时间可以调整的。pwm信号是高频信号，一般可以达到mhz级别，在马达内部的感性线圈以及马达的输入引脚上滤波电容的作用下，可以将高频的pwm信号过滤成直流的驱动信号。不同的占空比的脉冲方波信号过滤后形成直流的驱动信号是不同的，不同的驱动信号加载在马达上会产生不同的振动效果。
步骤101中，音频信号的信号特征可以是指音频信号的信号能量，或者是指音频信号的信号频率。
步骤102中，音频信号的信号特征是指音频信号的信号能量时，信号特征与驱动信号的映射关系即信号能量与驱动信号的映射关系。
可以根据帕塞瓦尔定理计算一个音频信号的信号能量。例如，对于音频信号x(k)，其信号能量为
由于音频信号很难达到信号能量的最大状态，一般数字音频信号的信号能量维持在-6db左右，此时可以设定当信号能量达到-6db以上时，将音频信号产生的驱动信号驱动马达的振动量达到最大。也可以在音频信号的信号能量达到-6db以上时，设定信号能量达到-6db以上时，产生的驱动信号使得马达的振动量较小，可以为最大振动量的一半振动量，使得用户有更好的用户体验。例如，信号能量达到-6db以上时，产生一个低于马达标称驱动电压的驱动电压，使标称驱动电压为1.8v的马达工作在1.5v的驱动电压下。
或者，在音频信号的信号能量达到一定阈值(比如-12db)时，才产生驱动信号驱动马达振动。那么就可以设置信号能量与驱动信号的映射关系，使得信号能量达到设定的阈值时，比如信号能量达到-12db以上时，才产生驱动信号驱动马达振动，信号能量低于设定的阈值时，不产生驱动信号驱动马达工作。
信号能量与驱动信号的映射关系还可以有其他形式，但不管哪种形式，在获得音频信号的信号能量之后，都能根据信号能量获得一个与之对应的驱动信号。
音频信号本质上是由不同频率、不同相位以及不同振幅的信号叠加而成，为了能够通过一个音频信号的信号能量确定出多种驱动马达的马达电压，可以将音频信号至少划分为一个频段的音频子信号，并检测每个频段的音频子信号的信号能量。同时每个频段的音频子信号对应一个马达，针对一个频段的音频子信号，确定出所述音频子信号的信号能量对应的驱动信号，并根据所述驱动信号驱动所述音频子信号对应的马达工作。
可以通过不同的滤波器将接收到的音频信号划分为不同的频段的音频子信号。每个滤波器将输入的音频信号滤波后，输出为只有一个频段的音频子信号。音频信号的频率范围一般为20hz-20000hz。本发明实施例中可以将输入的音频信号划分为以下频段：极低频，从20hz-40hz这段频率称为极低频；低频，从40hz-80hz这段频率称为低频；中低频，从80hz-160hz这段频率称为中低频；中频，从160hz-1280hz这段频率称为中频；中高频，从1280hz-2560hz这段频率称为中高频；高频，从2560hz-5120hz这段频率称为高频；极高频，从5120hz-20000hz这段频率称为极高频。当然，也可以有其他的划分方式，在此并不限定。
分别确定出与每个频段的音频子信号的信号能量对应的驱动信号之后，根据每个频段的音频子信号的信号能量对应的驱动信号驱动对应的马达。
优选的，不同频段的音频子信号信号能量与驱动信号的映射关系不同。在音频信号被划分为多个频段的音频子信号之后，可以为不同频段的音频子信号设置不同的信号能量与驱动信号的映射关系，使得不同频段的音频子信号在相同信号能量时对应的驱动信号不同。例如，在相同信号能量下，可以将低频段的音频子信号的信号能量对应的驱动信号设置的更高，而将高频段的音频子信号的信号能量对应的驱动信号设置的低一些，这样在相同信号能量下，低频段的音频子信号驱动的马达的振动量会高于高频段的音频子信号的振动量。再例如，可以将低于a频率的音频子信号或者高于b频率的音频子信号的信号能量对应的驱动信号设为0，这样在获得小于a频率以及大于b频率的音频子信号后，不产生驱动信号，马达就不会产生振动。
再例如，将音频信号划分为三个频段，分别为第一频段，第二频段和第三频段，其中第一频段的音频子信号的信号能量与驱动信号的映射关系为u1＝k1x+b1，其中u1为驱动信号，k1为预设的斜率，x为信号能量，b1为预设初始值；第二频段的音频子信号的信号能量与驱动信号的映射关系为u2＝k2x+b2，其中u2为驱动信号，k2为预设的斜率，x为信号能量，b2为预设初始值；第三频段的音频子信号的信号能量与驱动信号的映射关系为u3＝k3x+b3，其中u3为驱动信号，k3为预设的斜率，x为信号能量，b3为预设初始值。此时每个频段的音频子信号的信号能量与驱动信号的映射关系均不同，此时若第一频段，第二频段和第三频段的信号能量在相同的情况下，信号能量对应的驱动信号也就不同，这样就实现了根据不同频段的音频子信号产生不同的驱动信号。
步骤102中，还可以在将输入的音频信号划分为多个频段的音频子信号之后检测每个频段的音频子信号内频率最高的音频信号的信号能量，并只把每个频段的音频子信号中频率最高的音频信号的信号能量对应的驱动信号输出给马达。此时在一个混合了多个频段的音频信号中，每个频段只有一个最大的振动，实现了利用人耳对高能量音频信号的敏感性，在最高能量的音频信号出现时驱动马达振动。具体的，针对一个频段的音频子信号，确定出所述音频子信号中每个频率的音频信号对应的信号能量，并根据每个频率的音频信号对应的信号能量确定出一个最大信号能量；确定出所述最大信号能量对应的驱动信号。
步骤102中，音频信号的信号特征是指信号频率时，信号特征与驱动信号的映射关系即信号频率与驱动信号的映射关系。将音频信号至少划分为一个频段的音频子信号，并确定每个频段的音频子信号中信号能量最大的音频信号的信号频率，根据该信号频率确定出对应的驱动信号。通过将每个频段内每个频率的音频子信号与该音频子信号对应的频段做关联，实现使用户更直观的感受到音频信号中频率变化与振动量变化的关系。具体的，针对一个频段的音频子信号，确定出所述音频子信号中每个频率的音频信号对应的信号能量，并根据每个频率的音频信号对应的信号能量确定出最大信号能量对应的信号频率；
根据以下公式确定所述最大信号能量对应的信号频率的驱动信号uf：
其中，f为所述最大信号能量对应的信号频率，umax为所述音频子信号对应的马达的工作电压的最大值，umin为所述音频子信号对应的马达的工作电压的最小值，m为所述音频子信号的最小频率，m为所述音频子信号的最大频率。
例如，一个音频子信号的频率范围是200hz-500hz，该音频子信号中350hz处的音频信号的信号能量最高。而此频段的音频子信号对应的马达的工作电压范围是1.5v-3v。可以计算出频率为350hz的音频信号对应的驱动信号uf：
uf＝{(350-200)/(500-200)}*(3-1.5)+1.5＝2.25(v)
最后在步骤103中，根据步骤102确定出的驱动信号驱动马达工作。优选的，在将输入的音频信号划分为多个频段的音频子信号时，根据每个音频子信号确定出的驱动信号驱动每个音频子信号对应的马达工作。
如图3所示，本发明实施例提供一种移动终端中的马达驱动信号生成方法流程图，包括：
步骤301，根据源音频信号生成对应的驱动信号，并建立所述源音频信号与所述驱动信号的映射关系。
步骤301中，在接收到源音频信号后，按照图1提供的一种移动终端中的马达控制方法生成与该源音频信号对应的驱动信号，建立源音频信号与驱动信号的映射关系。
例如，接收到的“火车声鸣笛”生成的对应的驱动信号在驱动马达工作时的振动模式设置为持续的高频振动，此时可以存储火车声鸣笛和持续的高频振动的映射关系。
当接收到目标音频信号后，将所述目标音频信号与源音频信号进行音频信号匹配，若匹配成功，则生成与所述目标音频信号相匹配的源音频信号对应的驱动信号，并驱动马达工作。
或者，当接收系统指令，确定所述系统指令中指示的源音频信号；生成与所述系统指令中指示的源音频信号对应的驱动信号驱动马达工作。
当然也可以人工设置源音频信号与驱动信号的映射关系，即针对不同的源音频信号，预先设定不同的振动模式。例如，将“枪声”对应的驱动信号在驱动马达工作时的振动模式设置为一次强振后变成弱振并迅速结束；将“跑车马达轰鸣声”对应的驱动信号在驱动马达工作时的振动模式设定为持续的低频振动等。
针对上述方法流程，本发明实施例还提供一种移动终端中的马达控制装置，该装置的具体内容可以参照上述方法实施，在此不再赘述。
如图4所示，本发明实施例提供一种移动终端中的马达控制装置，包括
检测单元401，用于检测输入的音频信号的信号特征；
驱动信号确定单元402，用于根据信号特征与驱动信号的映射关系，确定出与所述音频信号的信号特征对应的驱动信号；
驱动单元403，用于根据所述驱动信号驱动马达工作。
较佳的，所述检测单元401用于：
将所述音频信号至少划分为一个频段的音频子信号，并检测每个频段的音频子信号的信号特征。
较佳的，所述信号特征为所述音频信号的信号能量；
所述驱动信号确定单元402用于：
针对一个频段的音频子信号，确定出所述音频子信号的信号能量对应的驱动信号。
较佳的，所述信号特征为所述音频信号的信号能量；
所述驱动信号确定单元402用于：
针对一个频段的音频子信号，确定出所述音频子信号中每个频率的音频信号对应的信号能量，并根据每个频率的音频信号对应的信号能量确定出一个最大信号能量；
确定出所述最大信号能量对应的驱动信号。
较佳的，所述信号特征为所述音频信号的信号频率；
所述驱动信号确定单元402用于：
针对一个频段的音频子信号，确定出所述音频子信号中每个频率的音频信号对应的信号能量，并根据每个频率的音频信号对应的信号能量确定出最大信号能量对应的信号频率；
根据以下公式确定所述最大信号能量对应的信号频率的驱动信号uf：
其中，f为所述最大信号能量对应的信号频率，umax为所述音频子信号对应的马达的工作电压的最大值，umin为所述音频子信号对应的马达的工作电压的最小值，m为所述音频子信号的最小频率，m为所述音频子信号的最大频率。
针对上述方法流程，本发明实施例还提供一种驱动信号生成装置，该装置的具体内容可以参照上述方法实施，在此不再赘述。
如图5所示，本发明实施例提供一种移动终端中的马达驱动信号生成装置，包括：
映射单元501，用于根据源音频信号生成对应的驱动信号，并建立所述源音频信号与所述驱动信号的映射关系。
较佳的，所示映射单元501还用于：
接收到目标音频信号后，将所述目标音频信号与源音频信号进行音频信号匹配，若匹配成功，则生成与所述目标音频信号相匹配的源音频信号对应的驱动信号，并驱动马达工作。
较佳的，所示映射单元501还用于：
接收系统指令，确定所述系统指令中指示的源音频信号；
生成与所述系统指令中指示的源音频信号对应的驱动信号驱动马达工作。
综上所述，根据本发明实施例提供的方法，通过检测输入的音频信号的信号特征，根据信号特征与驱动信号的映射关系，确定出与音频信号的信号特征对应的驱动信号，实现了将音频信号的信号特征转化为驱动信号，根据驱动信号驱动马达工作，实现了将驱动信号转化为马达振动，从而最终实现了将音频信号的信号特征以马达振动的形式体现。由于音频信号的信号特征是不断变化的，因此能够产生不同的驱动信号驱动马达工作，可以把不同事件、不同音量、不同频率的声音提示转换为振动提示，甚至让马达的振动随声音的变化实时变化，从而丰富用户体验。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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