CN101369948B - 一种实现低功耗的通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现低功耗的通信系统，该系统中的主模块和从属模块之间使用单总线连接，从属模块接收主模块发送的关闭命令，关闭内部不需要工作的部分，主模块在发送关闭命令后也关闭自身内部不工作的部分。应用本发明，可以在节省IO口资源的情况下，一个模块只关闭其中一部分，简便的实现降低系统功耗。

Description

一种实现低功耗的通信系统

技术领域

本发明涉及通信技术，特别涉及一种实现低功耗的通信系统。

背景技术

在能源紧张的今天，实现低功耗已经成为通信设备设计中优先考虑的问题之一，其常用的手段是关断通信设备中不工作的模块的电源。但是这种方式在某些情况下并不适用，下面以移动通话终端为例简要说明。

图1为现有技术移动通话终端中主控模块和增强型数据速率GSM演进技术(EDGE，Enhanced Data Rate for GSM Evolution)模块所组成系统的结构示意图，其中主控模块为移动通话终端中的总控制模块。主控模块中包括：第一通信输入/输出(I/O，Input/Output)口101-A和第一控制单元101-D。EDGE模块中包括：第二通信I/O口102-A、外部通信单元102-C和第二控制单元102-D。

当EDGE模块的外部通信单元102-C从基站侦测到有通话时，由第二控制单元102-D控制第二通信I/O口102-A与主控模块的第一通信I/O口101-A执行通话数据交互；当通话结束后，外部通信单元102-C继续保持从基站侦测是否有通话的工作状态。

可见无论当前是否有通话，该EDGE模块中的外部通信单元102-C都必须保持工作状态，如果关断EDGE模块的供电，将无法从基站侦测是否有新的通话，但如果不关断EDGE模块的供电，第一通信I/O口101-A和第二通信I/O口102-A将仍然保持通信状态时的一部分操作，增大系统功耗。以上述第一通信I/O口101-A和第二通信I/O口102-A为串行外围设备接口(SPI，Serial Peripheral Interface)为例，两I/O口之间通过四根线连接，分别为主设备数据输出/从设备数据输入、主设备数据输入/从设备数据输出、时钟信号和片选信号。当通话结束后，上述主设备数据输出/从设备数据输入、主设备数据输入/从设备数据输出将停止数据交互，但时钟信号和片选信号仍然正常工作，增大了系统功耗。

以上仅以移动通话终端中的EDGE模块为例，实际通信系统的结构可以概括为由主模块(相当于上述主控模块)和从属模块(相当于上述EDGE模块)组成，从属模块的个数可以为一个以上，各个从属模块中都可能存在某些时候其内部的一部分需要工作、但另一部分不需要工作的情况。

申请号为200610109197.8的申请“具有多信道省电和唤醒的数据通信系统和方法”公开了关闭模块中某一部分无需工作的电路以降低功耗的解决方案，图2为该方案的电路结构示意图，100a和200a分别为主机和客户端。主机100a和客户端200a之间存在用于传输数据的数据信道55，主机100a中的信号检测器60和数据发送单元70分别完成正常数据收发功能，而客户端200a中的数据接收单元80和唤醒发送单元50分别完成正常数据收发功能。为了实现降低功耗的目的，该方案在主机100a和客户端200a之间增加了一个选通信道15，并相应在主机100a中增加了选通发送单元10，在客户端200a中增加了选通接收单元30和信号检测器20。

进入省电模式包括以下步骤：当选通发送单元10通过选通信道15向选通接收单元30发送选通信号后，数据发送单元70通过数据信道55向数据接收单元80发送省电标识符，客户端200a接收到省电标识符后接通信号检测器20；信号检测器20检测到选通信道15被置为高阻态后，将输出的选通检测信号STB_SD_Y由逻辑高电平转换为逻辑低电平，响应于选通检测信号STB_SD_Y的下降沿，选通接收单元30和数据接收单元80被关断。

虽然上述技术方案给出了针对一个模块只关断其中一部分以降低功耗的解决方案，但是通信系统中往往出现一个主机控制多个客户端的情况，这时如果利用该技术方案，将针对每一个客户端分别增加一个选通信道、并在主机100a和客户端200a中分别增加相应的配合选通信道使用的器件，形成如图3所示的结构，这样增加的多个选通信道将消耗主机上的较多I/O口资源。另一方面，在一个主机控制多个客户端时，主机发送的省电标识符应当指示针对的是哪一个客户端，通常这种情况将使用不同的数据组合来标识不同的客户端，由于增加的选通信道仅能使用简单的高低电平来表示逻辑1和0，当连续高电平出现时，无法识别该连续高电平代表几个逻辑1，当连续低电平出现时也会有相同的问题，因此省电标识符只能通过数据信道发送，即为了实现降低功耗的目的，必须要求选通信道和数据信道同时参与，实现过程较繁琐。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种实现低功耗的通信系统，可以在节省IO口资源的情况下，一个模块只关断其中一部分，简便的实现降低系统功耗。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种实现低功耗的通信系统，包括一个主模块和一个以上从属模块，其中主模块中包括第一通用端口、第一控制单元和一个以上、且分别与每个从属模块对应的第一通信端口；每个从属模块中包括第二通用端口、第二通信端口和第二控制单元；每个第一通信端口与对应从属模块的第二通信端口在通信状态下进行数据交互；其特征在于，主模块中的第一通用端口通过单总线分别与每个从属模块中的第二通用端口连接；

所述第一控制单元，控制第一通用端口通过单总线发送由从属模块标识符和关闭标识符组成的关闭命令，关闭与从属模块标识符所代表的从属模块对应的第一通信端口；当第一通用端口接收到唤醒命令时，第一控制单元启动唤醒命令中的从属模块标识符所代表的从属模块对应的第一通信端口；

在每个从属模块中，第二控制单元识别出第二通用端口接收的关闭命令中的从属模块标识符代表自身所属的从属模块时，关闭第二通信端口；控制第二通用端口通过单总线向第一通用端口发送由自身所属从属模块标识符和唤醒标识符组成的唤醒命令，并启动第二通信端口。

可见，本发明实现低功耗的系统中，通过在单总线上传输关闭命令和唤醒命令，可以使主模块和从属模块关闭内部的部分单元，实现降低功耗的目的。并且一方面，本发明利用单总线传输关闭或唤醒命令，只需使用主模块中的一个通用端口，就可以实现与一个以上从属模块的通用端口连接，节省了主模块的I/O口资源；另一方面，由于单总线协议规定了时序与数据传输的严格关系，使得基于该单总线就可以发送标识不同从属模块的标识符，而无需利用数据传输线路传输这些标识符，这样就使得在执行关闭或唤醒操作时，只利用单总线就可以实现，而无需数据传输线路的配合，实现较为简单。

附图说明

图1为现有技术移动通话终端中主控模块和EDGE模块所组成系统的结构示意图；

图2为现有技术中一种实现系统低功耗的电路结构示意图；

图3为依照图2所示结构，构成的一个主机控制多个客户端时的系统结构示意图；

图4为本发明实现低功耗的通信系统结构示意图；

图5为本发明实现低功耗的系统中，主模块中的第一通用端口和从属模块中的第二通用端口的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图4为本发明实现低功耗的通信系统结构示意图，该系统中包括主模块401、第一从属模块402和第二从属模块403。虽然图4中示出了两个从属模块，但这仅是一种具体的示例，实际应用中从属模块的个数可以大于两个。主模块401与各个从属模块之间的连接关系均相同，下面仅以第一从属模块402为例说明。

主模块401中的第一通信I/O口401-A1，通过普通通信数据线与第一从属模块402中的第二通信I/O口402-A连接，在通信状态下交互通信数据。上述部分与通常情况下的功能是相同的，这里不再赘述。

关键在于，主控模块401中的第一通用I/O口401-B，通过单总线(1-wire)与第一从属模块402中的第二通用I/O口402-B连接，用于发送关闭命令或接收第一从属模块402发送的唤醒命令。上述通用I/O口，为通常情况下模块都会具有、但实际未使用的保留端口。

在本实施例中，可以预先设定关闭命令的格式为数据组，包括从属模块标识字段和命令标识字段，其中在从属模块标识字段，一种数字组合将唯一标识关闭命令针对哪一个从属模块，命令标识字段通过约定的数字或组合标识当前需要执行的操作为关闭。同样地，也可以定义唤醒命令的格式为数据组，包括从属模块标识字段和命令标识字段，其中在从属模块标识字段，一种数字组合将唯一标识唤醒命令来自于哪一个从属模块，命令标识字段通过约定的数字或组合标识当前需要执行的操作为唤醒。

上述第一通用I/O口401-B和第二通用I/O口402-B之间连接的单总线，为保证数据传输的完整性，其通信模式遵循已有的通信协议如下：

1)信号类型包括：复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0和读1。

2)使用单总线的设备上电后，执行初始化序列，具体包括：首先主机通过拉低总线480us产生复位脉冲；其次主机释放总线，从机通过拉低总线60至240us产生应答脉冲，向主机表明自身处于总线上、且数据交互准备工作就绪。

3)在写时隙期间，主机向从机写入数据，在读时隙期间，主机读入来自从机的数据，每个时隙的传输只代表一位数据，通过多个时隙连续传输的数据组低位在前，高位在后。

4)所有写时隙至少需要60us，且在两次独立的写时隙之间至少需要1us的恢复时间；

在写时隙中主机端写1的方式：主机在拉低总线发起写时隙后，接着必须在15us之内释放总线，由外接上拉电阻将总线拉至高电平；在写时隙中主机端写0的方式：在主机拉低总线发起写时隙后，只需在整个时隙期间保持总线低电平即可；

在从机端，写时隙起始后的15至60us时间内，从机采集总线电平状态，如果采样为高电平，则写入逻辑1，如果采用为低电平，则写入逻辑0。

5)所有读时隙至少需要60us，且在两次独立的读时隙之间至少需要1us的恢复时间；每个读时隙都由主机发起，通过至少拉低总线1us实现，在主机发起读时隙之后从机才开始在总线上发送逻辑0或1；从机发出的数据在读时隙起始之后保持有效时间15us，因而主机在读时隙起始后的15us之内采样总线状态，如果采样为高电平，则读入逻辑1，如果采样为低电平，则读入逻辑0。

基于单总线的连接方式，主模块401的第一通用I/O口401-B和第一从属模块402的第二通用I/O口402-B的内部结构可以如图5所示，其中第一通用I/O口401-B中包括第一接收子单元(Rx表示)和第一发送子单元(Tx表示)，第二通用I/O口402-B中包括第二接收子单元(Rx表示)和第二发送子单元(Tx表示)。主模块401中设置的强上拉电路，用于主模块401产生写时隙和读时隙时拉低总线使用，而单总线上设置的上拉电阻用于总线被释放时将总线拉至高电平，拉低或释放总线的具体实现与通常情况下的没有区别，这里不再赘述。

基于上述图5所示的通用I/O口的内部结构，主模块401中的第一控制单元401-D中可以包括：第一控制子单元和第一执行子单元。

第一控制子单元，控制第一通用I/O口401-B中的第一发送子单元产生连续写时隙、和在连续写时隙结束之后产生连续读时隙。第一通用I/O口401-B中的第一发送子单元在所述写时隙中通过单总线发送由从属模块标识符和关闭标识符组成的关闭命令。在本实施例中，上述从属模块标识符代表就是第一从属模块402。

在本实施例中，第一控制单元401-D中的第一控制子单元在控制第一通用I/O口401-B产生连续写时隙时，以产生的写时隙能够发送完预先设定的关闭命令为准，在连续写时隙之后，即控制第一通用I/O口401-B产生连续的读时隙，以产生的读时隙能够读完预先设定的唤醒命令为准。

第一执行子单元，在所述第一控制子单元控制第一发送子单元发送关闭命令后，关闭从属模块标识符所代表的第一从属模块402对应的第一通信端口401-A，并关闭第一通用I/O口401-B中的第一发送子单元；在第一通用I/O口401-B接收到携带从属模块标识符的唤醒命令时，启动从属模块标识符代表的第一从属模块402对应的第一通信I/O口401-A，并启动第一通用I/O口401-B中第一发送子单元。在本实施例中，上述第一执行子单元在接到关闭命令时，不仅关闭第一通信I/O口401-A，还关闭第一通用I/O口401-B中的第一发送子单元，这是因为在本发明中唤醒由从属模块执行，在发送关闭命令之后，第一通用I/O口401-B中的第一发送子单元没有必要继续工作，因此关闭第一发送子单元，将使得降低功耗的效果更好，当然如果仅关闭第一通信端口401-A，也能达到降低功耗的目的。

进一步地，第一控制单元401-D中还可以包括：第一监测触发子单元，在预定时间内没有监测到由第一通信端口401-A接收第一从属模块402发送的通信数据时，触发所述第一控制子单元控制第一通用I/O口401-B中的第一发送子单元的操作。

第一从属模块402中的第二控制单元402-D中可以包括：第二控制子单元和第二执行子单元。

第二控制子单元，控制第二通用I/O口402-B中的第二发送子单元在连续读时隙中向第一通用I/O口401-B发送由自身所属从属模块标识符和唤醒标识符组成的唤醒命令；控制第二通用I/O口402-B中的第二接收子单元在连续写时隙中接收主模块401发送的关闭命令。

第二执行子单元，识别第二通用I/O口402-B中的第二接收子单元接收的关闭命令中的从属模块标识符代表自身所属的从属模块时，关闭第二通信I/O口402-A，并关闭第二通用I/O口402-B中的第二接收子单元；在所述第二控制子单元控制第二发送子单元发送唤醒命令后，启动第二通信I/O口402-A，并启动第二通用I/O口402-B中的第二接收子单元。同样地，在本实施例中，上述第二执行子单元在接到关闭命令时，不仅关闭第二通信端口402-A，还关闭第二通用I/O口402-B中的第二接收子单元，这是因为在本发明中关闭由主模块执行，在接收关闭命令之后，第二通用I/O口402-B中的第二接收子单元没有必要继续工作，因此关闭第二接收子单元，将使得降低功耗的效果更好，当然如果仅关闭第二通信端口402-A，也能达到降低功耗的目的。

进一步地，第一从属模块402中还可以包括外部通信单元402-C，接收系统外部设备发送的通信数据。在这种情况下，第二控制单元402-D中还可以包括第二监测触发子单元，在所述外部通信单元402-C接收到外部设备发送的通信数据时，触发所述第二控制子单元控制第二通用I/O口402-B中的第二发送子单元的操作。

在本实施例中，关闭某一单元，可以通过软件的方法实现。

通过以上实施例的描述可以看出，本发明实现低功耗的系统中，通过在单总线上按照其通信协议规定的固定时序关系传输关闭命令和唤醒命令，可以使主模块和从属模块关闭内部的部分单元，实现降低功耗的目的。并且一方面，本发明利用单总线传输关闭或唤醒命令，只需使用主模块中的一个通用端口，就可以实现与一个以上从属模块的通用端口连接，节省了主模块的I/O口资源；另一方面，由于单总线协议规定了时序关系与数据传输的严格关系，使得基于该单总线就可以发送标识不同从属模块的标识符，而无需利用数据传输线路传输这些标识符，这样就使得在执行关闭或唤醒操作时，只利用单总线就可以实现，而无需数据传输线路的配合，实现较为简单。

以上所述本发明实现低功耗的系统中，主模块401与各个从属模块之间进行通信状态下的正常数据交互时，可以使用任意通信格式，例如：两线式串行通讯总线(IIC，Inter-Integrated Circuit)、两线式集成电路逻辑总线(IIS，Inter-IC Sound Bus)、串行外围设备接口(SPI，Serial Peripheral Interface)、通用异步接收/发送(UART，Universal Serial Bus)和通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)等。

如果以移动通话终端为应用场景，上述实施例所描述的内容，同样适用于移动通话终端中由应用处理器(AP，Application Processor)和EDGE模块组成的通信系统，其中AP完成主模块的相应功能，EDGE模块完成从属模块的相应功能，应用处理器和EDGE模块之间的普通通信遵循UART通信格式。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种实现低功耗的通信系统，包括一个主模块和一个以上从属模块，其中主模块中包括第一通用端口、第一控制单元和一个以上、且分别与每个从属模块对应的第一通信端口；每个从属模块中包括第二通用端口、第二通信端口和第二控制单元；每个第一通信端口与对应从属模块的第二通信端口在通信状态下进行数据交互；其特征在于，主模块中的第一通用端口通过单总线分别与每个从属模块中的第二通用端口连接；

所述第一控制单元，控制第一通用端口通过单总线发送由从属模块标识符和关闭标识符组成的关闭命令，关闭与从属模块标识符所代表的从属模块对应的第一通信端口；当第一通用端口接收到唤醒命令时，第一控制单元启动唤醒命令中的从属模块标识符所代表的从属模块对应的第一通信端口；

在每个从属模块中，第二控制单元识别出第二通用端口接收的关闭命令中的从属模块标识符代表自身所属的从属模块时，关闭第二通信端口；控制第二通用端口通过单总线向第一通用端口发送由自身所属从属模块标识符和唤醒标识符组成的唤醒命令，并启动第二通信端口。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一通用端口按照单总线的通信协议分别与每个从属模块中的第二通用端口通信。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一通用端口中包括第一接收子单元和第一发送子单元，其中第一发送子单元由所述第一控制单元控制发送所述关闭命令，第一接收子单元接收所述唤醒命令；

所述第二通用端口中包括第二接收子单元和第二发送子单元，其中第二发送子单元由所述第二控制单元控制发送所述唤醒命令，第二接收子单元接收所述关闭命令。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一控制单元包括：第一控制子单元和第一执行子单元；

所述第一控制子单元，控制所述第一发送子单元发送所述关闭命令；

所述第一执行子单元，在所述第一发送子单元发送所述关闭命令后，关闭所述关闭命令中的从属模块标识符所代表的从属模块对应的第一通信端口，并关闭第一发送子单元；在第一接收子单元接收到所述唤醒命令时，启动唤醒命令中的从属模块标识符所代表的从属模块对应的第一通信端口，并启动第一发送子单元。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一控制单元中还包括第一监测触发子单元，在预定时间内没有监测到第一通信端口接收从属模块发送的通信数据时，触发所述第一控制子单元控制所述第一发送子单元发送所述关闭命令。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，在每个从属模块中，第二控制单元包括：第二控制子单元和第二执行子单元；

所述第二控制子单元，控制第二发送子单元发送所述唤醒命令；

所述第二执行子单元，识别出第二接收子单元接收的关闭命令中的从属模块标识符代表自身所属从属模块时，关闭第二通信端口，并关闭第二接收子单元；在所述第二发送子单元发送所述唤醒命令后，第二执行子单元启动第二通信端口，并启动第二接收子单元。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，在每个从属模块中，还包括外部通信单元，接收系统外部设备发送的通信数据；

所述第二控制单元中还包括第二监测触发子单元，在所述外部通信单元接收到外部设备发送的通信数据时，触发所述第二控制子单元控制第二发送子单元发送所述唤醒命令。

8.如权利要求1至7任意一项所述的系统，其特征在于，所述从属模块标识符为唯一标识从属模块的数字组合；所述关闭标识符和唤醒标识符为预设数字或数字组合。

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