CN101159561A - 接口卡、具有该接口卡的网络设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种能够与外部设备通信的接口卡，包括电源；非易失性存储器，其存储可执行的指令以便在激活模式和休眠模式操作；小容量易失性存储器，其在休眠模式中被供电；发射机－接收机，其向外部设备发送和从外部设备接收分组数据；以及控制器，其检索被存储在所述非易失性存储器的休眠模式指令并且将休眠模式指令加载在小容量易失性存储器中，以便如果发射机－接收机在预定时间段在激活模式中没接收分组数据时，则将所述接口卡转换到所述休眠模式。所述接口卡在休眠模式中处理某些分组数据，并且当休眠模式操作确定所述分组数据不能以休眠模式处理时，转换回到激活模式。当所述接口卡处于休眠模式时，将所述非易失性存储器以及外部电路的其它组件断电。

Description

接口卡、具有该接口卡的网络设备及其控制方法
技术领域
通过本发明总的发明构思的示例性实施例所描述的本发明总的发明构思涉及一种接口卡、具有该接口卡的网络设备及其控制方法，更具体地，涉及一种能够以休眠模式和激活模式两者在网络上发送和接收数据的接口卡、具有该接口卡的网络设备及其控制方法。
背景技术
某些电子设备具有其中执行正常操作的“激活”操作模式和其中执行备用操作的“休眠”模式，以休眠模式执行的备用操作所消耗的功率比以激活模式执行的正常操作所消耗的功率因低。这样的一种电子设备是连接到如以太网依从网络等网络的网络设备的接口卡。通常，甚至在休眠模式期间，这样的接口卡也被提供有驱动功率，使得该设备可以响应来自外部网络设备的请求。
图1是图示传统的网络设备的典型的接口卡的配置的框图。用于该网络设备的该接口卡100包括中央处理单元(CPU)112和以太网控制器114(它们被作为芯片上系统(SOC)110提供)、非易失性存储器120、易失存储器122和发射机-接收机124。
该发射机-接收机124从外部网络设备接收分组数据并且输出该分组数据到以太网控制器114。该以太网控制器114处理该输入的分组数据并且在该易失性存储器122存储该分组数据。该CPU112经由按照可应用的网络协议(如传输控制协议(TCP)、因特网协议(IP)等)配置的软件协议堆栈处理被存储在易失存储器122中的分组数据。
然而，在其中在SOC110的单个单元中提供CPU112和以太网控制器114的该配置中，在所有时间均向整个电路提供电力。即，电力被不断地提供给该CPU112、以太网控制器114、非易失性存储器120、易失性存储器122与发射机-接收机124，而不管该网络设备是处在激活模式还是休眠模式。因此，在接口卡的备用操作期间电力被非易失性存储器120和易失性存储器122没有必要地被消耗。
发明内容
本发明总的发明构思提供了一种能够在休眠模式减少电力消耗的接口卡、以及具有该接口卡的网络设备及其控制方法。
本发明总的发明构思还提供了一种能够在休眠模式处理分组数据的接口卡、以及具有该接口卡的网络设备及其控制方法。
此外，本发明总的发明构思的其它方面和效用部分地在下面的说明中陈述，部分从说明中可显而易见，或可以通过实践本发明总的发明构思而得到学习。
本发明总的发明构思的前面和/或其它方面和实用性通过提供一种与外部设备通信的接口卡来实现。所述接口卡包括：电源；非易失性存储器，用于存储用于激活模式操作的处理器可执行的指令，并且存储用于休眠模式操作的处理器可执行的指令；第一易失性存储器，其在休眠模式中被供电；发射机-接收机，用于发送分组数据到外部设备和从所述外部设备接收分组数据；以及控制器，用于响应于发射机-接收机在激活模式操作期间在预定时间没有接收分组数据，将存储在该非易失性存储器的休眠模式指令加载到第一易失性存储器并将该接口卡转换为休眠模式，所述控制器在完成所述转换到休眠模式时仅仅执行用于被存储在所述第一易失性存储器的休眠模式操作的指令。
本发明总的发明构思的前面和/或其它方面和实用性通过提供一种网络打印机来实现。该网络打印机包括：打印引擎；以及接口卡，用于与外部设备通信；所述接口卡包括：电源；第一易失性存储器；非易失性存储器，其具有存储在其中的形成激活模式固件以及休眠模式固件的处理器-可执行指令代码；发射机-接收机，其将分组数据发送到所述外部设备并且从所述外部设备接收分组数据；以及控制器，其从所述非易失性存储器加载休眠模式固件的指令代码到第一易失性存储器，并且控制所述电源阻挡给非易失性存储器的电力，如果所述发射机-接收机在激活模式的预定时间没有接收分组数据，则所述控制器将所述接口卡转换到所述休眠模式。
本发明总的发明构思的前面和/或其它方面和实用性通过提供一种网络打印机的控制方法来实现。该网络打印机的控制方法，其选择性地可操作在激活模式和比在该激活模式中消耗较少的功率的休眠模式中，所述网络打印机在通信网络上与外部设备通信，所述方法包括：在激活模式中从所述外部设备接收分组数据；如果所述分组数据在预定时间没有接收分组数据，则将所述网络打印机转换到休眠模式；以及在休眠模式中从所述外部设备接收分组数据并且确定是否所述分组数据能够在休眠模式中处理。
本发明总的发明构思的前面和/或其它方面和实用性通过提供一种接口卡的控制方法来实现。所述接口卡包括非易失性存储器，其存储用于在激活模式中操作的处理器可执行的指令和用于在休眠模式中操作的处理器可执行的指令，所述方法包括：接受从外部设备提供的分组数据；以及将来自所述非易失性存储器的所述休眠模式指令加载到第一易失性存储器，并且如果在激活模式的预定时间中没有接收所述分组数据，则去除向非易失性存储器供电。
本发明总的发明构思的前面和/或其它方面和实用性通过提供网络接口系统来实现。该网络接口系统包括：接口电路，用于响应任何的一组数据分组执行处理指令；外部电路，其被耦合到接口电路，以便对其提供其他可执行的处理指令，由此响应由所述接口电路接收的所述组的数据分组外的数据分组的确定。
附图说明
本发明总的发明构思的这些和/或其它方面根据以下结合附图对实施例的描述，将变得更清楚和更易于理解，在附图中：
图1是图示传统的的接口卡的配置的框图；
图2是图示根据本发明总的发明构思的示范性实施例的接口卡的配置的框图；
图3是一种图示根据本发明总的发明构思的示范性实施例转换为休眠模式的流程图；
图4是图示根据本发明总的发明构思的示范性实施例的休眠模式中的分组数据的流程图；以及
图5A和5B是图示采用根据本发明总的发明构思的示范性实施例的接口卡的网络打印机操作的框图。
具体实施方式
现在详细介绍本发明总的发明构思的示范性实施例，它们的例子在附图中图示，其中相同的参考标号始终指相同的元件。下面的说明被提供来如何通过本发明总的发明构思的示范性实施例来实施本发明。这样的描述不旨在将发明的原理限制于所描述的示范性实施例。
参照图2，图2示出了根据本发明的示范性实施例的网络设备(如网络打印机)的一种接口卡200。该示范性接口卡200包括：发射机-接收机212、以太网控制器214、CPU 216、第一易失性存储器218、电源220、非易失性存储器230以及第二易失性存储器22。应当理解，尽管所说明的和描述的示范性配置关注于以太网网络配置，但是本发明的原理不限于此，并且其它网络协议旨在落入本发明总的发明构思的精神和范围。
在该总的发明构思的某些实施例中，发射机-接收机212、以太网控制器214、CPU216、第一易失性存储器218以及电源220形成接口电路，并且可以被提供为SOC210。非易失性存储器230以及第二易失性存储器232可以作为外部电路240的一部分提供。
安装在接口电路SOC210中的第一易失性存储器218可以是具有足够容量存储数据和一组执行某些备用操作的处理器可执行的指令的小容量易失性存储器系统，并且安装在外部电路240的第二易失性存储器232可以是具有足够容量以满足在正常激活模式操作期间接口卡200的存储器需求的大容量易失性存储器系统。然而，其它按照本发明总的发明构思满足其特定实施要求的存储器配置也是可行的。
该发射机-接收机212实施网络物理层以及，因此接收从外部设备经由该网络提供的分组数据，并且将该分组数据输出到可以实现网络数据链路层的以太网控制器214。
以太网控制器214处理输入的分组数据并且将其存储在该第一易失性存储器218。该CPU216经由网络协议的软件协议堆栈(如通过传输控制协议/因特网协议TCP/IP依从(compliant)堆栈等)处理被存储在第一易失性存储器218的分组数据。
在图2中，CPU216和以太网控制器214在此被描述为执行接口卡200的各种的单独的操作的功能性的组件。然而，CPU216以及以太网控制器214可以被组合来形成接口卡控制器，并且当在此使用时术语“控制器”是指CPU216和以太网控制器214的结合的功能，不管该组件是否被物理地组合。
根据接口卡200的操作模式该电源220提供或控制到外部电路240(包括非易失性存储器230和第二易失性存储器232)的驱动功率。该电源220可以是从与接口卡210连接的总线(未图示)得到电力的独立(self-contained)电源，或者可以是当激活模式有效时选择性地诸如从总线(未示出)施加功率的开关设备。
该非易失性存储器230和存储在其中的处理器可执行的指令形成激活模式固件和休眠模式固件，因为非易失性存储器230存储用于激活模式操作和休眠模式操作两者的可执行的指令。该非易失性存储器230可以通过任何的非易失性存储系统实现，如只读存储器(ROM)或快闪存储器。
激活模式固件可以包括在激活模式中执行网络接口操作的处理器代码，例如，在诸如网络打印机之类的网络设备中处理诸如打印分组数据的分组数据。该激活模式固件可以包括调度模块，用于断定该发射机-接收机214是否在预定时间段内已经接收了任何的分组数据。
休眠模式固件可以包括通过加载到接口电路SOC 210的第一易失性存储器218的、处理在该休眠模式中执行网络接口操作的处理器代码。在本发明总的发明构思的某些实施例中，该休眠模式固件是致密的固件而无需操作系统(OS)。
该休眠模式固件可以包括分组分析模块，用于分析由发射机-接收机214接收的分组数据是否包含可以在休眠模式中被处理的依从协议(protocol-compliant)的有效负荷；协议模块，用于在该休眠模式中处理分组数据；以及激活模式转换模块，用于将网卡200从休眠模式转换到激活模式，使得该分组数据响应于分组分析模块的分析结果而可在激活模式被处理。
参照图2和3，将描述该示范性接口卡200在激活模式中的操作。
如上所述，激活模式是其中接口卡200运行到其全部能力(fullcapability)的操作模式。在激活模式中，该驱动功率由电源220提供给在该外部电路240中的非易失性存储器230及第二易失性存储器232。在激活模式中，该示范性接口卡200的所有组件被加电并且可操作。在转换为激活模式时，被存储在非易失性存储器230的激活模式固件的指令被加载到第二易失性存储器232并且由那里的CPU216执行。接着，该接口卡200根据该激活模式固件正常地运行(操作S302)。
该发射机-接收机212从连接到网络的外部设备接收数据的分组，并且输出该分组数据到以太网控制器214。该以太网控制器214处理输入的分组数据，诸如执行用于接口卡200的介质访问控制，并且将有关数据传输到第一易失性存储器218。CPU216按照该软件协议堆栈，诸如该IP和TCP依从协议堆栈，处理被存储在第一易失性存储器218中的分组数据。
如果该发射机-接收机212某段时间不接收分组数据，则调度模块被激活(操作S304)。在本发明总的发明构思的某些实施例中，经过自其示例的预定时间之后，调度模块可以将接口卡200转换为休眠模式，和/或可以确定休眠模式是否已经通过某些其它机制(诸如通过在适当地格式化数据分组中接收的用户命令)激活。接着，如果在预定时间间隔之后确定接口卡200处于休眠模式(操作S306)，则接口卡200从非易失性存储器230检索休眠模式指令代码，并且将该代码加载到第一易失性存储器218，去除由电源220提供到外部电路240(例如非易失性存储器230及第二易失性存储器232)的驱动功率，并且将CPU216的控制传输到休眠模式固件，以便完成到休眠模式的转换(操作S302).
然而，如果确定接口卡200不处于休眠模式(操作S306)，则接口卡210继续在激活模式中正常地操作(操作S302)。
现在参照图2和4，描述在休眠模式中的接口卡200的操作。
如上所述，该休眠模式是其中要求最小功耗的操作模式，由此，操作被限于最小限度的处理，例如响应于诸如广播分组数据、多播分组数据等发现分组数据，通知外部设备接口卡200处于备用状态。
该发射机-接收机212接收从连接到网络的外部设备提供的分组数据(操作S402)，并且输出该分组数据到以太网控制器214。该以太网控制器214处理输入的分组数据，并且将处理的分组数据存储在第一易失性存储器218的数据部分(部分S404)。
在本发明总的发明构思的某些实施例中，CPU216执行被存储在第一易失性存储器218的分组分析模块以便分析接收什么类型的分组数据并且确定是否能够以休眠模式处理分组数据(操作S406)。本发明总的发明构思不限于可以休眠模式处理的分组数据的类型，在此，这样的限制主要地由第一易失性存储器218的大小、为处理任何给定的分组数据类型所必需代码的大小、和以给定的操作模式定义可接受的行为所采用的标准确定。
如果确定分组数据能够以休眠模式处理，则该CPU216运行被存储在该第一易失性存储器218的相应的协议模块，并且该协议模块分析分组数据以执行相应的过程(操作S408)。而且，如果要求响应提供该分组数据的外部设备，则CPU216产生应答的分组数据并且发送包含该响应的合适格式的分组(操作S410)。
然而，如果该分组数据不能以休眠模式处理，则该CPU216执行被存储在该第一易失性存储器218的激活模式转换模块以便将接口卡210从休眠模式转换到激活模式(操作S412)。举例来说，如果本发明总的发明构思是在网络打印机中实施，并且来自外部设备的分组数据是打印分组数据，则该CPU216将接口卡210转换为激活模式并且处理该打印分组数据以便被打印。从而，该驱动功率通过电源220被提供给非易失性存储器230和该第二易失性存储器232，该激活模式代码将接着被从非易失性存储器230加载到第二易失性存储器232，并且将CPU216的控制传送到激活模式指令在本发明总的发明构思的某些实施例中，在转换到激活模式的整个过程中打印分组被维持在第一易失性存储器218，此时，被存储在第二易失性存储器232的激活模式指令被执行以便处理该打印分组数据。
图5A和5B是图示示范性网络设备(具体地，体现本发明总的发明构思方面的网络打印机500)的操作的框图。正如在图5A和5B中所图示的那样，用户的计算装置502通过通信网络510被连接到网络打印机500。出于解释而不是限制的目的，该示范性通信网络将是在TCP/IP因特网协议组下操作的局域网的以太网实现。该网络打印机500包括：打印引擎504，其包括所有硬件和软件，用于打印一页或多页的可打印介质的标记，以及如上所述实现本发明总的发明构思的网络接口卡200。本领域技术人员应该明白，其它网络设备可以在本发明总的发明构思的情况下使用，其中打印引擎504可被实现可应用的网络设备的硬件和软件替代。
在网络打印机500中的示范性接口卡200的休眠模式固件包括可以以休眠模式操作的协议模块。例如，休眠模式固件包括：发现协议模块：诸如用于处理当在网络上搜索网络打印机时由外部设备发送的广播或多播发现分组；分组分析模块；以及激活模式转换模块。
图5图示了当网络打印机500的接口卡200处于休眠模式时，如果主机计算装置502发送广播或多播发现分组，则用于处理该分组数据的操作。响应接口卡200的发射机-接收机212接收任何类型的分组数据，该分组分析模块确定该分组数据是否属于一组能够以休眠模式处理的分组数据。在发现分组数据是能够以休眠模式处理的分组数据的组中的情形中，该示范性实施例确定它能够以休眠模式处理发现分组数据，并且执行发现协议模块以便处理发现分组数据。按照本示范性实施例，发现协议模块产生应答的分组数据以便通过网络510发送到主机502，使得在那里的用户可以操作网络打印装置500打印。
图5B图示了这样的操作，如果主机504发送打印分组数据以示范性网络打印机500的接口卡200的休眠模式打印，则处理该分组数据。
如果接口卡200的发射机-接收机212接收打印分组数据，则分组分析模块确定是否分组数据能够以休眠模式处理。然而，在这种情况下，该打印分组数据不能以休眠模式处理，并且该网络打印机500，诸如通过上述的示范性处理，从休眠模式转换为激活模式。一旦处在激活模式，则打印机接收的打印分组数据。
如上所述，本发明总的发明构思比起现有技术的其它接口卡能够在休眠模式中减少功率消耗。
而且，本发明总的发明构思在无论何时必须处理分组时，都能够避免花费不必要的时间用于转换到激活模式并且加载激活模式指令代码，因为本发明总的发明构思允许某些分组数据以休眠模式处理。
尽管已经展示和描述了本发明总的发明构思的几个实施例，但是本领域技术人员应理解，在不偏离本发明总的发明构思的原理和精神的情况下，可以进行变化，本发明总的发明构思的范围不是由如上所述的描述定义，而是由权利要求书和它们完全等效的范围确定。

Claims (26)

1.一种用于与外部设备通信的接口卡，所述接口卡包括：
电源；
非易失性存储器，用于存储用于激活模式操作的处理器可执行的指令，和存储用于休眠模式操作的处理器可执行的指令；
第一易失性存储器，其在休眠模式中被供电；
发射机-接收机，用于发送分组数据到外部设备和从所述外部设备接收分组数据；以及
控制器，用于响应于发射机-接收机在激活模式操作期间的预定时间没有接收分组数据而将存储在该非易失性存储器的休眠模式指令加载到第一易失性存储器并将该接口卡转换为休眠模式，所述控制器在完成所述转换到休眠模式时仅仅执行用于被存储在所述第一易失性存储器的休眠模式操作的指令。
2.如权利要求1所述的接口卡，其中所述发射机-接收机、所述控制器和所述第一易失性存储器以单个主体成形为芯片上系统。
3.如权利要求2所述的接口卡，其中所述控制器控制电源从除所述芯片上系统之外的所述处于休眠模式中的接口卡的所有组件中去除电力。
4.如权利要求1所述的接口卡，其中该控制器控制该电源以便从处于休眠模式的非易失性存储器中去除电力。
5.如权利要求4所述的接口卡，还包括第二易失性存储器，
其中所述控制器控制所述电源向处于激活模式的大容量易失性存储器供电，并从处于休眠模式的第二易失性存储器中去除电力。
6.如权利要求4所述的接口卡，其中所述第一易失性存储器包括在休眠模式中被刷新的部分。
7.如权利要求1所述的接口卡，其中所述休眠模式指令包括分组分析模块，用于分析发射机-接收机接收的分组数据是否是能够以休眠模式处理的协议。
8.如权利要求7所述的接口卡，其中该休眠模式指令还包括协议模块，用于在该休眠模式中处理分组数据，以及激活模式转换模块，用于响应于分组分析模块的分析结果将所述接口卡转换到所述激活模式。
9.一种网络打印机包括：
打印引擎；以及
接口卡，用于与外部设备通信；
所述接口卡包括：
电源；
第一易失性存储器；
非易失性存储器，其具有存储在其中的形成激活模式固件以及休眠模式固件的处理器-可执行指令代码；
发射机-接收机，其将分组数据发送到所述外部设备并且从所述外部设备接收分组数据；以及
控制器，其将休眠模式固件的指令代码从所述非易失性存储器加载到第一易失性存储器，并且控制所述电源以中断向非易失性存储器的供电，如果所述发射机-接收机在激活模式的预定时间没有接收分组数据，则所述控制器将所述接口卡转换到所述休眠模式。
10.如权利要求9所述的网络打印机，其中该控制器分析从所述外部设备接收的分组数据是否是能够以休眠模式处理的协议。
11.如权利要求10所述的网络打印机，其中如果所述接收的分组数据是发现分组数据，则所述控制器解释所述发现分组数据以便在休眠模式中响应。
12.如权利要求11所述的网络打印机，其中所述发现分组数据包括广播分组数据和多播分组数据中的一个。
13.如权利要求10所述的网络打印机，其中如果接收的分组数据是打印分组数据，则所述控制器将所述接口卡转换到激活模式。
14.一种网络打印机的控制方法，其选择性地可操作在激活模式和比在该激活模式消耗较少功率的休眠模式，所述网络打印机在通信网络上与外部设备通信，所述方法包括：
在激活模式中从所述外部设备接收分组数据；
如果在预定时间没有接收分组数据，则将所述网络打印机转换到休眠模式；以及
在休眠模式从所述外部设备接收分组数据并且确定是否所述分组数据能够以休眠模式处理。
15.如权利要求14所述的网络打印机的控制方法，还包括：
分析在所述休眠模式中接收的分组数据，并且如果分组数据能够以休眠模式处理，则执行与在相应的协议模块中的协议对应的操作。
16.如权利要求15所述的网络打印机的控制方法，还包括：
产生应答的分组数据，并且如果在执行对应于所述协议的操作之后请求对分组数据响应，则发送所述应答的分组数据。
17.如权利要求14所述的网络打印机的控制方法，还包括：
如果在休眠模式中从外部设备接收打印分组数据，则将所述网络打印机转换到所述激活模式。
18.如权利要求17所述的网络打印机的控制方法，其中将所述网络打印机转换到所述激活模式包括向非易失性存储器以及易失性存储器供电。
19.如权利要求18所述的网络打印机的控制方法，还包括：
在供电之后将来自所述非易失性存储器的激活模式指令存储在所述易失性存储器中。
20.一种接口卡的控制方法，所述接口卡包括非易失性存储器，其存储用于在激活模式中操作的处理器可执行的指令和用于在休眠模式中操作的处理器可执行的指令，所述方法包括：
接受从外部设备提供的分组数据；以及
将来自所述非易失性存储器的所述休眠模式指令加载到第一易失性存储器，并且如果在激活模式的预定时间没有接收所述分组数据，则去除向非易失性存储器的供电。
21.一种网络接口系统，包括：
接口电路，用于响应于任何的一组数据分组的接收执行处理指令；以及
外部电路，其被耦合到接口电路，以便对其提供其他可执行的处理指令，由此响应于由所述接口电路接收的所述组的数据分组外的数据分组的确定。
22.如权利要求21所述的网络接口系统，还包括：
电源，其选择性地由所述接口电路可操作为供电状态和电力去除状态，所述电源被电耦接到所述外部电路，以便分别响应于供电状态或电力去除状态而向其供电或从其去除电力。
23.如权利要求22所述的网络接口系统，其中所述外部电路包括非易失性存储器，在其中存储所述处理指令和其它处理指令。
24.如权利要求23所述的网络接口系统，其中所述接口电路包括第一易失性存储器，所述其它处理指令包括例行程序，当由接口电路执行时，确定在预定时间间隔没有接收数据分组，响应于此，将处理指令从非易失性存储器加载到第一易失性存储器，并且随后将该电源操作为电力去除状态。
25.如权利要求23所述的网络接口系统，其中所述外部电路包括第二易失性存储器，所述处理指令包括例行程序，当由接口电路执行时，确定由所述接口电路接收的所述数据分组未在所述数据分组的组中，响应于此，将所述电源操作为供电状态，并且随后将来自所述非易失性存储器的所述其它处理指令加载到第二易失性存储器。
26.如权利要求22所述的网络接口系统，其中所述处理指令包括例行程序，用于当由所述接口电路执行时，在所述电源处于电力去除状态时，响应于发现数据分组而产生发送到外部设备的响应分组。
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