本發(fā)明涉及無線通信技術(shù),具體涉及一種低功耗通信裝置。
背景技術(shù):
在無線通信終端設(shè)備中,設(shè)備續(xù)航能力一直是技術(shù)發(fā)展的瓶頸。特別在基于無線通信技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中,期望網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備以極低的功耗實(shí)現(xiàn)較長時(shí)間的續(xù)航。
現(xiàn)有的無線通信技術(shù)通常支持例如普通睡眠和深度睡眠等低功耗模式,但是,由于在通信裝置中,除了通信部件外,還有相對獨(dú)立的控制部件,兩者相互獨(dú)立,同時(shí)在某些場景下又需要相互配合來進(jìn)行工作,因此,需要一種低功耗解決方案在進(jìn)一步降低功耗的同時(shí)保證通信裝置的不同部件能夠正常協(xié)同工作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明提供一種低功耗通信裝置,以在進(jìn)一步降低系統(tǒng)功耗的同時(shí)保證通信裝置的不同部件能夠正常協(xié)同工作。
第一方面,提供一種低功耗通信裝置,包括:
控制部件,適于在工作模式和低功耗模式之間切換;
通信部件,適于在工作模式和低功耗模式之間切換;
調(diào)度部件,與所述控制部件和通信部件連接,在檢測到通信部件切換到低功耗模式后根據(jù)控制部件狀態(tài)控制所述控制部件切換到低功耗模式。
優(yōu)選地,所述低功耗通信裝置還包括:
守護(hù)部件,與所述調(diào)度部件連接,適于響應(yīng)于控制喚醒事件向所述調(diào)度部件發(fā)送控制喚醒請求;
所述調(diào)度部件用于響應(yīng)于所述控制喚醒請求控制所述控制部件切換到工作模式,并在所述控制部件開始向工作模式切換后控制所述通信部件切換到工作模式。
優(yōu)選地,所述守護(hù)部件還適于響應(yīng)于通信喚醒事件向所述調(diào)度部件發(fā)送通信喚醒請求;
所述調(diào)度部件還適于響應(yīng)于所述通信喚醒請求控制所述通信部件切換到工作模式,并在所述通信部件開始向工作模式切換后控制所述控制部件切換到工作模式。
優(yōu)選地,所述守護(hù)部件還適于在低功耗模式下周期性地向所述調(diào)度部件發(fā)送通信喚醒請求;
所述調(diào)度部件響應(yīng)于所述通信喚醒請求控制所述通信部件切換到工作模式,并在所述通信部件開始向工作模式切換后控制所述控制部件切換到工作模式。
優(yōu)選地,所述控制部件和所述通信部件在切換到低功耗模式時(shí)掉電;
所述調(diào)度部件還用于將所述控制部件和所述通信部件在切換到低功耗模式前的狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲到所述守護(hù)部件;
所述控制部件和所述通信部件在切換回工作模式時(shí)讀取所述狀態(tài)數(shù)據(jù)以恢復(fù)到切換到低功耗模式前的狀態(tài)。
優(yōu)選地,所述控制部件在切換到低功耗模式后進(jìn)行如下操作中的至少一項(xiàng):降低部分子部件的時(shí)鐘信號頻率、降低部分子部件的供電電壓、停止對部分子部件提供時(shí)鐘信號、停止對部分子部件供電以及整個部件掉電停止工作。
優(yōu)選地,所述控制部件包括第一控制時(shí)鐘電路,用于基于第一諧振信號生成第一控制時(shí)鐘信號;
所述通信部件包括第一通信時(shí)鐘電路,用于基于第一諧振信號生成第一通信時(shí)鐘信號;
所述守護(hù)部件包括:
第二控制時(shí)鐘電路,用于基于第二諧振信號生成第二控制時(shí)鐘信號;
第二通信時(shí)鐘電路,用于基于第二諧振信號生成第二通信時(shí)鐘信號;以及,
事件控制器,用于根據(jù)所述第二控制時(shí)鐘信號檢測控制喚醒事件以及根據(jù)所述第二通信時(shí)鐘信號檢測通信喚醒事件。
優(yōu)選地,所述第一諧振信號和所述第二諧振信號由不同的晶振生成。
優(yōu)選地,所述通信部件為藍(lán)牙通信部件、紫蜂通信部件或無線局域網(wǎng)通信部件。
通過設(shè)置調(diào)度部件,使得在通信部件切換到低功耗模式后,控制部件也切換到低功耗模式,可以保證通信部件先于控制部件進(jìn)入低功耗模式(例如掉電睡眠模式),進(jìn)而保證系統(tǒng)的不同部件不會由于狀態(tài)切換導(dǎo)致數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息丟失。同時(shí),可以使得在系統(tǒng)空閑時(shí)主要部件均進(jìn)入低功耗模式,進(jìn)一步降低了系統(tǒng)功耗。
附圖說明
通過以下參照附圖對本發(fā)明實(shí)施例的描述,本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚,在附圖中:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的低功耗通信裝置的示意圖;
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)度部件的控制流程圖;
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)度部件的另一個控制流程圖;
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)度部件的又一個控制流程圖;
圖5是本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)度部件進(jìn)行自動喚醒的控制流程圖;
圖6是本發(fā)明實(shí)施例的低功耗通信裝置的時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式
以下基于實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行描述,但是本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中,詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實(shí)質(zhì),公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細(xì)敘述。
此外,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,在此提供的附圖都是為了說明的目的,并且附圖不一定是按比例繪制的。除非上下文明確要求,否則整個說明書和權(quán)利要求書中的“包括”、“包含”等類似詞語應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義;也就是說,是“包括但不限于”的含義。在本發(fā)明的描述中,需要理解的是,術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外,在本發(fā)明的描述中,除非另有說明,“多個”的含義是兩個或兩個以上。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的低功耗通信裝置的示意圖。如圖1所示,本實(shí)施例的低功耗通信裝置包括控制部件1、通信部件2和調(diào)度部件3。其中,控制部件1用于通過數(shù)據(jù)總線與通信部件2連接,獲取并處理通信部件接收的數(shù)據(jù),并根據(jù)控制邏輯控制通信部件2發(fā)送數(shù)據(jù)??刂撇考?還可以用于根據(jù)需要采集數(shù)據(jù)以及處理數(shù)據(jù),例如,通過傳感器獲取環(huán)境數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)處理后通過通信部件2上報(bào)。為了降低系統(tǒng)功耗,控制部件1適于在工作模式和低功耗模式之間切換。在低功耗模式下時(shí),控制部件1降低部分或全部內(nèi)部子部件的性能,或停用部分內(nèi)部子部件,或掉電停止工作。其中,控制部件1通過降低時(shí)鐘信號頻率或驅(qū)動電壓來降低子部件的功耗??刂撇考?可以有多個不同的低功耗模式,也可以在不同的低功耗模式之間切換。優(yōu)選地,本實(shí)施例的控制部件1為可編程的微控制器(MCU)。容易理解,控制部件1也可以是專用集成電路(ASIC)或數(shù)字信號處理器(DSP)。通信部件2用于基于預(yù)定的通信協(xié)議通過無線接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
通信部件2也適于在工作模式和低功耗模式之間切換。與控制部件1類似,在低功耗模式下時(shí),通信部件2降低部分或全部內(nèi)部子部件的性能,或停用部分內(nèi)部子部件,或掉電停止工作。其中,通信部件2通過降低時(shí)鐘信號頻率或驅(qū)動電壓來降低子部件的功耗。通信部件2可以有多個不同的低功耗模式,也可以在不同的低功耗模式之間切換。優(yōu)選地,本實(shí)施例的通信部件2為藍(lán)牙通信部件(BlueTooth)、紫蜂通信部件(ZigBee)或無線局域網(wǎng)通信部件(WLAN)等基于近距離通信協(xié)議的通信電路系統(tǒng)。進(jìn)一步地,藍(lán)牙通信部件可以為具有極低功耗的藍(lán)牙低功耗(BLE)通信部件。
調(diào)度部件3通過數(shù)據(jù)總線或其它通信連接與控制部件1和通信部件2連接。調(diào)度部件3用于調(diào)度控制部件1和通信部件2的睡眠(切換到低功耗模式)和喚醒(切換回工作模式)。在本實(shí)施例中,調(diào)度部件3在檢測到通信部件2切換到低功耗模式后根據(jù)控制部件1的狀態(tài)控制控制部件1切換到低功耗模式。也就是說,在調(diào)度部件3的調(diào)度下,只有在通信部件2確定向低功耗模式切換時(shí),控制部件2才可以切換到低功耗模式。由此,不會導(dǎo)致遺漏對于通信部件2接收數(shù)據(jù)的處理,不影響控制部件1和通信部件2的協(xié)同工作。同時(shí),只要通信部件2已經(jīng)開始向低功耗模式切換,調(diào)度部件3會通知控制部件1,如果控制部件1也處于空閑狀態(tài),則可以緊隨通信部件2切換到低功耗模式,最大限度地降低系統(tǒng)功耗。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)度部件的控制流程圖,其示出了調(diào)度部件在通信部件由于空閑進(jìn)入低功耗模式后調(diào)度部件的控制流程。如圖2所示,在步驟S210,調(diào)度部件3檢測到通信部件2由于保持空閑狀態(tài)的時(shí)間滿足要求而啟動向低功耗模式切換的流程。
在步驟S220,調(diào)度部件3將通信部件2的狀態(tài)數(shù)據(jù)保存到守護(hù)部件。所述狀態(tài)數(shù)據(jù)可以包括通信部件2當(dāng)前的狀態(tài)信息以及還未處理的數(shù)據(jù)等。應(yīng)理解,該步驟并非必須,在通信部件的低功耗模式不掉電時(shí),可以不進(jìn)行數(shù)據(jù)保存操作。
在步驟S230、狀態(tài)數(shù)據(jù)保存成功后,通信部件2切換到低功耗模式。
在步驟S240、調(diào)度部件3檢測控制部件1的狀態(tài),檢測到控制部件也處于空閑狀態(tài)。
在步驟S250、調(diào)度部件控制控制部件啟動向低功耗模式切換的流程。
在步驟S260、調(diào)度部件將控制部件的狀態(tài)數(shù)據(jù)保存到守護(hù)部件。應(yīng)理解,該步驟并非必須,在控制部件的低功耗模式不掉電時(shí),可以不進(jìn)行數(shù)據(jù)保存操作。
在步驟S270、狀態(tài)數(shù)據(jù)保存成功后,控制部件切換到低功耗模式。
如上所述,在低功耗模式下,控制部件1和通信部件2可以完全掉電停止工作。在這種情況下,控制部件1和通信部件2無法監(jiān)控外部的喚醒事件。在本實(shí)施例中,通過設(shè)置與調(diào)度部件3連接的守護(hù)部件4來處理這種情況下對于控制部件1和通信部件2的喚醒流程。守護(hù)部件4在控制部件1和通信部件2處于低功耗模式下時(shí)仍然帶電正常運(yùn)行,對于喚醒事件進(jìn)行檢測。
而且,在控制部件1和通信部件2在低功耗某事下掉電停止工作時(shí),控制部件1和通信部件2中的工作現(xiàn)場數(shù)據(jù)會全部被丟失。在由低功耗模式向工作模式切換時(shí),希望能夠以最快的速度恢復(fù)工作現(xiàn)場。這一方面可以減少系統(tǒng)工作時(shí)間,減低功耗,另一方面可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。為了更快地恢復(fù)工作模式并且能夠重現(xiàn)切換到低功耗模式前的工作現(xiàn)場,需要在控制部件1和通信部件2掉電停止工作前,對狀態(tài)數(shù)據(jù)(工作現(xiàn)場參數(shù))進(jìn)行保存。調(diào)度部件3用于將控制部件1和通信部件2在切換到低功耗模式前的狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲到所述守護(hù)部件;控制部件1和通信部件2在切換回工作模式時(shí)讀取狀態(tài)數(shù)據(jù)以恢復(fù)到切換到低功耗模式前的狀態(tài)。由此,可以實(shí)現(xiàn)快速地恢復(fù)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
對于控制部件1,守護(hù)部件4適于響應(yīng)于控制喚醒事件向所述調(diào)度部件3發(fā)送控制喚醒請求??刂茊拘咽录梢允峭ㄐ叛b置的傳感器采集到數(shù)據(jù)需要上報(bào)或檢測到硬件/軟件故障等事件。調(diào)度部件3用于響應(yīng)于所述控制喚醒請求控制所述控制部件切換到工作模式,并在控制部件1開始向工作模式切換后控制通信部件2切換到工作模式。由此,可以協(xié)調(diào)控制部件1和通信部件2先后喚醒,以對控制喚醒事件進(jìn)行響應(yīng)或處理。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)度部件的另一個控制流程圖,其示出了守護(hù)部件在檢測到控制喚醒事件時(shí),控制控制部件1和通信部件2切換到工作模式的流程。如圖3所示,在步驟S310、控制部件1和通信部件2均處于低功耗模式下,守護(hù)部件4檢測到控制喚醒事件。
在步驟S320、調(diào)度部件3控制控制部件1啟動切換到工作模式的流程,同時(shí),通知通信部件2進(jìn)行喚醒。
在步驟S330、控制部件1讀取守護(hù)部件4中的狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)工作現(xiàn)場。
在步驟S340、通信部件2接收到控制部件1或調(diào)度部件3的通知后,也受控啟動切換到工作模式的流程。
在步驟S350、在狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)完成后,控制部件1切換到工作模式。在必要時(shí),控制部件1還可以向通信部件2傳輸數(shù)據(jù)輔助其進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)。
在步驟S360、通信部件2讀取守護(hù)部件4中的狀態(tài)數(shù)據(jù)和/或接收控制部件2的數(shù)據(jù)恢復(fù)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
在步驟S370、在狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)完成后,通信部件2切換到工作模式。
由此,響應(yīng)于外部的控制喚醒事件,控制部件1和通信部件2先后被喚醒。
同時(shí),對于通信部件2,守護(hù)部件4適于響應(yīng)于通信喚醒事件向所述調(diào)度部件3發(fā)送通信喚醒請求。在通信部件2采用藍(lán)牙部件時(shí),通信喚醒事件可以是藍(lán)牙協(xié)議規(guī)定的各項(xiàng)喚醒事件。調(diào)度部件3還適于響應(yīng)于所述通信喚醒請求控制通信部件2切換到工作模式,并在通信部件2開始向工作模式切換后控制控制部件1切換到工作模式。由此,可以協(xié)調(diào)控制部件1和通信部件2先后喚醒,以對通信喚醒事件進(jìn)行響應(yīng)或處理。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例的調(diào)度部件的又一個控制流程圖,其示出了守護(hù)部件4在檢測到通信喚醒事件時(shí),調(diào)度部件3控制控制部件1和通信部件2切換到工作模式的流程。如圖4所示,在步驟S410、控制部件1和通信部件2均處于低功耗模式下,守護(hù)部件4檢測到通信喚醒事件。
在步驟S420、調(diào)度部件3控制通信部件1啟動切換到工作模式的流程。
在步驟S430、調(diào)度部件3通知控制部件1進(jìn)行喚醒,控制部件1啟動切換到工作模式的流程。
在步驟S440、通信部件2讀取守護(hù)部件4中的狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
在步驟S450、在狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)完成后,通信部件2切換到工作模式。
在步驟S460、控制部件1讀取守護(hù)部件4中的狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)工作現(xiàn)場。
在步驟S470、在狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)完成后,控制部件1切換到工作模式。
同時(shí),通信部件2在睡眠狀態(tài)下,可以周期性地喚醒以檢測是否需要接收數(shù)據(jù)。在通信部件2完全掉電且控制部件1也完全掉電時(shí),需要守護(hù)部件和調(diào)度部件來進(jìn)行這一操作。守護(hù)部件4適于在低功耗模式下周期性地向所述調(diào)度部件發(fā)送通信喚醒請求。調(diào)度部件3響應(yīng)于通信喚醒請求控制通信部件2切換到工作模式,并在通信部件2開始向工作模式切換后控制控制部件1切換到工作模式。
圖5是本發(fā)明實(shí)施例的通信部件自動喚醒的控制流程圖,其示出了通信部件周期性喚醒時(shí)調(diào)度部件的控制流程。如圖5所示,在步驟S510,通信部件2周期性地自動啟動切換到工作模式流程,同時(shí),調(diào)度部件檢測到通信部件2啟動切換到工作模式的流程,向控制部件1發(fā)出通知。
在步驟S520、控制部件1啟動切換到工作模式流程。
在步驟S530、通信部件2讀取守護(hù)部件4中的狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)狀態(tài)數(shù)據(jù)。
在步驟S540、在狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)完成后,通信部件2切換到工作模式。
在步驟S550、控制部件1讀取守護(hù)部件4中的狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)工作現(xiàn)場。
在步驟S560、在狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)完成后,控制部件1切換到工作模式。
由此,通過上述設(shè)置可以使得控制部件1和通信部件2在掉電停止工作的低功耗模式下正常地響應(yīng)于預(yù)定的喚醒事件切換回工作模式,在降低功耗的同時(shí)保證系統(tǒng)正常協(xié)同工作。
容易理解,在低功耗模式為對部分子部件停止供電時(shí),可以由控制部件1和通信部件2自身來對子部件的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存,并在喚醒時(shí)進(jìn)行恢復(fù),也可以通過調(diào)度部件3將子部件的狀態(tài)數(shù)據(jù)保存到守護(hù)部件,并在喚醒時(shí)由控制部件1和通信部件2讀取進(jìn)行模式切換。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例的低功耗通信裝置的時(shí)序圖,其以控制部件為例示出了切換到低功耗模式然后再喚醒切換回工作模式的控制信號時(shí)序。其中,clock為對應(yīng)部件的時(shí)鐘信號。如圖6所示,在t0時(shí)刻,低功耗模式使能信號SLEEP到來,指示啟動向低功耗模式切換的流程。此時(shí),隔離信號ISOLATION被置為有效(在圖6中為低電平)。在隔離信號為有效期間,控制部件1的控制信號被隔離,不能傳輸?shù)狡渌K,由此可以防止在切換期間,控制部件1輸出狀態(tài)不定的信號造成系統(tǒng)錯誤。同時(shí),控制部件1啟動狀態(tài)數(shù)據(jù)保存。在t1時(shí)刻,數(shù)據(jù)保存完成信號SAVE到來。在t2時(shí)刻,在狀態(tài)數(shù)據(jù)保存完成后,電源控制信號POWER被置為低電平,控制部件1掉電,切換到低功耗模式。在t3時(shí)刻,喚醒信號WAKEUP到來,控制部件1啟動切換到工作模式的流程。在t4時(shí)刻,電源控制信號POWER被置為高電平,控制部件1上電,并啟動狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)流程。在t5時(shí)刻,數(shù)據(jù)恢復(fù)成功信號RESTORE到來。在t6時(shí)刻,在狀態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)成功后,隔離信號ISOLATION被置為無效(在圖6中為高電平),控制部件1可以與其它部件進(jìn)行控制信號和狀態(tài)信號的交互,進(jìn)入工作模式。通信部件2的切換控制流程與此類似,在此不再贅述。
容易理解,圖中各信號的有效電平不限于高電平,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選取不同的電平表征有效或無效。
進(jìn)一步地,在設(shè)計(jì)電路時(shí),還可以使得守護(hù)部件4基于獨(dú)立的晶振生成時(shí)鐘信號以提高安全性,同時(shí),還可以設(shè)置使得守護(hù)部件4的時(shí)鐘信號頻率較低從而進(jìn)一步降低功耗。
具體地,控制部件1可以包括第一控制時(shí)鐘電路1a,其用于基于第一諧振信號生成第一控制時(shí)鐘信號。第一控制時(shí)鐘信號可被提供到控制部件1的各子部件,使得各子部件協(xié)同工作。同時(shí),通信部件2可以包括第一通信時(shí)鐘電路2a,其用于基于第一諧振信號生成第一通信時(shí)鐘信號。第一通信時(shí)鐘信號可被提供到通信部件1的各子部件,使得各子部件協(xié)同工作。同時(shí),守護(hù)部件4包括第二控制時(shí)鐘電路4a、第二通信時(shí)鐘電路4b以及事件控制器4c。其中,第二控制時(shí)鐘電路4a用于基于第二諧振信號生成第二控制時(shí)鐘信號。同時(shí),第二通信時(shí)鐘電路4b用于基于第二諧振信號生成第二通信時(shí)鐘信號。第二控制時(shí)鐘信號和第二通信時(shí)鐘信號分別與控制部件1和通信部件2的時(shí)鐘信號對應(yīng),用于使得守護(hù)部件4在控制部件1和通信部件2均休眠的情況下仍然能夠監(jiān)控喚醒事件。事件控制器4c用于根據(jù)第二控制時(shí)鐘信號檢測控制喚醒事件以及根據(jù)第二通信時(shí)鐘信號檢測通信喚醒事件。優(yōu)選地,在守護(hù)部件4可以保存狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí),守護(hù)部件4還包括對應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲器4d。而且,所述第一諧振信號和所述第二諧振信號由不同的晶振OSC1和OSC2分別生成。
本發(fā)明實(shí)施例通過設(shè)置調(diào)度部件,在通信部件切換到低功耗模式后再控制控制部件切換到低功耗模式,可以保證通信部件先于控制部件進(jìn)入低功耗模式(例如掉電睡眠模式),進(jìn)而保證系統(tǒng)的不同部件不會由于狀態(tài)切換導(dǎo)致數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息丟失。同時(shí),可以使得在系統(tǒng)空閑時(shí)主要部件均進(jìn)入低功耗模式,進(jìn)一步降低了系統(tǒng)功耗。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,本發(fā)明可以有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。