本发明的实施例涉及衬底上的部件之间的通信。更具体地说，本发明涉及使用衬底中的机械振动作为衬底上的部件之间的通信信道。
背景技术：
许多情况下，平台上的设备想要将低数据速率消息发送到平台上的其他设备。这通常是使用所有设备之间的电连接完成的。但是，这会显著增加电路板的复杂性，并且在某些情况下会增加印刷电路板(pcb)设计中所需的层数。增加的路由复杂性和可能增加的层数会增加任何特定平台的成本并降低产量。
附图说明
在附图的图中通过举例而非限制的方式说明了本发明的实施例，其中相似的附图标记表示类似的元件。应该注意的是，在本公开中对“一个(a)”或“一个(one)”实施例的不同引用不一定针对相同实施例，并且这样的引用意味着至少一个。
图1是根据本发明一个实施例的装置的框图。
图2是根据本发明一个实施例的系统的框图。
图3a和3b是根据本发明的一个实施例的通信信道中的发送和接收的流程图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的装置的框图。衬底102具有耦合到其上的振动源104。衬底102可以是例如印刷电路板(pcb)。振动源104在衬底102中引起机械振动130。可能的振动源包括伺服机、静电膜、压电元件；等等。压电元件，例如石英晶体由于尺寸小而特别令人满意，并且它们可以嵌入衬底内或与其表面耦合。通过适当地控制，振动源104可以将数据编码在机械振动130中。以这种方式，它可以与没有电信号路径存在的衬底上的其他设备进行通信。这具有在低数据速率足够的情况下减少路由要求的优点。示例包括：打开或关闭电路板上的设备；中央处理单元(cpu)边带通信；使能；状态检查；风扇控制；等等。另外，信号传输不受电噪声或通信电压水平的影响。这允许在嘈杂电噪声环境中进行通信而无需电压水平转换。
数据可以被编码在振动130中的一种方式是开-关键控(ook)。纠错信息也可以包含在编码数据中。图1示出耦合到衬底102的两个接收设备106和116。设备106包括振动传感器108，其可以是例如压电传感器。传感器108包括接收机械振动130并将它们转换成电信号的换能器。那些电信号然后被传递到低噪声放大器110，低噪声放大器110放大信号并将它们传递给解码器112。解码器112解码电信号并将它们传递给处理逻辑114以执行解码的命令或消息。
设备116包括振动收发器118，其既能够接收振动又能够发送响应。通过在衬底102中引起其自身的振动，可以在振动源104和设备116之间创建半双工通信信道。设备118可以是嵌入衬底102中的压电元件，或者响应于某控制器的振动接收器和振动源的组合。当在接收器118处接收到振动时，换能器将振动转换为电信号并将它们传递到放大器120。放大器120可以是低噪声放大器，其放大这些电信号并将它们传递给解码器122。解码器122解码电信号并将它们传递给处理逻辑124以执行那些信号。处理逻辑124然后可以驱动收发器118的发射器部分向振动源104发送回复，其中振动源104期望接收响应，振动源104可以包括振动传感器、放大器和解码器以接收这样的响应并将它们转换为数据。为了确保有效的通信，振动频率被选择为通过pcb传播，而不会受到通常存在的其他机械噪声的显著影响。典型的噪声源包括但不限于冷却风扇，电动机等。测试的pcb介质中可能的振动传输的频率范围为从500hz至300khz。在此范围内选择频率(取决于执行器(压电/压电子设备)共振，通常在该给定范围内)。
放大器110和120补偿电路板中存在的变位传递率。对于fr-4pcb，变位传递率与固有频率的平方根成正比，
图2是根据本发明一个实施例的系统的框图。衬底200具有与其耦合的多个中央处理单元220和230。衬底200可以是印刷电路板(pcb)。图形处理单元(gpu)224可以耦合到衬底200。其上还耦合了多个存储器模块222。
一对风扇控制器206和208也耦合到衬底200。耦合到每个风扇控制器的是压电传感器212和210，其以参考图1所述的方式工作。压电传感器210被示出为安装在安装孔上。值得注意的是，压电传感器在其上具有安装孔，因此通过将传感器210安装在安装孔上，传感器210不消耗电路板空间。如前所述，传感器210和212可以嵌入在衬底200中。
诸如电路板控制器202的控制器耦合到压电收发器204。电路板控制器202驱动收发器204以引起电路板200中的机械振动，以向其没有电信号路径的风扇控制器206、208发送命令。例如，增加或减少风扇速度的信号可以经由机械振动从电路板控制器202发送到风扇控制器206或208。使用半双工链路，风扇控制器206和208经由它们各自的压电收发器212和210可以发回风扇转速计读数或其他状态数据。所有前述内容可以使用ook编码，并且可以包括纠错码信息。在这个例子中，风扇控制是在没有任何电布线的情况下完成的，并且独立于风扇控制器相对于电路板控制器的位置。衬底上的其他设备(未示出)也可以访问机械通信信道以进行使能、状态检查等。
图3a和3b是根据本发明的一个实施例的通信信道中的发送和接收的流程图。在框302处，控制器或其他逻辑驱动振动源来编码数据。在框304处，数据被编码为衬底中的机械振动。振动源响应于控制器的方向引起那些振动。在一些实施例中，ook用于该编码。其他编码在本发明的其他实施例的范围和预期内。
在框306处，确定是否期待对已被驱动的数据的响应。如果期待响应，则在判定框308确定是否已接收到响应。如果在框308处已经接收到响应，则在框310处将传入的机械振动转换为电信号。例如，可以使用压电换能器将振动转换成衰减的电信号。在框312处使用低噪声放大器放大那些信号。在框314处解码电信号，并且在框316处振动源(或其控制器)执行响应。如果在框306处不期待响应，或者在对响应采取动作之后，流程结束。
在图3b中，接收器在框352处检测衬底中的振动。在检测到衬底的振动时，在框354处将该传入的振动转换为电信号。然后在框356处对经转换的信号进行放大。放大的信号在框358处被解码。在框360处，接收器通过例如增加或减少风扇速度、打开或关闭受控设备等来执行所接收的数据。然后在框362处做出是否需要响应的确定。如果需要响应(当不再接收到振动时)，则在框264处，本地控制器驱动接收器将数据编码为振动。在框366处，接收器在衬底中引起振动以对该数据进行编码。机械振动通过衬底传播并被目标(可能是原始发送者)接收。如果不需要响应，或者在发送所需响应之后，例程结束。
以下示例涉及进一步的实施例。不同实施例的各种特征可以与所包括的一些特征以及排除在外的其他特征进行各种组合，以适应各种不同的应用。一些实施例涉及用于在平台上的电子设备之间进行通信的方法。该方法包括在耦合到衬底的第一设备处引起衬底中的机械振动。然后，该方法进一步包括在耦合到衬底的第二设备处接收穿过衬底的机械振动，将机械振动解释为对第二设备的命令，并且在第二设备中执行命令。
在另外的实施例中，耦合到第二设备的压电传感器感测机械振动。
在另外的实施例中，第二设备通过从机械振动产生电信号、放大电信号并解码电信号来解释振动。
在进一步的实施例中，放大是第一设备和第二设备之间的距离的函数。
在进一步的实施例中，引起包括利用开-关键控将命令编码在机械振动中。
在进一步的实施例中，引起将纠错码信息编码在振动内。
其他实施例包括在第二设备处引起振动以将数据传送到第一设备。
在进一步的实施例中，第一设备和第二设备之间的机械振动通信信道是半双工的，数据速率在1千比特和2.5千比特每秒之间。
一些实施方式涉及具有衬底和与其耦合以在衬底中引起机械振动的振动源的装置。接收器耦合到衬底，接收器将机械振动解释为给接收器的命令或消息。
在进一步的实施例中，衬底包括印刷电路板。
在进一步的实施例中，振动源包括压电设备。
在进一步的实施例中，接收器包括振动传感器、放大器和解码器。
在进一步的实施例中，振动传感器包括压电传感器以将机械振动转换至衰减的电信号。
在进一步的实施例中，接收器包括第二振动源以用衬底中的机械振动的形式编码数据。
在进一步的实施例中，振动源被嵌入在衬底内。
在进一步的实施例中，机械振动基于开-关键控来对一个或多个命令连同纠错码信息进行编码。
一些实施例涉及其中印刷电路板(pcb)具有安装在其上的多个中央处理单元的系统。控制器耦合到pcb并且不同于中央处理单元，控制器电耦合到压电发射器。耦合到pcb的至少一个受控设备与控制器电解耦，其中控制器在pcb中引起机械振动，压电发射器对给受控设备的命令进行编码。
在进一步的实施例中，受控设备包括低噪声放大器和解码器。
在进一步的实施例中，受控设备包括压电发射器。
在其他实施例中，控制器基于开-关键控和纠错码对命令进行编码。
一些实施例涉及包括衬底的装置，该衬底具有用于将数据编码为衬底中的机械振动的单元。用于接收被编码为衬底中的机械振动的数据的单元，其中用于编码的单元和用于接收的单元在衬底上电解耦。
在进一步的实施例中，用于编码的单元包括用于在衬底中引起机械振动的单元。
在进一步的实施例中，用于接收的单元包括用于感测机械振动的单元和用于将机械振动转换成电信号的单元。
尽管以上在反映特定线性顺序的流程图的上下文中讨论了本发明的实施例，但这仅仅是为了方便。在一些情况下，各种操作可以以与所示不同的顺序执行，或者各种操作可以并行地发生。还应该认识到，关于一个实施例描述的一些操作可以有利地并入另一个实施例中。明确考虑了这种结合。
在前面的说明书中，已经参照其具体实施例描述了本发明。然而，显而易见的是，可以对其进行各种修改和改变而不偏离如所附权利要求书中所阐述的本发明的更宽泛的精神和范围。相应地，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。