CN101938818B - 基于usb的双向唤醒的方法、设备及系统 - Google Patents

基于usb的双向唤醒的方法、设备及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于USB的双向唤醒的方法，包括：第一装置根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并产生唤醒信号；将所述唤醒信号通过USB总线发送至第二装置，以供第二装置检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态。相应地，本发明还提出了一种基于USB的双向唤醒的设备及系统。该系统包括第一装置及第二装置。该第一装置为MID主机，则第二装置为无线模块；或者第一装置为无线模块，第二装置为MID主机。本发明使得MID主机与无线模块可以分别检测USB总线信号，并根据该USB总线信号进行休眠或唤醒，不但实现了MID主机可以唤醒无线模块，而且当MID主机与无线模块均处于休眠状态时，无线模块被触发唤醒后可以通过USB总线唤醒MID主机。

Description

基于USB的双向唤醒的方法、设备及系统
技术领域
本发明涉及移动通讯领域，特别涉及一种基于USB的双向唤醒的方法、设备及系统。
背景技术
MID(Mobile Internet Device，移动互联网设备)首先由英特尔2008年在北京举行的IDF(Intel Developer Forum，英特尔开发者论坛)大会上提出。在英特尔的定义中，MID是一种体积小于笔记电脑，但大于手机的移动互联网装置。MID与UMPC(Ultra-mobile Personal Computer，超级移动个人计算机)类似，同样为便于携带的移动PC(Personal Computer，个人计算机)产品，通过MID，用户可进入互联网，随时享受娱乐、进行信息查询、邮件收发等操作。作为在笔记本电脑和手机之间的新产品形态，其设计思路的核心是将移动多媒体与互联网无缝联结，实现消费者在任何时间和任何地点都可以访问互联网的梦想。
MID的设计目标是兼备笔记本和手机的功能，其CPU主频最高可达1.6GHz，且集成的功能越来越多。例如，除大屏幕液晶显示器、蓝牙、GPS、WIFI和多媒体等功能外，还需实现网络接入、电话和短信功能，因此MID的功耗也越来越高。而MID体积受限，电池容量也受限，所以如何提高MID的使用时间，是所有MID都要面临的严峻问题。
MID通过内置的无线模块实现接入网络、语音和短信功能。随着3G的到来，市场上出现了各种网络制式的无线模块，例如宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access，WCDMA)、码分多址(Code Division MultipleAccess，CDMA)、时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code DivisionMultiple Access，TD-SCDMA)。而这些无线模块普遍采用通用串行总线(Universal Serial BUS，USB)接口与移动上网终端连接，因此MID为了能适配各种制式的无线模块，相应地也采用USB接口与内置的无线模块连接。
一般在MID的应用中，除接入网络、语音和短信功能外，其他的功能不使用时，均可以关掉以达到降低功耗的目的。为了大大降低MID的待机功耗，可以使得MID主机和无线模块通过USB总线实现双向唤醒功能，即MID主机能休眠/唤醒无线模块，当MID需要访问网络、主叫/被叫时，MID主机和无线模块工作；而当MID不需要访问网络、没有电话接入或呼出时，MID主机和无线模块都维持在最小电流情况。
目前的实现双向唤醒功能的方法都是在USB总线接口的基础上，使用多个通用输入输出(General Purpose Input Output，GPIO)控制信号，在USB总线接口两端检测这些控制信号及匹配时序，以实现双向休眠/唤醒。该方法需要使用多个GPIO，不仅占用大量的硬件资源，限制系统实现更多功能，而且软件实现需要检测多个信号时序进行匹配，流程较困难复杂。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于USB的双向唤醒的方法、设备及系统，旨在减少硬件资源，实现第一装置与第二装置之间的双向唤醒。
本发明提供了一种基于USB的双向唤醒的方法，包括以下步骤：
第一装置根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并产生唤醒信号；
将所述唤醒信号通过USB总线发送至第二装置，以供第二装置检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态。
优选地，上述第一装置为MID主机，第二装置为无线模块，所述MID主机被触发的唤醒事件包括：唤醒按键、定时唤醒触发信号或MID唤醒指令。
优选地，上述第一装置为无线模块，第二装置为MID主机，所述无线模块被触发的唤醒事件包括：语音接入/呼出或短信接入/呼出。
优选地，上述唤醒信号表达为：
当第二装置为全速设备时，唤醒信号设置为USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值小于200mV；
当第二装置为低速设备时，唤醒信号设置为USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值大于200mV。
优选地，上述方法还包括以下步骤：
MID主机根据休眠事件触发进入休眠状态，并产生休眠信号；所述休眠事件包括休眠按键、定时休眠触发信号或MID休眠指令；
将所述休眠信号通过USB总线发送至无线模块，以供无线模块检测到USB总线上的休眠信号后，进入休眠状态。
优选地，上述休眠信号表达为：
当第二装置为全速设备时，休眠信号设置为USB总线的正差分信号端D+大于2.0V；负差分信号端D-大于0.8V；
当第二装置为全速设备时，休眠信号设置为USB总线的正差分信号端D-大于2.0V；负差分信号端D+大于0.8V。
本发明又提出了一种基于USB的双向唤醒的设备，包括第一装置，且该第一装置进一步包括：
信号产生模块，用于根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并产生唤醒信号；
发送模块，用于将所述唤醒信号通过USB总线发送至第二装置，以供第二装置检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态。
优选地，上述唤醒信号表达为：
当第二装置为全速设备时，唤醒信号设置为USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值小于200mV；
当第二装置为低速设备时，唤醒信号设置为USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值大于200mV。
本发明又提出了一种基于USB的双向唤醒的系统，包括：
第一装置，用于根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并发送唤醒信号至USB总线；
第二装置，与第一装置通过USB总线连接，用于检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态。
优选地，上述第一装置为MID主机，第二装置为无线模块；所述MID主机被触发的唤醒事件包括：唤醒按键、定时唤醒触发信号或MID唤醒指令。
优选地，上述第一装置为无线模块，第二装置为MID主机；所述无线模块被触发的唤醒事件包括：语音接入/呼出或短信接入/呼出。
优选地，上述MID主机还用于根据休眠事件触发进入休眠状态，并产生休眠信号，通过USB总线发送至无线模块；所述休眠事件包括休眠按键、定时休眠触发信号或MID休眠指令；所述无线模块还用于检测到USB总线上的休眠信号后，进入休眠状态。
本发明使得MID主机与无线模块可以分别检测USB总线信号，并根据该USB总线信号进行休眠或唤醒，不但实现了MID主机可以唤醒无线模块，而且当MID主机与无线模块均处于休眠状态时，无线模块被触发唤醒后可以通过USB总线唤醒MID主机。
附图说明
图1是本发明基于USB的双向唤醒的系统一实施例的结构示意图；
图2是本发明基于USB的双向唤醒的系统一实施例中MID主机与无线模块的连接结构示意图；
图3是本发明基于USB的双向唤醒的设备一实施例的结构示意图；
图4是本发明基于USB的双向唤醒的方法一实施例的流程示意图；
图5是本发明基于USB的双向唤醒的方法一实施例中MID主机的结构示意图；
图6是本发明基于USB的双向唤醒的方法一实施例中MID主机唤醒无线模块的流程示意图；
图7是本发明基于USB的双向唤醒的方法一实施例中无线模块唤醒MID主机的流程示意图；
图8是本发明基于USB的双向唤醒的方法一实施例中无线模块唤醒USB模块的流程示意图；
图9是本发明基于USB的双向唤醒的方法一实施例中MID主机休眠无线模块的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实现了MID(Mobile Internet Devices，移动互联网设备)主机与无线模块之间的双向唤醒。为了能更清楚地理解本发明，首先介绍MID和无线模块的双向唤醒原理：
USB(Universal Serial BUS，通用串行总线)总线2.0协议规定：USB主机与USB系统有相互独立的电源管理系统，USB的系统软件可以与主机的能源管理系统结合共同处理各种电源子件如挂起、唤醒等。而且，USB设备应用特有的电源管理特性可让USB系统软件控制其电源管理。
所有的USB设备都必须能支持挂起状态，并可从任何一个电平状态进入挂起态。当设备发现它们的上行总线上的空闲态持续时间超3.0ms时，它们便进入挂起态。
处在挂起状态的设备，当它的上行端口接收到任何一个非空闲信号时，它的操作将被唤醒。特别地，如果设备的远程唤醒功能被USB系统软件开启时，它将自动发信号给系统来唤醒操作。唤醒信号由主机或设备使用，以使一个挂起的总线段回到活动态。
因此，本发明利用USB总线协议中特有的电源管理方式、挂起和唤醒机制，无需额外的硬件GPIO(General Purpose Input Output，通用输入输出)资源，而通过现有的USB总线接口即可实现MID和无线模块之间的双向唤醒。
图1是本发明基于USB的双向唤醒的系统一实施例的结构示意图。
该基于USB的双向唤醒的系统包括：
第一装置10，用于根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并发送唤醒信号至USB总线；
第二装置20，与第一装置10通过USB总线连接，用于检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态。
其中一示例中，第一装置10为MID主机，第二装置20为无线模块。且第一装置10被触发的唤醒事件包括：唤醒按键、定时唤醒触发信号或MID唤醒指令。
另一示例中，第一装置10为无线模块，第二装置20为MID主机。且第一装置10被触发的唤醒事件包括：语音接入/呼出或短信接入/呼出。
其中MID主机与无线模块通过各自包含的USB模块，使用USB总线连接，如图2所示。本发明中，USB总线信号状态定义如表1所示：
表1
在这里需要说明的是，本发明中的MID主机与无线模块对USB总线信号的定义一致。当然，如果MID主机与无线模块对USB总线信号的定义不一致时，则可以通过增加转换模块，将检测到的USB总线信号转换为自己能识别的信号。
另外，MID主机还用于根据休眠事件进入休眠状态时，将发送休眠信号IDLE至USB总线，使得无线模块检测到该休眠信号IDLE后，也进入休眠状态。
本发明使得MID主机与无线模块可以分别检测USB总线信号，并根据该USB总线信号进行休眠或唤醒，不但实现了MID主机可以休眠或唤醒无线模块，而且在MID和无线模块均处于休眠时，无线模块被触发唤醒后可以通过USB总线唤醒MID主机。
图3是本发明基于USB的双向唤醒的设备一实施例的结构示意图。
本实施例基于USB的双向唤醒的设备包括第一装置10，且该第一装置10进一步包括：
信号产生模块101，用于根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并产生唤醒信号；
发送模块102，用于将所述唤醒信号发送至USB总线通过USB总线发送至第二装置，以供第二装置检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态。
检测模块103，用于当第一装置10处于休眠状态、且检测到USB总线上的唤醒信号时，进入唤醒状态。
其中，第一装置可以为MID主机，也可以为无线模块。当MID主机唤醒无线模块时，MID主机中产生的唤醒信号通过发送模块102发送至无线模块，无线模块中的检测模块103检测到MID主机发送的唤醒信号后，进入唤醒状态。当无线模块唤醒MID主机时，无线模块中产生的唤醒信号通过发送模块102发送至MID主机，MID主机中的检测模块103检测到无线模块发送的唤醒信号后，进入唤醒状态。
上述信号产生模块101还用于根据休眠事件触发进入休眠状态，并产生休眠信号；发送模块102还用于将所述休眠信号通过USB总线发送至第二装置20，以供第二装置20检测到USB总线上的休眠信号后，进入休眠状态。该休眠事件包括休眠按键、定时休眠触发信号或MID休眠指令
本发明使得MID主机与无线模块可以分别检测USB总线信号，并根据该USB总线信号进行休眠或唤醒，不但实现了MID主机可以休眠或唤醒无线模块，而且在MID和无线模块均处于休眠时，无线模块被触发唤醒后可以通过USB总线唤醒MID主机。
图4是本发明基于USB的双向唤醒的方法一实施例的流程示意图。
本实施例基于USB的双向唤醒的方法，包括以下步骤：
步骤S10、第一装置10根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并产生唤醒信号；
步骤S11、将所述唤醒信号通过USB总线发送至第二装置20，以供第二装置20检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态。
该唤醒信号K表达为：
当第二装置20为全速设备时，设置USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值小于200mV；
当第二装置20为低速设备时，设置USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值大于200mV。
一示例中，第一装置为MID主机，第二装置为无线模块。其中MID主机的结构如图5所示。该MID主机包括处理器平台、人机接口模块、多媒体模块、存储模块、电源管理模块、USB模块。电源管理模块用于实现MID的开机、关机或充电，并对处理器平台、人机接口模块、多媒体模块、存储模块及USB模块进行休眠或唤醒管理。无线模块包括基带单元、射频单元，用于实现MID的网络接入和语音功能，通过外部无线网络连接到互联网。具体功能包括：搜索无线网络、与无线网络进行信息同步、建立与无线网络之间的语音及数据链路、与无线网络之间进行数据交互等。
参照图6，MID主机唤醒无线模块的流程示意图。
该流程主要包括：
步骤S101、MID主机检测并响应唤醒事件；
该唤醒事件可以为特定的唤醒按键、定时唤醒触发信号或MID唤醒指令等等。MID主机根据唤醒事件的触发进入唤醒状态。
步骤S102、处理器平台进入唤醒状态，恢复为正常工作模式；
首先，处理器平台进入唤醒状态，并置片上外设资源的电源和时钟于正常工作值，由低功耗模式恢复为正常工作模式。
步骤S103、USB模块被唤醒，由挂起态恢复至正常工作态；
步骤S104、通过USB模块发送唤醒信号K至USB总线；
步骤S105、无线模块检测到USB总线上的唤醒信号K后，从低功耗模式恢复至正常工作模式；
步骤S106、处理器平台唤醒外围模块。
处理器平台结合电源管理模块，唤醒外围模块，例如人机接口、多媒体及存储等模块。MID唤醒无线模块过程结束。
另一示例中，第一装置为无线模块，第二装置为MID主机。
参照图7，无线模块唤醒MID主机的流程示意图。
该无线模块唤醒MID主机的流程包括：
步骤S201、无线模块检测并响应唤醒事件；
该唤醒事件为无线模块接收到电话或短信，无线模块响应该唤醒事件，由低功耗模式恢复至正常工作模式；
步骤S202、无线模块发送唤醒信号K至USB总线；
步骤S203、MID主机的USB模块检测到USB总线的唤醒信号K，由挂起态恢复至正常工作态；
步骤S204、USB模块唤醒处理器平台，进入正常工作模式；
USB模块唤醒处理器平台，处理器平台置片上外设资源的电源和时钟于正常工作值，并进入正常工作模式。
步骤S205、处理器平台唤醒外围模块。
处理器平台结合电源管理模块唤醒人机接口、多媒体及存储等外围模块。
在该无线模块唤醒MID过程中，无线模块唤醒MID主机的USB模块为本发明的关键。该USB模块与无线模块内部连接结构如图8所示。USB模块中的USBHOST通过内置的ROOT HUB的端口2级联一个HUB后，在级联HUB的端口1连接无线模块，如图8中的DEVICE。
参照图8，该USB模块与无线模块的唤醒过程示意图。
其中：
t0：无线模块向USB总线发送唤醒信号K时刻；
t1：级联HUB检测到端口1的唤醒信号时刻；
t2：主机控制器ROOT HUB检测到端口1的唤醒时刻；
t3：无线模块停止发送唤醒信号；
t4：级联HUB停止发送唤醒信号；
t5：主机控制器完成唤醒序列操作时刻；
t0至t3为无线模块完成唤醒的时间；t1至t4为级联HUB完成唤醒的时间；t1至t4为ROOT HUB完成唤醒的时间。
(1)无线模块检测到唤醒事件后进入唤醒状态，由低功耗模式切换到正常工作模式，并在t0时刻通过内部的USB模块向USB总线发送唤醒信号K；
(2)MID级联的HUB在t1时刻检测到无线模块的唤醒信号K后，向USBHOST的ROOT HUB反馈唤醒信号K，同时，级联HUB从挂起工作模式向正常工作模式切换；
(3)USB HOST的ROOT HUB在t2时刻检测到级联HUB的唤醒信号后，开始从挂起工作模式向正常工作模式切换；
(4)t5时刻USB HOST的ROOT HUB完成唤醒工作，然后USB HOST向MID发送中断信号，MID处理器平台收到中断信号后，从休眠模式转变为正常工作模式。
在这里需要说明的是，本实施例实施的前提是MID主机与无线模块均处于休眠状态。首先是MID主机进入休眠状态，再通过USB模块发送休眠信号至无线模块，使无线模块也进入休眠状态。
参照图9，MID主机休眠无线模块的流程示意图；
该MID主机与无线模块均进入休眠状态的过程包括：
步骤S301、MID主机检测并响应休眠事件，进入休眠状态；
该休眠事件是特定的休眠按键、定时休眠触发信号、MID休眠指令等。MID主机则根据该休眠事件进入休眠状态。
步骤S302、外围模块进入休眠状态；
MID主机通过处理器与电源管理模块的配合，先将人机接口、多媒体及存储等外围模块进行休眠操作。
步骤S303、MID主机通过USB模块发送休眠信号IDLE至USB总线；
MID主机将该休眠信号IDLE发送至USB总线，且该休眠信号IDLE将持续一定时间(例如，5ms)。
步骤S304、无线模块检测到该休眠信号IDLE后，由正常工作模式切换为低功耗模式；
无线模块检测到USB总线上的休眠信号IDLE、且持续一定时间时，则由正常工作模式切换为低功耗模式。
步骤S305、USB模块进入休眠状态；
步骤S306、处理器平台进入休眠状态。
USB模块进入休眠状态后，处理器平台也开始进入休眠状态，并根据系统性能要求关掉或降低片上外设资源的电源和时钟，使得处理器平台进入深度睡眠模式，消耗最少电流。
本发明使得MID主机与无线模块可以分别检测USB总线信号，并根据该USB总线信号进行休眠或唤醒，不但实现了MID主机可以休眠或唤醒无线模块，而且在MID和无线模块均处于休眠时，无线模块被触发唤醒后可以通过USB总线唤醒MID主机。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于USB的双向唤醒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一装置根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并产生唤醒信号；
将所述唤醒信号通过USB总线发送至第二装置，以供第二装置检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态；
所述第一装置为移动互联网设备MID主机，第二装置为无线模块；或者所述第一装置为无线模块，第二装置为MID主机；
所述唤醒信号表达为：
当第二装置为全速设备时，唤醒信号设置为USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值小于200mV；
当第二装置为低速设备时，唤醒信号设置为USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值大于200mV。
2.根据权利要求1所述的基于USB的双向唤醒的方法，其特征在于，所述MID主机被触发的唤醒事件包括：唤醒按键、定时唤醒触发信号或MID唤醒指令。
3.根据权利要求1所述的基于USB的双向唤醒的方法，其特征在于，所述无线模块被触发的唤醒事件包括：语音接入/呼出或短信接入/呼出。
4.根据权利要求所述2或3的基于USB的双向唤醒的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
MID主机根据休眠事件触发进入休眠状态，并产生休眠信号；所述休眠事件包括休眠按键、定时休眠触发信号或MID休眠指令；
将所述休眠信号通过USB总线发送至无线模块，以供无线模块检测到USB总线上的休眠信号后，进入休眠状态。
5.根据权利要求4所述的基于USB的双向唤醒的方法，其特征在于，所述休眠信号表达为：
当无线模块为全速设备时，休眠信号设置为USB总线的正差分信号端D+大于2.0V；负差分信号端D-大于0.8V；
当无线模块为低速设备时，休眠信号设置为USB总线的正差分信号端D-大于2.0V；负差分信号端D+大于0.8V。
6.一种基于USB的双向唤醒的设备，其特征在于，包括第一装置，所述第一装置为移动互联网设备MID主机或者无线模块；所述第一装置包括：
信号产生模块，用于根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并产生唤醒信号；
发送模块，用于将所述唤醒信号通过USB总线发送至第二装置，以供第二装置检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态；
所述唤醒信号表达为：
当第二装置为全速设备时，唤醒信号设置为USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值小于200mV；
当第二装置为低速设备时，唤醒信号设置为USB总线的正差分信号端D+与负差分信号端D-的差值大于200mV。
7.一种基于USB的双向唤醒的系统，其特征在于，包括：
第一装置，用于根据唤醒事件触发进入唤醒状态，并发送唤醒信号至USB总线；
第二装置，与第一装置通过USB总线连接，用于检测到USB总线上的唤醒信号后，进入唤醒状态；
所述第一装置为移动互联网设备MID主机，第二装置为无线模块；或者所述第一装置为无线模块，第二装置为MID主机。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一装置为MID主机，第二装置为无线模块；所述MID主机被触发的唤醒事件包括：唤醒按键、定时唤醒触发信号或MID唤醒指令。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一装置为无线模块，第二装置为MID主机；所述无线模块被触发的唤醒事件包括：语音接入/呼出或短信接入/呼出。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述MID主机还用于根据休眠事件触发进入休眠状态，并产生休眠信号，通过USB总线发送至无线模块；所述休眠事件包括休眠按键、定时休眠触发信号或MID休眠指令；所述无线模块还用于检测到USB总线上的休眠信号后，进入休眠状态。
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