電子裝置及其省電管理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電子裝置，包括控制單元和連接所述控制單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，所述控制單元通過(guò)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供中斷。本發(fā)明通過(guò)外接超低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊來(lái)提供中斷，能夠降低整個(gè)系統(tǒng)的待機(jī)功耗，增強(qiáng)有電池供電裝置續(xù)航時(shí)間。
【專利說(shuō)明】電子裝置及其省電管理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子裝置，尤其涉及一種待機(jī)省電的電子裝置及其省電管理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前智能穿戴式電子產(chǎn)品因其外觀尺寸狹小，不得不采用小尺寸小容量電池供電，針對(duì)智能穿戴式電子產(chǎn)品，其硬件系統(tǒng)還需選用一顆低功耗MCU作主控，否則續(xù)航時(shí)間會(huì)很短暫。
[0003]然而，即使選擇了低功耗MCU作主控制器，也存在諸多缺陷?；诂F(xiàn)有技術(shù)的MCU的待機(jī)最低省電模式要么是深度睡眠模式(sleep mode)，要么是深度休眠模式(powerdown mode)，其最低待機(jī)電流在微安(uA)級(jí)。盡管有時(shí)也可達(dá)到納安(nA)級(jí)，然而此模式下，其監(jiān)視時(shí)鐘(Watchdog timer)功能已停止工作，需要依靠外部專用喚醒Pin才能喚醒MCU。如此一來(lái)，必然造成喚醒時(shí)間較長(zhǎng)，給人“假死”狀態(tài)。因此，續(xù)航待機(jī)時(shí)間不長(zhǎng)一直困擾著穿戴式電子產(chǎn)品進(jìn)一步發(fā)展。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的智能穿戴式電子還存在由于要選擇超低功耗MCU，因此成本單價(jià)不便宜等問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電子裝置，包括控制單元和連接所述控制單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊以及一連接所述控制單元和所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的供電模塊，所述控制單元通過(guò)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供中斷，供電模塊為電池，即所述電子裝置為電池供電裝置。
[0005]進(jìn)一步的，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊采用亞閾值超低功耗技術(shù)。亞閾值超低功耗技術(shù)是一種使內(nèi)部電路可工作在亞閾值區(qū)(工作在O—0.5v范圍，閾值為0.5v)，而傳統(tǒng)的則工作在超閾值區(qū)(工作在0.5v—1.8v范圍，閾值為0.9v)，亞閾值技術(shù)使工作電路的功耗降低約13倍。進(jìn)一步的，所述電子裝置還包括連接所述控制單元的周邊電路，所述周邊電路用于擴(kuò)展所述控制單元的功能，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊包括連接所述供電模塊的電源管理模塊，所述電源管理模塊用以控制所述控制單元及所述周邊電路的供電。
[0006]進(jìn)一步的，所述電源管理模塊還包括一電源控制端，所述電源管理模塊通過(guò)所述電源控制端連接所述控制單元，所述電源控制端用以控制所述供電模塊與所述控制單元的連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述電源管理模塊還包括一電源控制端，所述電子裝置還包括一電子開關(guān)，所述電源管理模塊通過(guò)所述電源控制端連接所述電子開關(guān)，并通過(guò)所述電子開關(guān)連接所述控制單元和所述供電模塊，所述電源管理模塊通過(guò)所述電源控制端控制所述電子開關(guān)的通斷。
[0008]進(jìn)一步的，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊還包括一存儲(chǔ)單元，當(dāng)所述供電模塊中斷供電時(shí)，所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)所述控制單元在中斷供電前的狀態(tài)。
[0009]進(jìn)一步的，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊包括自校準(zhǔn)RC振蕩器，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊通過(guò)所述自校準(zhǔn)RC振蕩器提供中斷晶振。
[0010]進(jìn)一步的，所述電子裝置死機(jī)時(shí)通過(guò)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供狀態(tài)復(fù)位信號(hào)進(jìn)行復(fù)位。
[0011]進(jìn)一步的，所述電子裝置為可穿戴設(shè)備。
[0012]本發(fā)明還提供一種電子裝置的省電管理方法，包括
[0013]控制單元通電工作；
[0014]連接所述控制單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊切斷所述控制單元及其周邊電路的供電，存儲(chǔ)所述控制單元在中斷供電前的數(shù)據(jù)，并啟動(dòng)監(jiān)視時(shí)鐘；
[0015]當(dāng)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊收到中斷信號(hào)時(shí)，喚醒所述控制單元，并將中斷供電前的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制單元。
[0016]本發(fā)明提供的電子裝置，包括控制單元和連接所述控制單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊所述控制單元通過(guò)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供中斷。通過(guò)外接低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊來(lái)提供中斷，能夠降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗，增強(qiáng)有電池供電裝置續(xù)航時(shí)間。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所述電子裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例所述電子裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為可穿戴電子產(chǎn)品中采用亞閾值技術(shù)的多功能RTC與主控MCU通訊電路連接框圖。
[0020]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例所述電子裝置的省電管理方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0022]結(jié)合【背景技術(shù)】所述，針對(duì)電池供電產(chǎn)品，為了解決待機(jī)時(shí)間不長(zhǎng)的問(wèn)題，常規(guī)方法是使用外部電源管理芯片(含RTC時(shí)鐘電路)或外部RTC時(shí)鐘芯片控制系統(tǒng)周邊。該方法通過(guò)定時(shí)中斷喚醒系統(tǒng)的方式以求待機(jī)省電，但其仍受限于系統(tǒng)主控激活狀態(tài)耗電及外部RTC本體工作模式耗電太大，致使系統(tǒng)平均待機(jī)電流仍處于1-SmA毫安級(jí)。智能手機(jī)因電池容量足夠大，因此可考慮使用上述方法，然而智能穿戴式電子產(chǎn)品(可穿戴設(shè)備)一般使用低容量電池，若采用上述常規(guī)方法仍然不能保證長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航。
[0023]基于此，本發(fā)明提供一種電子裝置，如圖1所示，包括控制單元100和連接所述控制單元100的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊(RTC) 200 ;所述控制單元100通過(guò)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊200提供中斷。
[0024]具體的，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊200采用亞閾值超低功耗技術(shù)，使其支持超低功耗，并且通過(guò)自校準(zhǔn)RC振蕩器工作模式為控制模塊100提供中斷晶振。亞閾值超低功耗技術(shù)是一種使內(nèi)部電路可工作在亞閾值區(qū)(工作在O—0.5v范圍，閾值為0.5v)，而傳統(tǒng)的則工作在超閾值區(qū)(工作在0.5v—1.8v范圍，閾值為0.9v)，亞閾值技術(shù)使工作電路的功耗降低約13倍。如此即用外部實(shí)時(shí)時(shí)鐘即實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊(RTC) 200取代了控制模塊100內(nèi)部的自帶時(shí)鐘模塊，通過(guò)外部更低功耗的RTC來(lái)提供中斷，降低了整個(gè)電子裝置的功耗。
[0025]所述電子裝置還包括連接于電子裝置的控制單元100的周邊電路500，可以據(jù)此增加電子裝置的功能。進(jìn)一步的，所述電子裝置還包括供電模塊300，供電模塊300為電池，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊200還包括連接所述供電模塊300的電源管理模塊210，所述電源管理模塊210用以控制所述控制單元100及其周邊電路500的供電。
[0026]在本發(fā)明一實(shí)施例中，如圖1所示，所述電源管理模塊210具有電源控制端211，電源管理模塊210直接通過(guò)電源控制端211連接控制單元100，以控制供電模塊300與控制單元100的連接。電源管理模塊210通過(guò)電源控制端211發(fā)出控制信號(hào)，以控制供電模塊300為控制單元100與其周邊電路500供電。
[0027]在本發(fā)明另一實(shí)施例中，如圖2所示，電子裝置還包括電子開關(guān)400，所述電源管理模塊210通過(guò)電源控制端211連接所述電子開關(guān)400，并通過(guò)電子開關(guān)400連接所述控制單元100和所述供電模塊300。此時(shí)，電源管理模塊210通過(guò)所述電源控制端211控制所述電子開關(guān)的通斷。具體的，所述電源管理模塊210通過(guò)電源控制端211發(fā)出控制信號(hào)控制電子開關(guān)400的通斷，以控制供電模塊300為控制單元100與其周邊電路500供電。其中，所述電子開關(guān)400為MOS管，其柵極連接電源控制端211，其源漏極分別連接供電模塊300與控制單元100。但本發(fā)明不以此為限，所述電子開關(guān)400還可以是其他器件。
[0028]如圖1和圖2所示，實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊200還包括存儲(chǔ)單元220，當(dāng)所述供電模塊300中斷供電時(shí)，所述存儲(chǔ)單元220存儲(chǔ)所述控制單元100在中斷供電前的狀態(tài)。如此可以記憶控制單元100斷電前的狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)快速喚醒控制單元100。當(dāng)電子裝置死機(jī)時(shí)，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊200還能提供狀態(tài)復(fù)位信號(hào)給所述控制單元100以進(jìn)行復(fù)位。
[0029]其中，電子裝置可以是可穿戴設(shè)備，本發(fā)明所示的方法應(yīng)用于可穿戴設(shè)備，可以解決可穿戴設(shè)備電池容量小，不能保證長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航的缺陷?？纱┐髟O(shè)備例如為手環(huán)，此時(shí)周邊電路500可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)智能睡眠提醒、智能跑步和智能提醒等功能。
[0030]下面以圖2所示電子裝置為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。其中可穿戴設(shè)備為智能手環(huán)。該智能手環(huán)結(jié)合智能手機(jī)主要功能包括:智能識(shí)別跑步和走路，并分開記步、自動(dòng)計(jì)算卡路里消耗；智能睡眠監(jiān)測(cè)；智能提醒；運(yùn)動(dòng)地圖軌跡記錄，自由發(fā)起或回應(yīng)各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)比賽等功能。當(dāng)然上述功能僅為舉例，并非用以限定該智能手環(huán)。
[0031]圖3為可穿戴設(shè)備中采用亞閾值技術(shù)的RTC與主控MCU通訊電路連接框圖。選用Microchip的MCU作為控制單元100，比如可以是PIC16LF1947 ;選用Ambiq Micro的AM1805作為外接實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊(RTC) 200 ;周邊電路500包括藍(lán)牙收發(fā)器、3軸加速度傳感器以及線性驅(qū)動(dòng)模塊，所述藍(lán)牙收發(fā)器選用AMICC0M的A8105，所述3軸加速度傳感器選用ADI的ADXL362。所述智能手環(huán)使用鋰電池(VBAT) 3.7v/41mAH作為供電模塊300以供電。電子開關(guān)400為PM0SFET開關(guān)，切換控制電路，此電路受控于RTC內(nèi)部的PSW pin (電源控制端211)，可對(duì)除RTC芯片外系統(tǒng)周邊供電實(shí)施開與關(guān)動(dòng)作。另外，當(dāng)智能手環(huán)出現(xiàn)死機(jī)時(shí)，用此RTC向MCU提供/RESET和中斷喚醒信號(hào)，還可以用此RTC提供所需的32.768KHZ的時(shí)鐘。存儲(chǔ)單元220為RTC中的RAM。
[0032]其中，AM1805為基于亞閾值功耗技術(shù)設(shè)計(jì)的自帶電源管理功能的RTC，該RTC電源供電要求比其他工業(yè)級(jí)RTC低，AM1805內(nèi)建RC振蕩模式3v供電時(shí)，當(dāng)使用內(nèi)部RC振蕩器其耗電為14nA ;當(dāng)使用內(nèi)部RC振蕩器并自校準(zhǔn)時(shí)其耗電為22nA ;當(dāng)使用外部晶體振蕩器其耗電為55nA ；其電源管理將支持可編程計(jì)數(shù)器，定時(shí)鬧鐘，Watchdog功能，并內(nèi)建電源供電開關(guān)，及支持帶有計(jì)數(shù)，鬧鐘和中斷功能的睡眠管理功能。它以I2C或SPI接口與主控CPU進(jìn)行通訊，其有效的供電電壓工作電壓范圍為1.5—3.6v。
[0033]整個(gè)MCU供電回路中外加P-MOSFET控制電源正極開/關(guān)，該VSS pin受控于來(lái)自RTC的PSW pin，RTC的nIRQ Pin則可作為MCU的外部中斷輸入，當(dāng)MCU需要喚醒時(shí)，允許MCU利用RTC中斷功能，而RTC的Reset輸出則連到MCU的nRST輸入，可以激活RTC進(jìn)行Power on reset，同時(shí)支持外部Reset鍵復(fù)位。MCU可上電初始化時(shí)，通過(guò)SPI或I2C通道對(duì)RTC內(nèi)部寄存器進(jìn)行設(shè)置。
[0034]通過(guò)對(duì)RTC的內(nèi)部寄存器值進(jìn)行配置，可設(shè)置MCU進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)，并可提供不同觸發(fā)方式從關(guān)機(jī)狀態(tài)去喚醒MCU，主要有以下幾種觸發(fā)方式:
[0035]鬧鐘(Alarm):系統(tǒng)要求MCU以特殊的時(shí)序次數(shù)喚醒起來(lái)時(shí)，需要完整配置RTC的Alarm鬧鐘中斷功能。
[0036]倒數(shù)計(jì)時(shí)(Countdown Timer):系統(tǒng)要求MCU以周期性的間隔喚醒起來(lái)時(shí)，RTC將會(huì)提供彈性的時(shí)間間隔配置支持這個(gè)功能。
[0037]喚醒按鍵/開關(guān)(Wake Button/Switch):可支持外部手動(dòng)按鍵或開關(guān)喚醒系統(tǒng)。
[0038]外部裝置輸入:RTC可支持輸入外部WDI (WatchDog timer Input)中斷，去喚醒MCU0
[0039]模擬輸入:RTC內(nèi)建模擬電壓比較器，可支持外部模擬電壓信號(hào)，允許輸入在RTC的VBAT pin，通過(guò)其內(nèi)部的比較器比較后，產(chǎn)生中斷去喚醒MCU。
[0040]電池低壓偵測(cè):模擬電壓比較器可提供外部電池低壓偵測(cè)，此時(shí)RTC的VCCpin需要與VBAT pin連接，(即圖2中的供電模塊600連接至RTC的VCC pin，供電模塊600為電池模塊)內(nèi)部比較器動(dòng)作閾值也可調(diào)整，以確保電壓低壓中斷產(chǎn)生。
[0041]如果MCU在sle印mode下的掉電，一些省電參數(shù)數(shù)據(jù)必需先在MCU重新上電前預(yù)存于RTC內(nèi)部的RAM，則可很容易在MCU進(jìn)入SIe印mode前，先存儲(chǔ)所需省電參數(shù)，并當(dāng)MCU喚醒時(shí)，再讀出來(lái)。
[0042]RTC的PSW pin上內(nèi)部有一內(nèi)阻為10HM電源開關(guān)，允許50mA電流通過(guò)，可控制外部芯片供電，如果不使用此PSW pin則最大漏電為250PA。
[0043]綜上所述，系統(tǒng)改由MCU+RTC(AM1805)整合使用，該RTC芯片將提供在自校準(zhǔn)RC模式下的RTC功能(該RTC連續(xù)工作耗電電流為<20nA)，并設(shè)置MCU進(jìn)入Sle印mode, RTC可設(shè)置以一定的時(shí)間間隔定時(shí)喚醒MCU，則系統(tǒng)平均電流會(huì)被動(dòng)態(tài)地降低。
[0044]使用該自帶電源管理的RTC能夠設(shè)置系統(tǒng)進(jìn)入最省電模式，該RTC最大的優(yōu)點(diǎn)在于，允許系統(tǒng)開發(fā)者可以忽略其他系統(tǒng)元件的睡眠模式電流，并允許從其他性能方面，優(yōu)化這些系統(tǒng)元件，如工作的功耗，成本或者功能。
[0045]如圖4所示，本發(fā)明還提供一種電子裝置的省電管理方法，包括
[0046]控制單元通電工作；
[0047]連接所述控制單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊切斷所述控制單元及其周邊電路的供電，存儲(chǔ)所述控制單元在中斷供電前的數(shù)據(jù)，并啟動(dòng)監(jiān)視時(shí)鐘；
[0048]當(dāng)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊收到中斷信號(hào)時(shí)，喚醒所述控制單元，并將中斷供電前的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制單元。
[0049]綜上所述，本發(fā)明提供的電子裝置及其省電管理方法，通過(guò)控制單元和連接所述控制單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊；所述控制單元通過(guò)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供中斷。通過(guò)外接低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊來(lái)提供中斷，能夠降低整個(gè)系統(tǒng)的待機(jī)功耗，增強(qiáng)有電池供電裝置續(xù)航時(shí)間。
[0050]需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的方法而言，由于與實(shí)施例公開的系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見系統(tǒng)部分說(shuō)明即可。
[0051]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電子裝置，其特征在于，包括控制單元和連接所述控制單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊以及一連接所述控制單元和所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊的供電模塊，所述控制單元通過(guò)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供中斷，所述供電模塊為一電池供電模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊采用亞閾值超低功耗技術(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，還包括連接所述控制單元的周邊電路，所述周邊電路用于擴(kuò)展所述控制單元的功能，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊包括連接所述供電模塊的電源管理模塊，所述電源管理模塊用以控制所述控制單元及所述周邊電路的供電。
4.如權(quán)利要求3所述的電子裝置，其特征在于，所述電源管理模塊還包括一電源控制端，所述電源管理模塊通過(guò)所述電源控制端連接所述控制單元，所述電源控制端用以控制所述供電模塊與所述控制單元的連接。
5.如權(quán)利要求3所述的電子裝置，其特征在于，所述電源管理模塊還包括一電源控制端，所述電子裝置還包括一電子開關(guān)，所述電源管理模塊通過(guò)所述電源控制端連接所述電子開關(guān)，并通過(guò)所述電子開關(guān)連接所述控制單元和所述供電模塊，所述電源管理模塊通過(guò)所述電源控制端控制所述電子開關(guān)的通斷。
6.如權(quán)利要求3所述的電子裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊還包括一存儲(chǔ)單元，當(dāng)所述供電模塊中斷供電時(shí)，所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)所述控制單元在中斷供電前的狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊包括自校準(zhǔn)RC振蕩器，所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊通過(guò)所述自校準(zhǔn)RC振蕩器提供中斷晶振。
8.如權(quán)利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述電子裝置死機(jī)時(shí)通過(guò)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提供狀態(tài)復(fù)位信號(hào)進(jìn)行復(fù)位。
9.如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述電子裝置，其特征在于，所述電子裝置為可穿戴設(shè)備。
10.一種電子裝置的省電管理方法，所述電子裝置是如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電子裝置，其特征在于，包括 控制單元通電工作； 連接所述控制單元的實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊切斷所述控制單元及其周邊電路的供電，存儲(chǔ)所述控制單元在中斷供電前的數(shù)據(jù)，并啟動(dòng)監(jiān)視時(shí)鐘； 當(dāng)所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊收到中斷信號(hào)時(shí)，喚醒所述控制單元，并將中斷供電前的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述控制單元。
【文檔編號(hào)】G06F1/32GK104484029SQ201410790492
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】鄒崢嶸 申請(qǐng)人:英華達(dá)（南京）科技有限公司, 英華達(dá)股份有限公司