專利名稱：信號(hào)處理任務(wù)的執(zhí)行的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括具有信號(hào)處理系統(tǒng)和能量源的電路的設(shè)備，所述信號(hào)處理系統(tǒng)用于執(zhí)行多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)，所述能量源用于在所述設(shè)備的操作使用中對(duì)所述電路供電。所述能量源可操作成使得可獲得隨著能量源的使用壽命而變化的能量數(shù)量。本發(fā)明還涉及在這種設(shè)備中使用的電路以及執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的方法。
背景技術(shù)：
作為使得可獲得隨著能量源的使用壽命而變化的能量數(shù)量的能量源的一個(gè)示例， 考慮一種能量收集器(energy scavenging),該能量收集器與存儲(chǔ)所收集能量的能量存儲(chǔ)器相組合。措辭“能量收集”和“能量收獲(harvesting)”是指本領(lǐng)域中已知的用于將來自外部源的周邊的雜散能量轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。例如，壓電晶體可被用來將來自振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。作為另一個(gè)示例，兩個(gè)不同電導(dǎo)體之間的溫度差可被用來生成電導(dǎo)體結(jié)兩端的電壓或者流經(jīng)該電導(dǎo)體結(jié)的電流。作為再一個(gè)示例，考慮一種被制成移動(dòng)通過線圈的磁鐵，結(jié)果造成附著該磁鐵的物質(zhì)的振動(dòng)或循環(huán)運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)磁鐵產(chǎn)生線圈中的磁通量的變化，并且在該線圈中感應(yīng)一電動(dòng)勢(shì)。因此，可使用多種技術(shù)來從環(huán)境中提取能量。從它的環(huán)境中提取雜散能量(stray energy)并且使得所提取的能量可用來消耗的組件稱作能量收集器。為了完整，用來修飾上面討論的能量源的如此處所使用的術(shù)語“變化”和“改變”涵蓋了其中能量數(shù)量在一個(gè)范圍上可以變化的情形，以及也涵蓋了完全缺乏能量的情形。所提取的能量可被存儲(chǔ)在例如(充電)電池、電容器或者超級(jí)電容器的能量存儲(chǔ)裝置中。超級(jí)電容器也已知為雙電層電容器。由于使用了大大增加層的表面面積的納米多孔 (nano-porous)材料層，超級(jí)電容器是比傳統(tǒng)電容器具有高得多的能量密度的電化學(xué)電容器，從而允許更多的電荷載體存儲(chǔ)在任何給定空間。使用能量收集器的典型應(yīng)用是對(duì)小型獨(dú)立電子裝置(例如傳感器或致動(dòng)器)供電。 這些裝置較小且需要很少的功率。它們的應(yīng)用受到電源的可靠性的限制。從周邊振動(dòng)、風(fēng)、 熱、光等收集能量使得能夠補(bǔ)充由電子裝置消耗的能量，并且使得該裝置能夠在與預(yù)計(jì)的應(yīng)用相比足夠長的時(shí)間跨度上繼續(xù)工作。這樣的裝置可以例如適用于條件監(jiān)控應(yīng)用中。美國專利申請(qǐng)公開2008/0047363公開了這樣一種裝置，即其可被附著到一種結(jié)構(gòu)或者鮮活對(duì)象并且能夠從它的環(huán)境收獲能量以便供以動(dòng)力感測(cè)、存儲(chǔ)和發(fā)送關(guān)于該結(jié)構(gòu)或鮮活對(duì)象的數(shù)據(jù)。該已知裝置包括能量收獲器和用于存儲(chǔ)所收獲能量的能量存儲(chǔ)裝置。 該已知裝置也包括傳感器、用于調(diào)節(jié)傳感器信號(hào)的調(diào)節(jié)器、用于處理代表調(diào)節(jié)后的傳感器信號(hào)的數(shù)據(jù)的處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)發(fā)送器。該已知的裝置包括控制傳感器所消耗的功率、能量收獲無線傳感裝置的信號(hào)調(diào)節(jié)、處理和發(fā)送組件的微控制器。由所有已知裝置的組件(傳感器、調(diào)節(jié)器、處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)發(fā)送)所消耗的功率必須與所收獲的能量數(shù)量一致。最小化收集并發(fā)送數(shù)據(jù)所需的功率相應(yīng)地降低了對(duì)電源的要求。功耗降低本質(zhì)上有利于使用所收獲能量的系統(tǒng)的性能。功耗的降低可以通過在控制由傳感器消耗的功率、能量收獲無線傳感裝置的信號(hào)調(diào)節(jié)、處理和發(fā)送組件的微控制器中使用嵌入軟件來實(shí)現(xiàn)。通過調(diào)整這些組件啟動(dòng)的時(shí)間，例如，可以降低功耗。另外微控制器可被編程來處理和存儲(chǔ)所感測(cè)的信息，而不是立即發(fā)送所感測(cè)的信息，以便減少數(shù)據(jù)發(fā)送事件的頻率。微控制器被編程進(jìn)入睡眠模式并且切斷對(duì)其他組件的供電。該微控制器在睡眠模式中消耗少量能量以保持計(jì)時(shí)器運(yùn)行。當(dāng)?shù)搅藛拘训臅r(shí)間時(shí)，該微控制器估計(jì)能量存儲(chǔ)裝置可用的能量級(jí)別。如果該級(jí)別太低，則微控制器返回到睡眠模式。如果該級(jí)別合適，則微控制器恢復(fù)對(duì)其他組件的供電，執(zhí)行預(yù)定的任務(wù)并且再次返回到睡眠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種包括具有用于執(zhí)行多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的信號(hào)處理系統(tǒng)的電路的設(shè)備。該設(shè)備也包括被配置用來在所述設(shè)備的操作使用中對(duì)所述電路供電的能量源。所述能量源可操作來提供隨著所述能量源的使用壽命而變化的能量數(shù)量。所述電路被配置用來確定從所述能量源中可獲得的能量數(shù)量；和根據(jù)所確定的數(shù)量來選擇所述多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)用于執(zhí)行。預(yù)先不可知的是，從用于對(duì)電路供電并且使得信號(hào)處理系統(tǒng)能夠執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)的能量源中是否可獲得足夠能量。信號(hào)處理系統(tǒng)需要特定數(shù)量的能量來執(zhí)行和完成預(yù)定信號(hào)任務(wù)中的特定一個(gè)。如果從能量存儲(chǔ)裝置不能獲得足夠的能量用來執(zhí)行特定任務(wù)，則不能執(zhí)行任務(wù)。能量源的變化的能量級(jí)別使得信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)于執(zhí)行任務(wù)的持續(xù)時(shí)間不能依靠醒著或者甚至運(yùn)行。從能量源中可獲得的能量將隨著時(shí)間而變化。如果從能量源中可獲得足夠用于執(zhí)行特殊的預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的能量，則本發(fā)明中的設(shè)備的上面實(shí)施例充分利用這種不確定并且僅執(zhí)行該特殊任務(wù)。注意，在任務(wù)必須在被預(yù)先確定的特殊時(shí)刻開始的意義上，或者在被預(yù)先確定的特殊其他時(shí)刻結(jié)束的意義上，在本發(fā)明的設(shè)備中將要執(zhí)行的任何信號(hào)處理任務(wù)不是時(shí)間關(guān)鍵(time-critical)的。這在本發(fā)明中采用的手段上是本質(zhì)的，因?yàn)榭捎脕韺?duì)信號(hào)處理系統(tǒng)供電的能量隨著能量源的使用壽命而變化。結(jié)果，預(yù)先并不知道是否和何時(shí)可以執(zhí)行信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)。在本發(fā)明的設(shè)備中，首先確定可從能量源中獲得的數(shù)量能量。一旦已經(jīng)確定可獲得的能量數(shù)量，假設(shè)所確定的可獲得的能量數(shù)量，就可以確定將要執(zhí)行哪一個(gè)信號(hào)處理任務(wù)。因此，是否選擇預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)用來執(zhí)行取決于可用于電路的能量數(shù)量。然而，除了可用于電路的能量數(shù)量，所述選擇也可以通過其他標(biāo)準(zhǔn)來共同確定。例如，多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)被組織為安排好的列表，例如具有開始和結(jié)尾的線性陣列，或者循環(huán)陣列(其中任務(wù)的順序自身重復(fù))，因此預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)是用于執(zhí)行的可選擇的候選，只要已經(jīng)執(zhí)行了在該列表中的特定預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)之前的其他預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)。例如，如果在列表中到每個(gè)下一任務(wù)的輸入依靠列表中前一任務(wù)的輸出，則采用這種手段。為此，信號(hào)處理系統(tǒng)維持關(guān)于它們的執(zhí)行已經(jīng)成功完成的那些特定一個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的歷史日志或者仍舊必須執(zhí)行的那些特定預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的邏輯實(shí)施。將要接著執(zhí)行的特殊預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)是從根據(jù)歷史日志仍舊等待執(zhí)行的并且其能量要求匹配可獲得的能量數(shù)量的那些預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中選擇的。例如在非易失性存儲(chǔ)器中維護(hù)這樣的歷史日志隨后是本發(fā)明的設(shè)備中的信號(hào)處理系統(tǒng)的內(nèi)務(wù)處理任務(wù)之一。在線性陣列或循環(huán)陣列的信號(hào)處理任務(wù)中，可以設(shè)置標(biāo)記來表示將要執(zhí)行的下一信號(hào)處理任務(wù)，而不是維護(hù)歷史日志。作為另一個(gè)示例，每個(gè)相應(yīng)一個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)被預(yù)先分配相應(yīng)的優(yōu)先級(jí)。例如，第一個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)被分配第一優(yōu)先級(jí)，并且第二個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)被分配第二優(yōu)先級(jí)，該第二優(yōu)先級(jí)低于第一優(yōu)先級(jí)。在對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)可獲得的能量數(shù)量足夠用于執(zhí)行第一預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)或第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的情況下，作為它的更高優(yōu)先級(jí)的結(jié)果，電路選擇該第一預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)。在優(yōu)先級(jí)在預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)當(dāng)中例如根據(jù)每曰的時(shí)刻、已經(jīng)執(zhí)行的預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)、已執(zhí)行的特殊預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的輸出等可以變化的意義上，所分配的優(yōu)先級(jí)可以變得動(dòng)態(tài)。隨后是信號(hào)處理系統(tǒng)的內(nèi)務(wù)處理任務(wù)之一來在非易失性存儲(chǔ)器中維護(hù)最近分配的優(yōu)先級(jí)的概括。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述能量源包括能量收集器，用于收集周邊能量；和能量存儲(chǔ)裝置，被配置用來存儲(chǔ)所述能量收集器收集的周邊能量。所述能量存儲(chǔ)器包括例如電容器、超級(jí)電容器或電池，例如充電電池。在一些情形下可以使用拋棄式電池(即形式上不可充電電池)，因?yàn)閽仐壥诫姵厝匀豢杀怀潆娭聊骋怀潭?。所收獲的能量最終被用來對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)供電。能量收集器是否能夠在某一時(shí)間間隔期間收獲能量，以及如果能，則收獲多少取決于外部固有的不可預(yù)測(cè)的情況。結(jié)果，預(yù)先不知道在某一時(shí)刻是否將從能量存儲(chǔ)裝置中可獲得足夠的能量來對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)供電，并且從而使得信號(hào)處理系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)。因此，確定從能量存儲(chǔ)裝置中可獲得的第一數(shù)量能量，并且隨后確定可獲得的數(shù)量是否足夠用以執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)。為了完整，對(duì)于打算進(jìn)行以下區(qū)分的任何人來說，如貫穿該文本和權(quán)利要求書所使用的措辭“能量收集器”也打算涵蓋能量收獲器的概念。能量收集器從動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中的處理的附帶效果中提取能量。例如，考慮從運(yùn)轉(zhuǎn)滾動(dòng)體式軸承或平面軸承中由不可避免的摩擦所產(chǎn)生的熱量得到能量。實(shí)際上，如果發(fā)生的話，從附帶效果中提取能量幾乎不會(huì)影響處理本身。能量收獲器從處理本身提取能量，并且從而影響系統(tǒng)。原則上，從處理中排出的能量必須被驅(qū)動(dòng)該處理的電源替換。例如，考慮安裝在自行車上的發(fā)電機(jī)來對(duì)自行車的頭燈和后燈供電。該發(fā)電機(jī)通過自行車的旋轉(zhuǎn)前輪或后輪來驅(qū)動(dòng)，該自行車的旋轉(zhuǎn)前輪或后輪依次由騎車人他/她自己通過踏板來驅(qū)動(dòng)。在其他實(shí)施例中，所述能量源包括電池，例如拋棄式電池。作為使用期間電池組件中發(fā)生的化學(xué)和物理變化的結(jié)果，拋棄式電池的性能隨著時(shí)間逐漸地降低。盡管電池的能量存儲(chǔ)屬性和放電屬性可被預(yù)先選擇為適用于電池的預(yù)期應(yīng)用，電池在變得耗盡之前無法一直提供預(yù)期數(shù)量的電流或功率。這使得難以確保電池作為能量源的可靠持續(xù)時(shí)間。在這個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)從電池中可獲得的能量數(shù)量來確定接著將要執(zhí)行的信號(hào)處理任務(wù)。在其他實(shí)施例中，電池被布置成與電容器并聯(lián)或與超級(jí)電容器并聯(lián)。當(dāng)拋棄式電池放電時(shí)，它的內(nèi)部歐姆電阻增加。結(jié)果，每單位時(shí)間可以提供給與電池連接的負(fù)載的能量數(shù)量減小。電容器或超級(jí)電容器提供了比電池更低的內(nèi)部阻抗，從而增加了每單位時(shí)間可用于負(fù)載(即電路)的能量數(shù)量。在電容器或超級(jí)電容器被電路耗盡之后，電池對(duì)電容器或超級(jí)電容器充電。根據(jù)電池的放電狀態(tài)，電池可能要花費(fèi)一些時(shí)間來對(duì)電容器或超級(jí)電容器再充電。然而，一旦電容器或超級(jí)電容器已被再充電，與直接從電池可獲得的(即，在缺乏電容器或超級(jí)電容器的情況下從電池中可獲得)相比，從電容器或從超級(jí)電容器中可獲得更多的功率(每單位時(shí)間的能量)。注意，能量源可以包括能量收集器和能量存儲(chǔ)裝置，該能量存儲(chǔ)裝置包括電池和電容器。電池用來存儲(chǔ)所收獲的能量，但是電容器被布置用來向信號(hào)處理系統(tǒng)提供低阻抗。在本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例中，電路包括能量控制組件。如果從能量源中可獲得的第一幅度數(shù)量能量高于第一預(yù)定閾值，則所述能量控制組件連接能量源和信號(hào)處理系統(tǒng)。 如果從能量源中可獲得的第二幅度數(shù)量能量低于第二預(yù)定閾值，則所述能量控制組件斷開連接能量源和信號(hào)處理系統(tǒng)。所述第一預(yù)定閾值比所述第二預(yù)定閾值高一個(gè)表示信號(hào)處理系統(tǒng)所需的在它準(zhǔn)備關(guān)閉時(shí)(零功率)用來運(yùn)行它的內(nèi)務(wù)處理任務(wù)的保留數(shù)量能量的數(shù)量。能量控制組件例如利用具有磁滯現(xiàn)象的電壓相關(guān)開關(guān)(例如Schmitt觸發(fā)器、電壓范圍傳感器或窗口鑒別器)來實(shí)現(xiàn)。這些實(shí)體在本領(lǐng)域中是已知的。考慮以下情形作為示例。假設(shè)起初沒有從能量源中可獲得的足夠能量來對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)供電。進(jìn)一步假設(shè)從能量源中可獲得的能量數(shù)量開始增加。遲早，從能量源中可獲得的能量數(shù)量將超過第一預(yù)定閾值。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，能量控制組件將能量源與信號(hào)處理系統(tǒng)連接。信號(hào)處理系統(tǒng)開始工作并且電路確定可獲得的能量數(shù)量是否足夠用于執(zhí)行信號(hào)處理任務(wù)。只要可獲得的能量不足以執(zhí)行任何信號(hào)處理任務(wù)，信號(hào)處理系統(tǒng)就保持在低功率模式，其中信號(hào)處理系統(tǒng)周期性地或者重復(fù)地檢查從能量源中可獲得的能量數(shù)量。如果能量數(shù)量隨后再次減少并且下降到第二預(yù)定閾值以下，則能量控制組件將能量源與信號(hào)處理系統(tǒng)斷開連接。結(jié)果，信號(hào)處理系統(tǒng)關(guān)閉。相反，如果可獲得的能量數(shù)量增加，該可獲得的能量數(shù)量將遲早超過執(zhí)行特定一個(gè)信號(hào)處理任務(wù)所需的數(shù)量。當(dāng)電路已經(jīng)確定存在從能量源中可獲得足夠數(shù)量的能量來執(zhí)行未決信號(hào)處理任務(wù)時(shí)，信號(hào)處理系統(tǒng)開始執(zhí)行該未決信號(hào)處理任務(wù)?？色@得的能量數(shù)據(jù)隨后再次下降或者保持在基本相同的級(jí)別或進(jìn)一步增加?？色@得的能量數(shù)量的改變至少部分地取決于電路所消耗的能量數(shù)量。在能量被電路消耗的同時(shí)，可獲得的能量數(shù)量可以保持基本相同的級(jí)別或者可以增加。例如，能量源包括能量收集器，該能量收集器繼續(xù)收集基本等于或大于由電路消耗的用于執(zhí)行信號(hào)處理任務(wù)的能量數(shù)量的其他能量數(shù)量。作為另一個(gè)示例，能量源包括并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電池和電容器。該電池利用基本等于或大于經(jīng)由電容器提供來對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)供電的其他電流的幅度的電流保持對(duì)電容器充電。如上所指定的，電路確定從能量源中可獲得的能量數(shù)量是否足以執(zhí)行未決的信號(hào)處理任務(wù)。作為一種選擇，足夠數(shù)量能量的幅度考慮信號(hào)處理任務(wù)執(zhí)行它的內(nèi)務(wù)處理任務(wù)所需的能量。在當(dāng)能量控制組件關(guān)閉時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng)完全關(guān)閉的準(zhǔn)備過程中，內(nèi)務(wù)處理任務(wù)包括例如在非易失性存儲(chǔ)器中保存狀態(tài)信息。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的其他實(shí)施例中，所述設(shè)備包括數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目的地，并且所述信號(hào)處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，例如一個(gè)或多個(gè)微處理器和/或一個(gè)或多個(gè)微控制器。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可操作用來在指令控制下處理輸入數(shù)據(jù)并且提供輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源將輸入數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，并且數(shù)據(jù)目的地從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收作為處理后的輸入數(shù)據(jù)的結(jié)果的輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)源包括例如被配置用來感測(cè)表示所述設(shè)備的環(huán)境的屬性的物理量的傳感器。該傳感器可操作來生成表示所感測(cè)的物理量的輸入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)目的地包括以下中的至少一個(gè)用于累積輸出數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，例如非易失性存儲(chǔ)器；發(fā)送器，用于將輸出數(shù)據(jù)例如無線地發(fā)送到所述設(shè)備外部的接收器；和致動(dòng)器，用于響應(yīng)于從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收輸出數(shù)據(jù)而控制以下中的至少一個(gè)物理對(duì)象的位置、方位和運(yùn)動(dòng)。其他實(shí)施例的設(shè)備感興趣于自主操作的(即無人管理的)小型電路，例如用于基于一個(gè)或多個(gè)感測(cè)的物理量的數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)發(fā)送或數(shù)據(jù)受控致動(dòng)。感測(cè)的物理量的示例是運(yùn)動(dòng)、磁場(chǎng)、壓力、振動(dòng)、聲音、溫度、濕度、酸度、該設(shè)備的環(huán)境中存在的特定化學(xué)物(例如一氧化碳、氧氣、煙)的數(shù)量、流動(dòng)液體或流動(dòng)氣體的每單位時(shí)間的速度或質(zhì)量流量、諸如光(可見、紅外或紫外)的入射電磁輻射、物理對(duì)象的接近等。該設(shè)備隨后用作例如自主傳感器、自主致動(dòng)器、自主發(fā)送器或者自主數(shù)據(jù)收集器。如上所指定的，電路被配置用來確定從能量源中可獲得的能量數(shù)量。確定從能量源中可獲得的能量數(shù)量的處理例如通過信號(hào)處理系統(tǒng)外部的電路的專用組件或者通過信號(hào)處理系統(tǒng)自身來執(zhí)行。例如，電路包括在能量源和信號(hào)處理系統(tǒng)之間的專用組件?？紤]該示例，其中能量源處的電壓代表從能量源中可獲得的能量數(shù)量。該專用組件包括例如電壓傳感器或電壓范圍傳感器。該專用組件隨后將表示所感測(cè)的電壓或所感測(cè)的電壓范圍的控制信號(hào)提供給信號(hào)處理系統(tǒng)。信號(hào)處理系統(tǒng)使用該控制信號(hào)來確定可以執(zhí)行哪一個(gè)未決的信號(hào)處理任務(wù)。 例如，信號(hào)處理系統(tǒng)具有可用的查找表，其將特定一個(gè)信號(hào)處理任務(wù)與特定數(shù)量的能量或功率相關(guān)?？刂菩盘?hào)使得信號(hào)處理系統(tǒng)能夠經(jīng)由查找表選擇匹配可用能量或功率的信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)合適的任務(wù)?？商鎿Q地，信號(hào)處理系統(tǒng)本身包括上面的電壓傳感器或上面的電壓范圍傳感器或者它們的功能等效物。然而，在這種情況下，電壓傳感器、電壓范圍傳感器或功能等效物僅當(dāng)能量源連接到信號(hào)處理系統(tǒng)時(shí)表現(xiàn)為可工作。與信號(hào)處理系統(tǒng)結(jié)合的專用組件或功能是否最優(yōu)可能取決于例如擁有設(shè)備或電路的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的愿望與擁有集成設(shè)計(jì)的愿望的相比。如更早指定的，電路包括能量控制組件，用于根據(jù)從能量源可獲得的第一幅度數(shù)量能量是否高于第一預(yù)定閾值或從能量源可獲得的第二幅度數(shù)量能量是否低于第二預(yù)定閾值，條件性地連接能量源和信號(hào)處理系統(tǒng)。注意，該專用組件在上面介紹為被配置用來確定從能量源中可獲得的能量數(shù)量的實(shí)體，以便能夠選擇用于執(zhí)行的信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)合適的任務(wù)。在本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例中，能量控制組件包括專用組件。每個(gè)的操作基于電壓或電壓范圍的感測(cè)。因此這兩者可以使用相同的電壓傳感器或相同的電壓范圍傳感器。如上所指定的，電路被配置用來根據(jù)所確定的數(shù)量來選擇用于執(zhí)行的所述多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)。根據(jù)所確定的數(shù)量來選擇用于執(zhí)行的所述多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)的進(jìn)一步處理通過例如信號(hào)處理系統(tǒng)外部的電路的另外專用組件或者通過信號(hào)處理系統(tǒng)自身來執(zhí)行。例如，該另外專用組件包括上面介紹的專用組件(例如， 電壓傳感器或電壓范圍傳感器)以及另外包括轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器被配置用來將所感測(cè)的電壓或所感測(cè)的電壓范圍轉(zhuǎn)換為其他控制信號(hào)。該其他控制信號(hào)表示一個(gè)或多個(gè)特定標(biāo)識(shí)符，每個(gè)標(biāo)識(shí)符與相應(yīng)一個(gè)信號(hào)處理任務(wù)相關(guān)聯(lián)。該一個(gè)或多個(gè)特定標(biāo)識(shí)符識(shí)別信號(hào)處理任務(wù)當(dāng)中的那些特定幾個(gè)，其能量消耗要求匹配如電壓傳感器或電壓范圍傳感器所感測(cè)的從能量源中可獲得的能量或功率。該轉(zhuǎn)換器包括例如查找表，該查找表將所感測(cè)的電壓或所感測(cè)的電壓范圍與信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)或多個(gè)相關(guān)。該其他控制信號(hào)被發(fā)送到信號(hào)處理系統(tǒng)，以便使得信號(hào)處理系統(tǒng)能夠開始所表示的信號(hào)處理任務(wù)，或者可替換地，從所表示的信號(hào)處理任務(wù)中選擇那些需要執(zhí)行的任務(wù)或者那些需要執(zhí)行并且也遵循另外標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)，所述另外標(biāo)準(zhǔn)在前面已給出?？商鎿Q地，信號(hào)處理系統(tǒng)自身包括其他專用組件或等效功能。再者，與信號(hào)處理系統(tǒng)結(jié)合的其他專用組件或它的功能是否最優(yōu)可能取決于例如擁有設(shè)備或電路的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的愿望與擁有集成設(shè)計(jì)的愿望的相比。本發(fā)明的實(shí)施例可被商業(yè)地利用為一種上面指定類型的設(shè)備。本發(fā)明的其他實(shí)施例可被商業(yè)地利用為被配置用來供上面指定的設(shè)備使用的電路。例如，該電路是容納信號(hào)處理系統(tǒng)的普通建筑塊。該信號(hào)處理系統(tǒng)是例如通過末端用戶可編程的，以便與任何指定數(shù)據(jù)源(例如指定傳感器)和任何指定數(shù)據(jù)目的地(例如無線發(fā)送器)可組合，和/或以便與上面指定類型的能量源可組合，從而形成根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。作為另一個(gè)示例，電路容納信號(hào)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)源和/或數(shù)據(jù)目的地，以便為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備形成專用的或定制的組件。本發(fā)明的實(shí)施例可以進(jìn)一步被商業(yè)地利用為一種控制執(zhí)行多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的方法。所述方法包括確定從能量源中可獲得的能量數(shù)量。所述能量數(shù)量的幅度隨著所述能量源的使用壽命而變化。所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)所確定的幅度來選擇用于執(zhí)行的所述預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)。


通過舉例并且參考附圖來更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中圖I是本發(fā)明的設(shè)備的方框圖；圖2和圖3是圖I的設(shè)備的實(shí)施例；和圖4是圖解本發(fā)明的處理的各方面的流程圖。貫穿附圖，相似或相應(yīng)的特征用相同的附圖標(biāo)記表示。
具體實(shí)施例方式圖I是本發(fā)明中的設(shè)備100的圖形。設(shè)備100包括能量源102和具有信號(hào)處理系統(tǒng)108的電路106。信號(hào)處理系統(tǒng)108被配置用來執(zhí)行多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)。能量源102 向電路106供電。能量源102被配置來使得對(duì)于電路106可獲得隨著能量源102的使用壽命變化的能量數(shù)量。也就是，在能量源102的使用壽命期間的不同時(shí)刻，存在不同數(shù)量的能量或功率可用于提供給電路106。信號(hào)處理系統(tǒng)108包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110、數(shù)據(jù)源112、數(shù)據(jù)目的地114和接口 116。接口 116將數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110連接到數(shù)據(jù)源112和用以數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)目的地114。 數(shù)據(jù)源112被配置用以將輸入數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110。數(shù)據(jù)目的地114被配置用以從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110接收輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110被配置用以在指令的控制下處理輸入數(shù)據(jù)并且提供數(shù)據(jù)處理得到的輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110在指令的控制下處理從數(shù)據(jù)源112接收的輸入數(shù)據(jù)，所述指令表示被選擇用來由信號(hào)處理系統(tǒng)108執(zhí)行的相關(guān)的預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)。例如，預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的第一個(gè)包括經(jīng)由接口 116從數(shù)據(jù)源112取回輸入數(shù)據(jù)。預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的第二個(gè)包括在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110處對(duì)所取回的輸入數(shù)據(jù)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)處理操作。預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的第三個(gè)包括經(jīng)由接口 116將第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的結(jié)果作為輸出數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)目的地114。在設(shè)備100的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)源112包括一個(gè)或多個(gè)傳感器118，用于捕獲關(guān)于作為設(shè)備100的環(huán)境的特性的一個(gè)或多個(gè)物理量(例如溫度、濕度、機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械應(yīng)力或張力等)的信息。為了不模糊繪圖，僅示出了單個(gè)傳感器118。傳感器118經(jīng)由接口 116將表示所捕獲的信息的傳感器數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110處理傳感器數(shù)據(jù)并且經(jīng)由接口 116將處理的結(jié)果提供給數(shù)據(jù)目的地114。數(shù)據(jù)目的地114包括例如用于隨時(shí)間的過去累積處理結(jié)果的存儲(chǔ)器(未示出)，直到外部代理在方便時(shí)刻讀取收集處理結(jié)果的存儲(chǔ)器。作為另一個(gè)示例，數(shù)據(jù)目的地114包括用于例如經(jīng)由有線傳輸或無線傳輸將處理的結(jié)果發(fā)送到設(shè)備100外部的接收器(未示出)的發(fā)送器(未示出)。作為再又一個(gè)示例，數(shù)據(jù)目的地114包括致動(dòng)器(未示出)，用于響應(yīng)接收從處理自傳感器118獲得的傳感器數(shù)據(jù)得到的結(jié)果來控制物理對(duì)象(未示出)的位置、方位或運(yùn)動(dòng)。所述物理對(duì)象包括例如在用于輸送液體的系統(tǒng)中的閥門。該閥門的位置被制作成取決于例如周邊溫度。作為另一個(gè)示例，該物理對(duì)象包括根據(jù)所感測(cè)的輻射級(jí)別(例如太陽光)將要提升或降低的遮罩。作為另一個(gè)示例，該物理對(duì)象包括便攜式加熱裝置中基于捕獲太陽功率的反射鏡。該反射鏡的位置相對(duì)于地面固定，并且致動(dòng)器控制反射鏡的方位以便遵循太陽的路徑。裝置100自身的電源是能量源102的形式并且自主地起作用，只要從能量源102 獲得足夠的能量來維持電路106的操作。信號(hào)處理系統(tǒng)108執(zhí)行并完成預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)需要特定數(shù)量的能量。電路106具有預(yù)先確定的、關(guān)于執(zhí)行并完成多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中單獨(dú)一個(gè)所需的單獨(dú)數(shù)量的能量或功率的可用信息。為了簡(jiǎn)潔，與特殊預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)相關(guān)聯(lián)的能量或功率數(shù)量包括以下中的至少一個(gè)當(dāng)在指令控制下處理輸入數(shù)據(jù)時(shí)由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110消耗的第一數(shù)量能量或功率； 當(dāng)生成輸入數(shù)據(jù)并且將輸入數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110時(shí)由數(shù)據(jù)源112消耗的第二數(shù)量能量或功率；當(dāng)從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110接收處理結(jié)果并且對(duì)其響應(yīng)進(jìn)行動(dòng)作時(shí)由數(shù)據(jù)目的地 114消耗的第三數(shù)量能量或功率。預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的被選一個(gè)確定將要由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110執(zhí)行哪一個(gè)數(shù)據(jù)處理指令。數(shù)據(jù)處理指令例如控制通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110從數(shù)據(jù)源 112取回輸入數(shù)據(jù)、通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110處理輸入數(shù)據(jù)、或者通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110將輸出數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)目的地114。例如，如果數(shù)據(jù)源112包括傳感器(諸如如上所述的傳感器118)，則第二數(shù)量能量包括當(dāng)生成傳感器信號(hào)并且將該傳感器信號(hào)作為輸入數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110時(shí)由傳感器118消耗的能量。作為另一個(gè)示例，如果數(shù)據(jù)目的地114包括如上所述的無線發(fā)射器(未示出)，則第三數(shù)量能量包括發(fā)射所需的能量。作為另一個(gè)示例，如果數(shù)據(jù)目的地114 包括如上所述的致動(dòng)器(未示出)，則第三數(shù)量能量包括在控制物理對(duì)象的位置方位或運(yùn)動(dòng)時(shí)做機(jī)械功的同時(shí)由致動(dòng)器消耗的能量。作為另一個(gè)示例，如果數(shù)據(jù)目的地114包括如上所述的非易失性存儲(chǔ)器(未示出)，則第三數(shù)量能量包括當(dāng)來自數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110的輸出數(shù)據(jù)被寫入非易失性存儲(chǔ)器時(shí)由非易失性存儲(chǔ)器消耗的能量。電路106被配置用來確定從能量源102中當(dāng)前可獲得的用于對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)108 供電的能量或功率數(shù)量。該確定能夠以各種各樣的方式來實(shí)現(xiàn)。例如，電路106自身包括測(cè)量裝置(未示出)，其被配置用來測(cè)量能量源102展現(xiàn)的并且代表從能量源102中目前可獲得用來對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)108供電的能量數(shù)量的物理量(例如電壓、電荷數(shù)量)?？商鎿Q地， 能量源102自身容納其他測(cè)量裝置(未示出)，其測(cè)量能量源102展現(xiàn)的物理量并且向電路 106發(fā)送表示從能量源102中可獲得的能量數(shù)量的信息?？商鎿Q地，如果從能量源中可獲得的能量數(shù)量大于預(yù)定閾值，則耦接在能量源102與電路106之間的能量控制組件(未示出) 將能量源102自動(dòng)地連接到電路。隨后當(dāng)從能量源102中可獲得的能量數(shù)量大于預(yù)定閾值時(shí)，電路106激活。于是可以通過電路106 (例如信號(hào)處理系統(tǒng)108)中包括的測(cè)量裝置(未示出)來確定精確的可獲得的能量數(shù)量?，F(xiàn)在假設(shè)關(guān)于可獲得的能量數(shù)量的信息已變得可用于電路106。電路106 (例如信號(hào)處理系統(tǒng)108)或電路106的另一專用組件(未示出)生成表示可獲得的能量或功率的數(shù)量的控制數(shù)據(jù)并且將該控制數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110使用該控制數(shù)據(jù)用以根據(jù)所確定的數(shù)量來選擇預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)。然后執(zhí)行被選擇的信號(hào)處理任務(wù)。可替換地，電路106 (例如信號(hào)處理系統(tǒng)108)或電路106的再一專用組件 (未示出)接收關(guān)于可獲得的能量的數(shù)量的信息并且將該信息轉(zhuǎn)換為另一控制數(shù)據(jù)，該另一控制數(shù)據(jù)自身表示鑒于從能量源102可獲得的能量數(shù)量而可以執(zhí)行的信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)。特定信號(hào)處理任務(wù)的選擇已被委派給電路106而不是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 110的部分。圖2是上面參考圖I討論的設(shè)備100的第一實(shí)施例200的圖形。在第一實(shí)施例 200中，能量源102包括用于收集周邊能量的能量收集器202和被配置用來存儲(chǔ)能量收集器202所收集的周邊能量的能量存儲(chǔ)裝置204。所收獲的能量最終被用來對(duì)電路106供電。 能量收集器202是否能夠在某一時(shí)間間隔期間收獲能量，以及如果能，則收獲多少能量取決于外部固有的不可預(yù)測(cè)的情況。結(jié)果，預(yù)先不知道在某一時(shí)刻是否將從能量存儲(chǔ)裝置204 中可獲得足夠的能量或功率來對(duì)電路106供電，并且從而使得信號(hào)處理系統(tǒng)108能夠執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)。因此，首先確定從能量存儲(chǔ)裝置204中可獲得的能量數(shù)量，并且隨后確定可獲得的數(shù)量是否足夠用以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)特定信號(hào)處理任務(wù)。電路204也包括能量控制組件206，其功能地位于能量源102與信號(hào)處理系統(tǒng)108 之間并且可操作來控制到信號(hào)處理系統(tǒng)108的電源。例如，能量控制組件206可操作來在從能量存儲(chǔ)裝置204可獲得的能量數(shù)量的控制下接通或切斷到信號(hào)處理系統(tǒng)108的供電。如果能量數(shù)量超過第一預(yù)定閾值，則能量開關(guān)接通到信號(hào)處理系統(tǒng)108的電源。如果能量數(shù)量下降在低于第一預(yù)定閾值的第二預(yù)定閾值以下，則能量開關(guān)切斷到信號(hào)處理系統(tǒng)108的電源。第一預(yù)定閾值被選中從而從能量存儲(chǔ)裝置204可獲得的相應(yīng)第一能量數(shù)量對(duì)于信號(hào)處理系統(tǒng)108來說至少足以確定是否已從零功率狀態(tài)或從睡眠模式開始。第二預(yù)定閾值被選中從而在第一預(yù)定閾值處的第一數(shù)量能量與在第二預(yù)定閾值處的第二數(shù)量能量之間的差對(duì)于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110來說至少足以在它關(guān)閉的準(zhǔn)備中執(zhí)行內(nèi)務(wù)處理任務(wù)。在能量控制組件206已接通到信號(hào)處理系統(tǒng)108的電源之后，信號(hào)處理系統(tǒng)108 確定在低功率模式下從能量存儲(chǔ)裝置204可獲得的能量數(shù)量，以便能夠選擇預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)用以執(zhí)行。可替換地，能量控制組件206被配置用以向信號(hào)處理系統(tǒng)108發(fā)送表示鑒于從能量存儲(chǔ)裝置可獲得的能量數(shù)量可以執(zhí)行的預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)的控制信號(hào)。參考以下示例來更詳細(xì)地圖解說明如何確定從能量存儲(chǔ)裝置204可獲得的能量數(shù)量?？紤]設(shè)備100的實(shí)施例，其中能量存儲(chǔ)裝置204包括電容器(未示出)。如所知的， 電容器處存儲(chǔ)的電荷量“Q”取決于一方面電容器兩端的電壓“V”與另一方面電容器的電容 “C”的乘積。電容C是針對(duì)特殊電容器的給定量。電容C是通過制成電容器的材料(導(dǎo)體和電介質(zhì))的物理屬性以及電容器的空間尺寸而確定的，所述空間尺寸例如彼此相對(duì)的導(dǎo)體的表面積和存儲(chǔ)相反極性的電荷的導(dǎo)體之間的距離。電容器中存儲(chǔ)的能量取決于電壓V與電容C的乘積。因此，能量控制組件206可被配置用來測(cè)量電容器兩端的電壓作為從電容器可獲得的能量的代表。考慮設(shè)備100的另一實(shí)施例，其中能量存儲(chǔ)裝置204包括可被再充電的電池(未示出)。如所知的，電池的內(nèi)部歐姆電阻在放電情況下增加，而電池的開路電壓在放電情況下減小。對(duì)于特殊類型的電池，放電狀態(tài)與開路電壓之間的關(guān)系是已知的，放電狀態(tài)與歐姆阻抗之間的關(guān)系也是如此。因此，如果能量存儲(chǔ)裝置204的電池的類型已知，則能量控制組件 206可以測(cè)量歐姆阻抗和/或開路電壓，以便確定放電狀態(tài)，從該放電狀態(tài)例如經(jīng)由查找表可以確定可獲得的剩余能量數(shù)量?？赡艿氖?，可以基于預(yù)先獲得的和查找表中編程的測(cè)試結(jié)果考慮在電池的使用壽命期間電池性能的下降。在上面提及的例如美國專利申請(qǐng)公開2008/0047363中公開了適用于實(shí)現(xiàn)能量控制組件206的電路的示例。作為另一個(gè)示例，假設(shè)能量存儲(chǔ)裝置204用作電壓源。能量控制組件206隨后可以包括DC/DC轉(zhuǎn)換器(未示出)，其可操作來向信號(hào)處理系統(tǒng)108提供固定幅度的電壓，如果能量存儲(chǔ)裝置204具有大于預(yù)定閾值的可獲得的能量數(shù)量。例如，能量存儲(chǔ)裝置204在以I 伏(V)傳遞I毫安(mAh)時(shí)具有ImWh的功率容量。這被假設(shè)為足夠用以執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)。然而，為了以穩(wěn)定可預(yù)測(cè)的方式起作用，信號(hào)處理系統(tǒng)108 需要5V的電源電壓。DC/DC轉(zhuǎn)換器根據(jù)能量源204處的I伏電壓生成5伏電源電壓。作為選擇，總體上，執(zhí)行被選信號(hào)處理任務(wù)所需的能量包括DC/DC轉(zhuǎn)換器和/或能量控制組件 206中包括的能量損失。DC/DC轉(zhuǎn)換器注意到信號(hào)處理系統(tǒng)108在被供電時(shí)接收穩(wěn)定的電源電壓。然而，穩(wěn)定的恒定電源電壓不是一直必需的。如果能量存儲(chǔ)裝置204能夠以合適的電壓傳遞能量， 則實(shí)現(xiàn)沒有DC/DC轉(zhuǎn)換器的能量控制組件206可能費(fèi)用不高。在執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)期間，消耗了能量并且能量存儲(chǔ)裝置204處的電壓下降。如果電壓降足夠小，則在電壓降影響信號(hào)處理本身的完整性的意義上，這種下降對(duì)于信號(hào)處理系統(tǒng)108來說可能不是問題。如上所述，根據(jù)從能量存儲(chǔ)裝置204可獲得的能量數(shù)量來選擇用于執(zhí)行的預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)。假設(shè)對(duì)于信號(hào)處理系統(tǒng)108在關(guān)閉之前執(zhí)行內(nèi)務(wù)處理任務(wù)需要保留能量數(shù)量 AE0結(jié)果，能量存儲(chǔ)裝置204中可獲得的能量數(shù)量必須高于該保留能量數(shù)量ΛΕ,以便能夠執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)?？紤]一種示例實(shí)施，其中設(shè)備100被配置用來執(zhí)行三個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)。第一預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)包括從數(shù)據(jù)源112獲取輸入數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)包括比方說一百個(gè)取樣。第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)包括通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110處理所述取樣，包括應(yīng)用多個(gè)濾波器。取樣的數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110提供的輸出數(shù)據(jù)。第三預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)包括經(jīng)由包括無線發(fā)送器的數(shù)據(jù)目的地114發(fā)送輸出數(shù)據(jù)。第一預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)需要固定能量數(shù)量。輸入數(shù)據(jù)必須被取回和緩沖。執(zhí)行第一預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)所需的第一能量數(shù)量El是固定的，并且可以預(yù)先確定。因此，為了信號(hào)處理系統(tǒng)108執(zhí)行第一預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)，能量數(shù)量El (tot)需要等于第一數(shù)量El和保留數(shù)量AE之和。第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)需要也是固定的能量數(shù)量E2。第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)可以用更小的預(yù)定信號(hào)處理子任務(wù)的順序被細(xì)分，每一個(gè)子任務(wù)將應(yīng)用每個(gè)過濾器。每個(gè)相應(yīng)預(yù)定信號(hào)處理子任務(wù)用索引“i”表示，需要相應(yīng)能量數(shù)量E2(i)。一次執(zhí)行第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)，因此所需的能量數(shù)量E2等于能量數(shù)量E2(i)在索引(i)上相加之和與保留量AE 之和。現(xiàn)在考慮以下情形，其中在經(jīng)由能量控制組件206對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)108加電與經(jīng)由能量控制組件206出乎意料之外關(guān)閉信號(hào)處理系統(tǒng)108之間執(zhí)行第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的所有子任務(wù)的少部分?，F(xiàn)在，第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)未完成并且內(nèi)務(wù)處理任務(wù)也不能完成。第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)期間產(chǎn)生的中間結(jié)果將會(huì)丟失。稍后當(dāng)能量控制組件206將能量存儲(chǔ)裝置204連接到信號(hào)處理系統(tǒng)108時(shí)，第二預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)將從開始重新啟動(dòng)。是否可以執(zhí)行第三預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)取決于例如鑒于另一無線發(fā)送器或附近無線接收器的干擾是否數(shù)據(jù)目的地114中的發(fā)送器被允許用于發(fā)送。一旦執(zhí)行已經(jīng)開始，第三預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)是否可以完成也可以取決于設(shè)備100從已經(jīng)接收到由數(shù)據(jù)目的地114 中的發(fā)送器發(fā)送的輸出數(shù)據(jù)的接收器中接收一個(gè)確認(rèn)。簡(jiǎn)言之，存在此處包含的條件性方面。而且，執(zhí)行第三預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)所需的能力取決于發(fā)送器的發(fā)送功率。因此，信號(hào)處理系統(tǒng)108可以暫時(shí)采取睡眠模式同時(shí)等待一時(shí)隙，其中發(fā)送可以開始。分配一個(gè)最大等待時(shí)間，其對(duì)應(yīng)于能量數(shù)量E3的消耗(沒有等待)。如果在等待時(shí)間到期之前不能得到時(shí)隙，則信號(hào)處理系統(tǒng)108記錄第一故障。無線發(fā)送需要能量數(shù)量E3 (trans)?？蛇x地，在完成發(fā)送之后，信號(hào)處理系統(tǒng) 108保持有效并且等待確認(rèn)。最大等待時(shí)間可被設(shè)定為對(duì)應(yīng)于能量數(shù)量E3的消息(wait ackn)。如果未接收到確認(rèn)，或者如果接收到否定確認(rèn)，則信號(hào)處理系統(tǒng)110記錄第二故障。如果從能量存儲(chǔ)裝置204中獲得足夠能量和當(dāng)從能量存儲(chǔ)裝置204中獲得足夠能量時(shí)，記錄的第一和/或第二故障隨后可被用來向信號(hào)處理系統(tǒng)108表示重新啟動(dòng)第三預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)。一旦記錄第一故障或第二故障，信號(hào)處理系統(tǒng)108可以有效地控制能量控制組件206切斷到電路106的功率。關(guān)于上面針對(duì)第三預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)討論的示例實(shí)施，注意，作為在能量存儲(chǔ)裝置204處可獲得并且由能量收集器202補(bǔ)充的能量數(shù)量的不可預(yù)測(cè)的結(jié)果，在輸入數(shù)據(jù)的獲取與輸出數(shù)據(jù)的發(fā)送之間逝去的時(shí)間的長度不能預(yù)先確定。因此令人期望的是對(duì)輸入數(shù)據(jù)印時(shí)戳。然而，這在實(shí)踐中不太容易。切斷到電路106的電源也停止了電路106的內(nèi)部時(shí)鐘。這個(gè)問題的一種解決方案是從外部時(shí)鐘(例如無線電源)得到時(shí)戳。于是這要求配備有專用組件的信號(hào)處理系統(tǒng)108從外部時(shí)鐘接收無線電信號(hào)并且多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)之一包括從外部時(shí)鐘接收無線電信號(hào)并且得到時(shí)戳。然而，可能的是，信號(hào)處理系統(tǒng)108 在其中信號(hào)處理系統(tǒng)108有效的可接受的時(shí)間段內(nèi)無法接收該無線電信號(hào)。例如，通過移動(dòng)實(shí)施例200外部的對(duì)象暫時(shí)阻止從外部時(shí)鐘接收無線電信號(hào)或者無線電信號(hào)的完整性受來自其他無線電源的干擾的影響。針對(duì)如何能夠?qū)斎霐?shù)據(jù)(或輸出數(shù)據(jù))印時(shí)戳的問題的另一種解決方案是使用電路106本地的電子日歷時(shí)鐘(未示出)。本地日歷時(shí)鐘配備有獨(dú)立于能量源102的電源 (例如另外的電池)。電子日歷時(shí)鐘的功耗對(duì)于該另外的電池通常足夠低，以便對(duì)該電子日歷時(shí)鐘供電達(dá)一段相對(duì)于設(shè)備100的使用壽命的期望或預(yù)期持續(xù)時(shí)間來說較長的時(shí)間。原則上，電子日歷時(shí)鐘可被配置成使得該另外電池被能量源102再充電以便幾乎不定期地延長電子日歷時(shí)鐘的使用壽命。在設(shè)備100的實(shí)施例中，電子日歷時(shí)鐘被集成在與例如數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110或信號(hào)處理系統(tǒng)108相同的半導(dǎo)體基板上作為一個(gè)整體。圖3是上面參考圖I討論的設(shè)備100的第二實(shí)施例300的圖形。在第二實(shí)施例 300中，能量源102包括電池302和電容器304，該電容器304與電池302并聯(lián)地電布置。電池302包括例如拋棄式電池。如所知的，作為使用期間電池組件中發(fā)生的化學(xué)和物理變化的結(jié)果，拋棄式電池的性能隨著時(shí)間逐漸地降低。盡管拋棄式電池的存儲(chǔ)屬性和放電屬性可被預(yù)先選擇為適用于電池的預(yù)期應(yīng)用，電池在變得耗盡之前無法一直提供預(yù)期數(shù)量的電流或功率。這使得難以確保拋棄式電池作為能量源102的部分的可靠操作。電池302與電容器304并聯(lián)地電布置。當(dāng)拋棄式電池放電時(shí)，它的內(nèi)部歐姆電阻增加。結(jié)果，每單位時(shí)間可以提供給電路106的能量數(shù)量(即功率)減小。電容器304現(xiàn)在用作變阻器并且提供比電池304更低的內(nèi)部阻抗，從而增加了每單位時(shí)間可以提供給電路106的能量數(shù)量。當(dāng)作為將電流提供給電路106的結(jié)果電容器304放電，電池302對(duì)電容器304再充電。根據(jù)電池 302的放電狀態(tài)，對(duì)于電池302來說可能花費(fèi)一些時(shí)間來再充電電容器403。然而，一旦電容器304已被再充電，從電容器304再次可獲得的功率(每單位時(shí)間的能量)比從電池302 自身直接可獲得的(即從缺少電容器304的電池302中可獲得的)功率要多。注意，能量源 102可以包括能量收集器202和能量存儲(chǔ)裝置204，該能量存儲(chǔ)裝置204包括電池302和電容器304。電池302隨后用來存儲(chǔ)能量收集器202所收獲的能量，而電容器304被安排成用作具有低阻抗的電源。在圖1、2和3中，數(shù)據(jù)源112、數(shù)據(jù)目的地114和接口 116被繪制為信號(hào)處理系統(tǒng) 108的部件。如果數(shù)據(jù)源112、數(shù)據(jù)目的地114和接口 116形成信號(hào)處理系統(tǒng)108的部件， 則能量源102提供用來對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)108供電的能量被用來對(duì)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110、接口 116、數(shù)據(jù)源112和數(shù)據(jù)目的地114供電。因此，用于根據(jù)從能量源102中可獲得的能量數(shù)量選擇多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)的選擇過程考慮執(zhí)行所選預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中包含的由信號(hào)處理系統(tǒng)108的組件消耗的能量數(shù)量。在設(shè)備100的其他實(shí)施例(未示出) 中，用于根據(jù)從能用了 102中可獲得的能量選擇預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的選擇過程不考慮將由數(shù)據(jù)源112、數(shù)據(jù)目的地114和接口 116消耗的能量數(shù)量。如果數(shù)據(jù)源112、數(shù)據(jù)目的地114 和接口 116中的特定一個(gè)具有其自己的單獨(dú)電源或者如果操作使用中消耗的能量相對(duì)于信號(hào)處理系統(tǒng)108中的一個(gè)或多個(gè)其他組件消耗的能量忽略不計(jì)，則例如不必考慮數(shù)據(jù)源 112、數(shù)據(jù)目的地114和接口 116中的特定一個(gè)的能量消耗。執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)需要一定數(shù)量的能量或功率，包括例如在通過切斷電力而關(guān)閉電源信號(hào)處理系統(tǒng)之前將狀態(tài)信息保存到非易失性存儲(chǔ)器。當(dāng)配置設(shè)備100時(shí)，人們可以將單個(gè)大型預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)替換為多個(gè)小型預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)，因此每個(gè)小型預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)對(duì)于它的執(zhí)行和相關(guān)聯(lián)的內(nèi)務(wù)處理會(huì)比大型預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)需要更少數(shù)量的能量。這種手段在關(guān)于將要執(zhí)行的特定預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的選擇過程中考慮良好的粒度。而且，比更多數(shù)量的能量相比，可以更頻繁地從能量源102中可獲得更少數(shù)量的能量。 因此一大組小型預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)比一小組大型預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)相比可能更令人期待。 例如，第一實(shí)施例200的能量源102包括能量收集器202。在任何給定時(shí)刻可獲得少量能量的概率比在那個(gè)時(shí)刻可獲得大量能量的概率要大。結(jié)果，與要完成需要大量能量的大型信號(hào)處理任務(wù)相比，其完成需要少量能量的小型信號(hào)處理任務(wù)具有更高的機(jī)會(huì)得到執(zhí)行。如果信號(hào)處理是基于一大組小型信號(hào)處理任務(wù)，則與在相同信號(hào)處理是基于一小組大型信號(hào)處理任務(wù)的情況相比，在設(shè)備100的使用壽命的大部分期間設(shè)備100將是運(yùn)行的。另一方面，大體上，良好粒度(具有大量小型信號(hào)處理任務(wù))的后果是比粗糙粒度 (具有少量大型信號(hào)處理任務(wù))的情形相比可能具有更多能量由內(nèi)務(wù)處理任務(wù)消耗。例如， 在良好粒度的情況下，狀態(tài)保存以及將數(shù)據(jù)寫入到非易失性存儲(chǔ)器將更頻繁。這可能是在能量源102使用電池302的實(shí)施例300中的一個(gè)缺陷，尤其是在設(shè)備100的非常低的功率和/或長使用壽命應(yīng)用中。隨后通過設(shè)備100的設(shè)計(jì)者基于例如在設(shè)備100的操作使用中必須執(zhí)行內(nèi)務(wù)處理任務(wù)的期望頻率、每個(gè)內(nèi)務(wù)處理任務(wù)所需的能量數(shù)量、可獲得能量數(shù)量的期望變化等來選擇期望級(jí)別的粒度。圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例處理400的各方面的流程圖。在第一步驟402中，設(shè)備100被安裝用于操作使用。能量源102與電路106功能地?cái)嚅_連接。在第二步驟404中，確定從能量源102中可獲得的能量數(shù)量。在第三步驟406中，確定在第二步驟404中確定的可獲得的能量數(shù)量是否大于預(yù)定閾值TH。如果可獲得的能量數(shù)量不大于預(yù)定閾值TH，則處理400返回到第二步驟404。 如果可獲得的能量數(shù)量大于預(yù)定閾值TH，則處理400繼續(xù)到第四步驟408。在第四步驟，能量源102連接到電路106，因此電路106接收功率。信號(hào)處理系統(tǒng) 108和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110開始工作，且數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)100進(jìn)入低功率操作模式。在第五步驟410中，確定從能量源102中可獲得的能量數(shù)量。在第六步驟412中，確定從能量源102中可獲得的能量是否足夠用于執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)未決任務(wù)。如果從能量源102中可獲得的能量不足夠，則處理 400繼續(xù)第七步驟414。在第七步驟414中，能量源102與電路106斷開連接，且處理400返回到第二步驟 404。如果在第六步驟412中確定從能量源102中可獲得的能量足夠用于執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)未決任務(wù)，則處理400繼續(xù)第八步驟416。在第八步驟416中，選擇用于執(zhí)行的未決信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)。例如，參考多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的列表。該列表將各自選擇標(biāo)準(zhǔn)與預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的每個(gè)各自任務(wù)相關(guān)聯(lián)，各自選擇標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)于當(dāng)執(zhí)行各自預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)(包括內(nèi)務(wù)處理)時(shí)消耗的各自能量數(shù)量。可選地，一個(gè)或多個(gè)各自附加選擇標(biāo)準(zhǔn)與預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的各自任務(wù)相關(guān)聯(lián)。附加選擇標(biāo)準(zhǔn)和選擇處理的示例已經(jīng)在上面已給出。在第八步驟 416中，基于第五步驟410中測(cè)量的能量數(shù)量、基于執(zhí)行被選預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)所需的特殊能量數(shù)量以及可選地基于附加選擇標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)特定任務(wù)被選擇用以執(zhí)行。注意，如果第五步驟410中測(cè)量的能量數(shù)量大于根據(jù)列表用于執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的單個(gè)未決任務(wù)所需的能量數(shù)量，則預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的兩個(gè)或更多特殊任務(wù)可被接連地選擇用以執(zhí)行。如果第五步驟410中測(cè)量的可用數(shù)量的能量允許執(zhí)行第一組預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)或允許執(zhí)行第二組預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)，第一組和第二組不同，例如通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110可以運(yùn)行優(yōu)化過程，以便能夠確定第一組和第二組中的哪一個(gè)要選擇用來執(zhí)行。該優(yōu)化處理在數(shù)學(xué)上已知為“漸縮問題(knapsack problem)”并且是公知的資源分配問題?？商鎿Q地，設(shè)備100的編程人員或設(shè)計(jì)者已經(jīng)預(yù)先準(zhǔn)備了查找表，其具有針對(duì)第五步驟410中測(cè)量的所有可能能量級(jí)別的該選擇問題的解決方案的詳細(xì)目錄。然后，例如在第八步驟418中通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110參考該查找表，以便明確地確定將要執(zhí)行的相關(guān)組的預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)。在第九步驟418中，執(zhí)行信號(hào)處理任務(wù)中的一個(gè)或多個(gè)被選任務(wù)。一旦完成該一個(gè)或多個(gè)被選信號(hào)處理任務(wù)的執(zhí)行，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)110在準(zhǔn)備關(guān)閉的時(shí)候進(jìn)行內(nèi)務(wù)處理任務(wù)。該內(nèi)務(wù)處理任務(wù)可以包括例如在非易失性存儲(chǔ)器中保存狀態(tài)信息或者保存中間數(shù)據(jù)處理結(jié)果。按照慣例在關(guān)閉或者進(jìn)入睡眠模式之前執(zhí)行內(nèi)務(wù)處理任務(wù)。在已經(jīng)進(jìn)行內(nèi)務(wù)處理任務(wù)之后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)Iio關(guān)閉。隨后處理400返回到第七步驟414，其中能量源102與電路106斷開連接。為了簡(jiǎn)潔此處使用的措辭“信號(hào)處理任務(wù)”是指包括信號(hào)處理系統(tǒng)106的任何任務(wù)。信號(hào)處理任務(wù)的示例已經(jīng)在上面進(jìn)行了討論并且包括例如經(jīng)由無線鏈路(例如RF鏈路) 發(fā)送數(shù)據(jù)分組、控制致動(dòng)器來調(diào)節(jié)閥門、對(duì)日歷時(shí)鐘的其他電池充電等等。已經(jīng)描述了本發(fā)明的許多方面/實(shí)施例。將要理解，每個(gè)方面/實(shí)施例可以與任何其他方面/實(shí)施例相結(jié)合。因此本發(fā)明可以在所附專利權(quán)利要求的范疇之內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備(100),包括電路(106)，具有用于執(zhí)行多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的信號(hào)處理系統(tǒng)(108);和能量源(102)，被配置用來在所述設(shè)備的操作使用中對(duì)所述電路供電，其中所述能量源可操作來提供隨著所述能量源的使用壽命而變化的能量數(shù)量；所述電路被配置用來確定從所述能量源中可獲得的能量數(shù)量；和根據(jù)所確定的數(shù)量來選擇所述多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)用于執(zhí)行。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述能量源包括能量收集器(202)，用于收集周邊能量；和能量存儲(chǔ)器(204)，被配置用來存儲(chǔ)所述能量收集器收集的周邊能量。
3.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述能量源包括電池(302)。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述能量源包括與所述電池并聯(lián)地電布置的電容器 (304)。
5.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述電路包括能量控制組件(206)；如果所述數(shù)量的第一幅度高于第一預(yù)定閾值，則所述能量控制組件可操作來連接能量源和信號(hào)處理系統(tǒng)，如果所述數(shù)量的第二幅度低于第二預(yù)定閾值，則所述能量控制組件可操作來斷開連接能量源和信號(hào)處理系統(tǒng)；和所述第一預(yù)定閾值高于所述第二預(yù)定閾值。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的設(shè)備，其中所述信號(hào)處理系統(tǒng)包括用于在指令控制下處理輸入數(shù)據(jù)并提供輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(110 )；所述設(shè)備包括用于將輸入數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源(112)、以及用于從數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收輸出數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)目的地(114)；所述數(shù)據(jù)源包括用于感測(cè)表示所述設(shè)備的環(huán)境的物理量的傳感器(118)；所述傳感器可操作來生成代表所感測(cè)的物理量的輸入數(shù)據(jù)；和所述數(shù)據(jù)目的地包括以下中的至少一個(gè)用于累積輸出數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器；發(fā)送器，用于將輸出數(shù)據(jù)發(fā)送到所述設(shè)備外部的接收器；和致動(dòng)器，用于響應(yīng)于接收輸出數(shù)據(jù)而控制物理對(duì)象的位置、方位和運(yùn)動(dòng)中的至少一個(gè)。
7.一種被配置用來在如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的設(shè)備中使用的電路。
8.—種控制多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的執(zhí)行的方法，其中所述方法包括確定(410)從能量源(102)中可獲得的能量數(shù)量，所述能量源可操作來提供具有隨著所述能量源的使用壽命而變化的幅度的能量數(shù)量；根據(jù)所確定的數(shù)量來選擇(418)所述預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)用于執(zhí)行。
全文摘要
一種設(shè)備具有用于執(zhí)行多個(gè)預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)的信號(hào)處理系統(tǒng)和用于在所述設(shè)備的操作使用中對(duì)該信號(hào)處理系統(tǒng)供電的能量源。所述能量源提供隨著能量源的使用壽命而變化的能量數(shù)量。所述信號(hào)處理系統(tǒng)確定從所述能量源中可獲得的能量數(shù)量，并且根據(jù)所確定的數(shù)量來選擇所述預(yù)定信號(hào)處理任務(wù)中的特定一個(gè)用于執(zhí)行。
文檔編號(hào)G06F1/32GK102612675SQ200980162514
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者F·塔塔, F·維特德 申請(qǐng)人:Skf公司