CN101878636A - 在就绪状态下具有可降低的能耗的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于电子装置(IT)的方法，所述电子装置(IT)能够被控制为至少进入运行状态(OP)和进入运行就绪状态(SBY)，其中主处理单元(HVE)控制运行状态(OP)并且其中预处理单元(VVE)控制就绪状态(SBY)，使得借助于预处理单元(VVE)将主处理单元(HVE)以及将电子装置(IT)的以电路技术实现的功能单元部分地控制为至少进入具有降低的能耗的状态。一个优点在于，通过使用预处理单元(VVE)，在运行情况“运行就绪”下通过预处理单元(VVE)中的预处理器(PPE)的明显降低的能耗以及被控制为进入具有降低的能耗的状态的单元(HVE)的能耗来降低电子装置(IT)的总能耗，并且因此可以更经济地运行。进一步有利的是，能耗的降低仅仅通过电路技术措施来实现，并且不必将实施方案引入到电子装置(IT)的程序中。

Description

在就绪状态下具有可降低的能耗的电子装置
在通信网络中、例如在PSTN中或者在面向分组的内部网或因特网中常常使用有线通信终端设备、比如电话或传真机。这些有线通信终端设备由于通过调制解调器连接到通信网络并且构造有显示和附加的应用以及就绪状态或待机运行而依赖于供电网的大多数情况下连续的能量供应。因此，与移动的、大多数情况下电池驱动的移动通信终端设备不同，有线通信终端设备的能耗的成本由于上升的能耗而不断上升。所述成本上升还适用于所有由公用或专用供电网来供应能量的、大多数情况下受处理器控制的电子装置。
在受处理器控制的电子装置的情况下，目前使用由程序实现的方法，其中在就绪状态下不需要的子系统被控制为不活动，以便降低能耗。在这样的解决方案中，通常设置有调度器，所述调度器获得关于该设备的当前运行状态的认知，并且借助于所述认知将所述设备控制为进入当前状态、也就是说即使在就绪状态下也控制为进入节能模式。这意味着，尤其是在受处理器控制的通信终端设备的情况下，中央处理单元为持续活动的，并且能耗的显著降低被阻止。
本发明所基于的任务在于，构造一种用于受处理器控制的电子装置的方法，利用所述方法可以降低所述电子装置尤其是在就绪状态下的能耗。
根据本发明的方法的主要方面在于，在能够被控制为至少进入运行状态和进入运行就绪状态的电子装置的情况下，主处理单元控制运行状态，并且预处理单元控制就绪状态，使得由预处理单元将主处理单元以及该电子装置的至少部分的功能单元控制为至少进入具有降低的能耗的状态。在就绪状态(SBY)下，由预处理单元监控输入、激活以及通信网络接口单元(KB，SE，USBA，ILAN)并且在所述单元之一处确定转变到运行状态的必要性的指示的情况下，主处理装置以及该电子装置的被控制为进入具有低能耗的状态的以电路技术实现的功能单元被控制为进入没有低能耗的状态。
本发明的主要优点在于，尤其是通过使用预处理器的(尤其是在受处理器控制的装置的情况下)预处理单元，在运行情况“运行就绪”下，通过预处理器的明显降低的能耗、以及通过将主处理单元或主处理器以及该电子装置的部分功能单元(比如显示单元)控制为进入具有降低的能耗的状态来降低该电子装置或通信终端设备的总能耗，并且因此可以更经济地运行。本发明的另一优点在于，能耗的降低仅仅通过电路技术措施来实现，并且因此在现有程序中不必存在关于现有电路技术结构的认识，并且也不必将实施方案引入到用于降低电子装置的能耗的程序或软件中。
有利地，主处理单元被控制为进入具有降低的能耗的状态并且该电子装置的有关的以电子技术实现的功能单元就其是为了维持就绪状态所需的而言被控制为进入具有降低的能耗的状态。在此，可以通过降低主处理单元或主处理器的处理速度或时钟速率或者在功能单元的情况下还通过减小供电电压来实现能耗的降低，尤其是因为以电路技术实现的功能单元也可以由处理器或微处理器来实现。在就绪状态下，可以通过在预处理单元与主处理器或功能单元之间进行符合协议的消息交换来控制主处理器以及所述功能单元。
有利地，能量被控制为从不依赖于供电网的能量产生单元传输到电子装置上。所述能量产生单元有利地被确定尺寸，使得所产生的能量足以给在就绪状态下的该电子装置供应能量，其中所述能量产生单元在就绪状态的初始化时被控制为连接到该电子装置上。这样的能量产生装置例如是具有被适当地确定尺寸的蓄能器的太阳能电池单元或太阳能发电机。太阳能电池单元被确定尺寸，使得可以在没有来自供电网的能量输送的情况下维持通信设备的就绪状态。由于太阳能电池单元也可以被设置为在运行状态下进行能量输送，因此可以进一步降低能量成本。
有利地，可以设置至少一个附加的运行状态和/或就绪状态，其中由主处理单元和预处理单元来控制电子装置，使得给主处理装置和该电子装置的以电路技术实现的功能单元仅仅供应为了实现相应的运行状态或就绪状态所需的能量。通过引入另外的运行状态或就绪状态，能耗可以更加有区别地逐步地与当前所需的运行状态相匹配，并且由此总体上被降低。由此可以引起有区别地降低能量成本。
根据本发明的方法的另外的有利改进方案以及根据本发明的电子装置的扩展方案可以从另外的权利要求中得知。
下面根据绘制的图示进一步阐述本发明及其改进方案。
该图以示意图示出通信设备的部件。在该实施例中，假设：该通信设备由连接到局域网LAN上的因特网电话IT来实现。根据本发明的方法有利于通信网络的所有由至少一个处理器控制的通信终端设备。因特网电话IT具有两个处理单元，即一个预处理单元VVE和一个主处理单元HVE。在该实施例中，预处理器VVE由预处理器PPE来实现，所述预处理器PPE仅仅包含为了在因特网电话IT的运行状态和就绪状态OP、SBY(在业界中也被称为运行模式和待机模式)下进行控制所需的功能。根据本发明，有利地选择如下的预处理器PPE：其具有低能耗，以便在就绪状态SBY下将因特网电话IT的能量需求保持尽可能低。
主处理单元HVE由商业上通用的处理器CPU来实现，所述处理器CPU在其技术特性、比如处理速度和资源管理方面与特因网电话IT在运行状态OP下的需要相协调。针对该实施例假设：在处理器CPU中实现三个主要功能，其中为此所需的程序被存储在ROM存储器ROM中。第一功能是数字信号处理器DSP，其承担传送给局域网LAN和从局域网LAN传送的信号的形成和处理。另一功能实现或控制因特网电话IT的基本功能GF、比如显示器DIS的控制以及关于由局域网LAN以及由电话听筒HS传送的语音信号的电话功能。另一功能被设置用于实现附加的功能ADDF，其中附加的功能例如是性能特征或者特殊显示功能。为了存储数据，在主处理单元HVE中布置有RAM存储器RAM，其中处理器CPU和两个存储器RAM、ROM通过处理器总线PB相连接或通信。
显示单元DIS以及输入单元KB(通常由电话输入键盘以及用于性能特征的按键来实现)通过与处理器总线PB连接的接口IE连接到主处理单元HVE上。在因特网电话IT的情况下，主处理单元HVE包括用于电话听筒HS(通常由电话受话器来实现)的物理连接器(Anschluss)AH以及扬声器LS，其中借助于所述扬声器LS输出呼叫信号或者能够实现免提。此外，传感器单元SE与主处理单元HVE以及预处理器PPE相连接，所述传感器单元SE根据电话听筒HS是挂上的还是未挂上的来将挂机或摘机状态On、Off用信号通知给主处理单元VHE和预处理器PPE。
在运行状态OP下或在运行模式下，通过电源SV给因特网电话IT供应电能，其中电源SV通过220V连接器从供电网EVN获得220V电能。该电源还使供电网EVN的电压与处理器PPE、CPU以及另外的功能单元(图中未示出)的内部所需的电压相匹配。还可以至少部分地给因特网IT供应通过局域网LAN传输的能量(在图中由标有ELAN的箭头来指示)。到局域网LAN的连接通常利用根据插头标准RJ45的LAN插塞式连接器RJ45来进行。在连接在插塞式连接器RJ45之后的网络连接单元ILAN中，由局域网LAN所传送的信号在电流隔离和电匹配之后被传输给预处理器PPE和主处理单元HVE以及反之亦然。
预处理器PPE附加地与蓄能器ES相连接并且通过连接器ASG与太阳能发电机SG相连接。蓄能器ES可以由蓄电池或者由电容器(在业界中也被称为金电容(Gold-cap))来实现。太阳能发电机SG通常由集成到太阳能电池模块中的太阳能电池构成。太阳能发电机SG和蓄能器ES被确定尺寸，使得可以在就绪状态SBY下或在待机模式下给因特网电话IT供应能量至少预先给定的时间。如所阐述的那样，太阳能发电机SG可以像外部单元一样连接到因特网电话IT的连接器ASG上，或者被集成到因特网电话IT的表面中。
为了连接外部设备、比如另外的显示单元，设置有USB接口USBA，所述USB接口USBA与预处理器PPE以及主处理单元HVE相连接(到主处理单元HVE的连接在图中由标有HVE的箭头来指示)。
预处理器PPE监控为了将因特网电话IT控制为进入就绪状态STY和运行状态OP而应当考虑的所有功能或由这些功能传送的信息。尤其是监控如下功能：
-电话听筒是处于挂机状态还是处于摘机状态on、off；
-在预先给定的时间间隔内是否已经有按键被操作；
-信令或信息是否通过接口RJ45、USB之一被传送给因特网电话IT。
在该图中未示出的、在将因特网电话IT控制为进入就绪状态SBY或运行状态OP时可以考虑的其它功能例如是接近传感器或运动检测器，其指示人或人的手指接近或离开因特网电话IT。
原则上，可以由主处理单元HVE或预处理器PPE来执行进入就绪状态或运行状态SBY、OP的控制。有利地由预处理器PPE来进行进入就绪状态或运行状态SBY、OP的控制，因为就绪状态SBY下的控制或监控必须由预处理器PPE进行，并且避免控制从主处理单元HVE到预处理器PPE的花费大的切换以及相反的花费大的切换。
针对该实施例假设：因特网电话IT处于运行状态OP，也就是说，当前正在进行该因特网电话IT与另一因特网电话IT(未示出)的电话通话。这意味着，传感器单元SE用信号通知电话听筒HS的摘机状态off并且也由连接单元ILAN报告：数据分组当前被传送到局域网以及从局域网被传送。在运行状态OP下，通过电源SV从供电网EVN给例如处理器CPU或主处理单元HVE、预处理器PPE以及因特网电话IT的所有其它部件供应能量E。在运行状态OP下，给因特网电话IT的所有电路技术部件以及所有功能供应能量E，并且所有功能(例如性能特征、扬声器等等)都可以被激活或使用。
现在针对该实施例假设：电话通话结束，并且电话听筒HS被挂上。这种状态改变由传感器单元SE作为挂机状态ON报告给预处理器PPE。此外假设：没有另外的电话通话通过局域网LAN被用信号通知给因特网电话IT。局域网LAN的这种状态ZL由在预处理器PPE中所实现的处理单元VE来确定，其中由处理单元VE来检查通过网络连接单元ILAN传送的数据分组是否存在信令、或者语音信息或数据信息。
在由预处理器PPE的处理单元VE确定当前未进行电话通话或者用信号通知另外的电话通话之后，因特网电话IT可以立即或者在预先给定的时间段之后或者在预先给定的时间范围之内被控制为进入就绪状态SBY。所述预先给定的时间段或时间范围可以根据因特网电话IT的用户的使用习惯(比如使用频率、运行时间等等)来选择。因特网电话IT被预处理器PPE控制为从运行状态进入就绪状态SBY、OP，其中就绪状态SBY被有利地实现为使得必须从供电网EVN取得尽可能少的能量E或不必从供电网EVN取得能量E。
这通过如下方式实现：预处理器PPE仅仅承担为了维持就绪状态SBY所需的控制和任务。这意味着，对于维持就绪状态SBY来说不需要的所有电路技术部件都被关闭或者至少被控制为进入具有降低的能耗的状态。通过传送指示就绪状态SBY的状态消息bsy来向主处理单元HVE中的处理器CPU指示：该处理器CPU应当被控制为进入就绪模式或静止模式。在主处理单元HVE中例如可以通过降低输入电压或者供电时钟频率来开始或实现就绪模式。由此可以明显降低主处理单元HVE的能耗。在由预处理器PPE和主处理单元HVE控制就绪状态和运行状态SBY、OP的情况下，通过请求就绪状态或运行状态SBY、OP以及确认所请求的状态的状态消息bsy、op、ack来协调或商定因特网电话IT的状态(在图中由标有bsy、op、ack的箭头来指示)。为了形成和处理状态消息bsy、op、ack，在预处理器PPE中设置有就绪状态/运行状态控制BBC，其中在该实施例中，由就绪状态/运行状态控制BBC来控制预处理器PPE的所有功能。
在由预处理器PPE进行控制的情况下，该预处理器PPE还负责获得被包含在RAM存储器RAM中的程序，为此在使用DRAM存储器的情况下包含有更新单元REFR、即更新控制(在图中由标有refr的箭头来指示)。
由于预处理器PPE如已经说明的那样具有低能耗并且另外的电路技术部件被控制为进入具有低能耗的静止状态或就绪状态SBY，因此因特网电话IT的能耗在就绪状态SBY下被明显降低，这在因特网电话IT在很大的时间范围内具有就绪状态SBY(即在一天或一星期内具有少量的电话通话)的情况下导致明显的节能。由此可以显著更经济地运行因特网电话IT。
如果与太阳能发电机SG一起使用蓄能器ES，则可以针对就绪状态SBY下的因特网电话IT进一步降低或者避免供电网EVN的能耗。在此情况下，太阳能发电机SG和蓄能器ES应被确定尺寸，使得可以在就绪状态SBY下或在待机模式下给因特网电话IT供应能量E′至少预先给定的时间。所述预先给定的时间又取决于因特网电话IT的用户的使用行为、例如在白天/夜晚的使用频率。在确定太阳能发电机SG和蓄能器ES的尺寸时应当考虑：可以以何种规模将太阳能发电机SG集成到因特网电话IT中或者外部太阳能发电机SG是否有利。还应当考虑太阳能发电机SG的经济花费。具有蓄能器ES的太阳能发电机SG在因特网电话IT的运行状态OP期间也可以被用于供应能量，但是这可能将缩短能够由太阳能发电机SG单独给在就绪状态SB下的因特网电话IT供应能量E′的时间段。总体上，通过使用太阳能发电机SG获得供电网EVN的能耗的降低。
在就绪状态SBY下，预处理器PPE监控为了控制因特网电话IT从就绪状态SBY进入运行状态OP而应当考虑的所有功能或由这些功能所指示的信息。这尤其是：
-电话听筒HS是处于摘机状态还是挂机状态on、off；
-在预先给定的时间间隔内是否已经有按键被操作；
-信令或信息是否通过接口RJ45、USB之一被传送给因特网电话IT。
在图中未示出的、在控制因特网电话IT从就绪状态SBY进入运行状态OP时可以考虑的其它功能例如是接近传感器或运动检测器，其指示人或人的手指接近或离开因特网电话IT。
如果所监控的功能之一指示活动或者关于运行状态改变的必要性的指示，则由预处理器PPE通过相应的状态消息bsy、op、ack控制主处理单元HVE再次进入运行状态OP，也就是说，降低能耗的措施被取消。
根据本发明的方法并不限于该实施例，而是可以用在所有如下的受处理器控制的电子设备或装置中：在所述电子设备或装置中设置有运行状态和具有减少的功能的就绪状态SBY，并且就绪状态SBY包括相应电子设备的总使用时间的显著时间份额。这些电子设备或装置尤其是通信网络的所有有线通信终端设备以及传输装置和接入装置、例如通信网络的通信集中器(Verkehrskonzentration)、复用器、以及路由器。

Claims (13)

1.一种用于通信网络(LAN)的电子装置(IT)的方法，所述电子装置(IT)能够被控制为至少进入运行状态(OP)和进入运行就绪状态(SBY)，
-其中主处理单元(HVE)控制所述运行状态(OP)；以及
-其中预处理单元(PPE)控制就绪状态(BSY)，使得借助于所述预处理单元(VVE)将所述主处理单元(HVE)以及所述电子装置(IT)的以电路技术实现的功能单元控制为至少进入具有降低的能耗的状态；
-其中在所述就绪状态(SBY)下，由所述预处理单元(VVE)监控输入、激活、以及通信网络接口单元(KB，SE，USBA，ILAN)；以及
-其中在所述单元(KB，SE，USBA，ILAN)之一处确定关于转变到所述运行状态(OP)的必要性的指示的情况下，主处理装置(HVE)以及所述电子装置(IT)的被控制为进入具有低能耗的状态的以电路技术实现的功能单元被控制为进入没有低能耗的状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
-所述主处理单元(HVE)和预处理单元(VVE)由主处理器(CPU)和预处理器(PPE)来代表；
-所述预处理器(PPE)具有降低的能耗；以及
-所述主处理器(CPU)被控制为进入具有降低的能耗的状态。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
-所述就绪状态(SBY)由所述预处理单元(VVE)和/或由所述主处理单元来识别；以及
-借助于所述预处理单元(VVE)，
--所述主处理单元(HVE)被控制为进入具有降低的能耗的状态；以及
--所述电子装置(IT)的以电子技术实现的功能单元就其是为了维持就绪状态(SBY)所需的而言部分地被控制为进入具有降低的能耗的状态。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，
所述预处理单元(VVE)在一定程度上承担主处理装置(HVE)的为就绪状态(BSY)所需的功能。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，
能量(E′)能够被控制为从不依赖于供电网(VN)的能量产生单元(SG)传输到所述电子装置(IT)上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述能量产生单元(SG)被确定尺寸，使得所生成的能量(E′)足以给在所述就绪状态(SBY)下的所述电子装置(IT)供应能量(E′)，其中所述能量产生单元(SG)在所述就绪状态(SBY)的初始化时被控制为连接到所述电子装置(IT)上。
7.根据权利要求5或6之一所述的方法，其特征在于，
所述能量产生单元(SG)附加地在所述运行状态(OP)下在降低供电网(EVN)的能耗的意义上被控制为连接到所述电子装置(IT)上。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，
设置至少一个附加的运行状态和/或就绪状态，其中由所述主处理单元和预处理单元(HVE，VVE)来控制所述电子装置(IT)，使得给主处理装置(HVE)和所述电子装置(IT)的以电路技术实现的功能单元仅仅供应为了实现相应的运行状态或就绪状态(OP，SBY)所需的能量。
9.一种电子装置，被构造用于执行权利要求1至8中的至少一个的方法步骤。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其特征在于，
所述预处理单元(VVE)由具有低能耗的处理器(PPE)来实现。
11.根据权利要求9或10所述的电子装置，其特征在于，
所述电子装置(IT)由通信网络(LAN)的有线通信终端设备(IT)来实现，并且所述以电路技术实现的功能单元由输入/和显示装置(KB，DIS)、线路接口单元(ILAN)、以及用于连接附加装置的接口单元(USB)、以及激活单元(SE)来实现。
12.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，
激活单元(SE)由用于监控因特网电话IT的电话听筒(HS)的拿起或挂上的单元或者由附加的激活单元、尤其是运动检测器、接近传感器、以及亮度传感器来实现。
13.根据权利要求9至12之一所述的电子装置，该电子装置被构造，使得通过降低受处理器控制的单元(HVE)的时钟频率或者计算能力、通过以电路技术实现的功能单元的不活动控制、以及通过所述单元的至少部分的功能降低来引起能耗的降低。
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