1）MEMS麦克风阵列处理系统包括MEMS麦克风阵列模块和信号采集处理模块。信号采集处理模块按功能划分为信号调理、A/D转换、存储、通信接口、电源等模块，使用Altium Designer软件完成原理图的设计，并仔细检查核对；

2）准备好所有元器件的PCB封装，设计好PCB板的形状和叠层结构，最后完成PCB的布局、布线、敷铜等工作，并仔细核对；

3）完成系统软件功能模块的程序流程设计。

本论文具体结构安排如下：

第一章：介绍了研究背景及意义、国内外研究现状及论文的主要工作及结构安排；

第二章：分析了系统需求，并论证系统的总体设计；

第三章：介绍了MEMS麦克风阵列处理系统的硬件原理图设计与实现；简单介绍PCB设计要点和难点；

第四章：介绍了系统主要软件功能模块的程序流程设计。

2 系统需求分析与总体设计

2。1系统需求分析

鉴于MEMS麦克风优异的性能和巨大的市场潜力，本论文的目标是设计一种基于MEMS麦克风的阵列处理系统，具有通用性、小型化、低成本等特点，能够完成音频信号的拾取、滤波放大、A/D转换、阵列处理、存储及传输等功能。 

1）音频信号拾取：采用4通道的MEMS麦克风构成平面阵形；同时要求系统预留三线制麦克风接口；

2）滤波放大：信号调理电路将采集到的模拟信号滤波放大；

3）A/D转换：选择合适的CODEC（音频编解码器）芯片将模拟信号转换为数字信号。系统采样频率要求为48KHz，并在一定范围内软件可调。另外CODEC要求至少包含4通道16-bit立体声A/D转换，模拟输入支持单端输入；

4）阵列处理：选择合适的ARM处理器，实现阵列信号处理和系统控制等功能；

5）信号存储：采用高速外置存储器SRAM和大容量Flash内存eMMC。SRAM用于存储程序的临时变量和保存重要的应用数据块，避免控制器的内置存储器不足，保证系统正常运行。eMMC是将NAND Flash与控制器集成在一起，提供了标准接口，并管理内存。

6）信号传输：简单快捷地实现以太网、高速USB和串口通信。预留合适接口，利用已有的以太网通信模块， 实现高性能的网络数据通信；选择合适的U盘高速文件管理控制芯片，支持常用USB设备，支持USB主机接口和USB设备接口，可动态切换主机方式和设备方式；保留两个基于RS-232的串行接口；

2。2 MEMS麦克风

MEMS麦克风就是将MEMS芯片和ASIC芯片封装在一个表面贴装器件中。其中MEMS芯片包括一个刚性穿孔背电极和一片弹性硅膜，外界声波变化致使弹性硅膜发生形变，将声压转换为电容变化。ASIC芯片用于检测MEMS电容变化，并将其转换为电信号，传递给相关处理器件，如基带处理器或放大器[2]。

与驻极体麦克风相比，MEMS麦克风的优势有[6]：

1）射频失真小，性能稳定，温度系数低，受湿度和机械振动的影响小；

2）成本低廉；

3）体积小巧，MEMS麦克风的背极板和振膜仅有最小的驻极体电容式麦克风的1/10左右；

4）功耗更低。

5）MEMS麦克风允许安装在PCB的反面，这样应用PCB可以直接接触到消费设备的外壳设计更加灵巧[2]。

6）MEMS麦克风是标准SMT元器件，采用SMT回流焊可以简化制造流程。

MEMS麦克风阵列应用于手机平台时，要求在手持模式下两个数字MEMS麦克风拾取的信号差别足够明显，所以主麦克风常摆放在靠近嘴部的位置，即手机正面下方或者上侧面；而参考麦克风摆放在靠近耳朵的位置，即手机背面的上部或者上侧面。这样可以实现定向定距离拾音，抑制各种环境噪声。