CN102821444B - 自动功耗控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动功耗控制方法及系统，在上述方法中，在与USBHUB连接的USB设备为无线终端设备时，通道切换装置接收来自于USBHUB的第一控制信号，其中，第一控制信号用于指示通道切换装置执行通道切换操作；通道切换装置执行通道切换操作，在无线终端设备与USB主设备之间实现连接并传输数据；USBHUB关闭或进入待机状态。根据本发明提供的技术方案，解决了相关技术中连接在USBHUB上的无线终端设备，导致USBHUB始终处于工作状态，耗散大量电能的问题，进而可以达到降低无线上网设备整机功耗的目的。

Description

自动功耗控制方法及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种自动功耗控制方法及系统。
背景技术
现在设计的无线上网设备，例如，移动互联网设备(Mobile Internet Device，简称为MID)、苹果平板电脑(IPAD)、3G上网卡等无线终端设备，其一般都有多个USB接口。在这多个USB接口上，都会采用通用串行总线单项集线器(Universal Serial Bus HUB，简称为USBHUB)芯片进行扩展(有些USBHUB芯片可能集成在主芯片内部)，使其可以连接多个USB设备。以无线网卡为例，其一般是采用USB接口与PC机或笔记本相连，除了有上网功能外，还可以有USB口扩展出具有U盘的功能，或者扩展出USB口，可以连接其他USB设备。又例如MID设备，除了无线上网的功能外，通过USBHUB可以扩展出USB键盘、鼠标、照相机等设备。
采用USBHUB进行USB口扩展，是目前U口扩展的首选方案，其优点在这里不再赘述。但这个方案的一个缺点就是USBHUB的功耗问题，尤其是USBHUB上只有一个USB设备在运行时。由于USB2.0采用广播协议传输数据，即使只使用一个USB口，其他USB口也不能主动关闭，USBHUB始终输出工作激活状态，功耗不能得到降低，而且USBHUB芯片内部集成了一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，主要负责将USBHUB上下行的数据按照USB协议进行处理转发，在运行状态下这个CPU的功耗也是不容忽视的，尤其是采用电池供电的无线上网设备。然而在实际使用中，USBHUB却常常处于只有一个USB设备工作的状态。尤其是在大多数无线上网设备中，U盘或者键盘、鼠标等使用的时候不是很多，数据量也不是很大。USBHUB上的数据流大部分都是无线通讯数据在传送，因此，USBHUB上大部分时间也只有一个无线终端在连接。
很多时候，USBHUB上虽然挂接了很多USB设备，但使用率并不高。例如：挂接在USBHUB上的U盘，在大部分时间是没有数据访问的。还有USB键盘，鼠标等在用户上网观看电影时也很少使用。这些设备虽然使用率不高，但是却要消耗一定的电能；更重要的是，虽然上述USB设备(例如，无线终端设备)不工作，但只要有这些设备连接在USBHUB上，将导致USBHUB始终处于工作状态，耗散大量的电能。
发明内容
针对相关技术中连接在USBHUB上的无线终端设备，导致USBHUB始终处于工作状态，耗散大量电能的问题，本发明提出了一种自动功耗控制方法及系统，以解决上述问题至少之一。
根据本发明的一个方面，提供了一种自动功耗控制方法。
根据本发明的自动功耗控制方法包括：在与USBHUB连接的USB设备为无线终端设备时，通道切换装置接收来自于USBHUB的第一控制信号，其中，第一控制信号用于指示通道切换装置执行通道切换操作；通道切换装置执行通道切换操作，在无线终端设备与USB主设备之间实现连接并传输数据；USBHUB关闭或进入待机状态。
在接收来自于USBHUB的第一控制信号之前，还包括：USBHUB通过检测确定与该USBHUB连接的USB设备为无线终端设备。
上述USB设备进入待机状态之后，还包括：当非无线终端设备的USB设备接入USBHUB时，USBHUB进入激活状态；USBHUB发送第二控制信号，其中，第二控制信号用于指示通道切换装置执行通道切换操作。
上述USBHUB发送第二控制信号之后，还包括：通道切换装置接收来自于USBHUB的第二控制信号；通道切换装置执行通道切换操作，在USB主设备与无线终端设备之间经由USBHUB实现连接，并传输数据。
上述通道切换装置为：USB开关。
根据本发明的另一方面，提供了一种自动功耗控制系统。
根据本发明的自动功耗控制系统包括：通道切换装置和USBHUB；其中，USBHUB包括：发送模块，用于发送第一控制信号，其中，第一控制信号用于指示通道切换装置执行通道切换操作；控制模块，用于控制USBHUB关闭或进入待机状态；通道切换装置，位于USB主设备与USBHUB之间，包括：接收模块，用于在与USBHUB连接的USB设备为无线终端设备时，接收来自于USBHUB的第一控制信号；通道切换模块，用于执行通道切换操作，在无线终端设备与USB主设备之间实现连接并传输数据。
上述USBHUB还包括：确定模块，用于通过检测确定与USBHUB连接的USB设备为无线终端设备。
上述控制模块，还用于在非无线终端设备的USB设备接入USBHUB时，控制USBHUB进入激活状态；发送模块，还用于发送第二控制信号，其中，第二控制信号用于指示通道切换装置执行通道切换操作。
上述接收模块，还用于接收来自于USBHUB的第二控制信号；上述通道切换模块，还用于执行通道切换操作，在USB主设备与无线终端设备之间经由USBHUB实现连接，并传输数据。
上述通道切换装置为：USB开关。
通过本发明，对USBHUB和USB主设备(即USB HOST)的连接进行了改进，在USB通道上增加通道切换装置来控制USB通道的切换，使USB主设备可以直接和无线终端设备连接，并且USBHUB关闭或进入待机状态。解决了相关技术中连接在USBHUB上的无线终端设备，导致USBHUB始终处于工作状态，耗散大量电能的问题，进而可以达到降低无线上网设备整机功耗的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的自动功耗控制系统的结构框图；
图2是根据本发明优选实施例的自动功耗控制系统的结构框图；
图3是根据本发明优选实施例的自动功耗控制系统的结构示意图；
图4是根据本发明实施例的自动功耗控制方法的流程图；
图5是根据本发明优选实施例的自动功耗控制方法的流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1是根据本发明实施例的自动功耗控制系统的结构框图。如图1所示，该自动功耗控制系统主要包括：通道切换装置10和USBHUB 20；
其中，上述USBHUB 20可以进一步包括：发送模块200，用于发送第一控制信号，其中，第一控制信号用于指示通道切换装置执行通道切换操作；控制模块202，用于控制USBHUB关闭或进入待机状态；
其中，通道切换装置10，位于USB主设备与USBHUB 20之间，包括：接收模块100，用于在与USBHUB 20连接的USB设备为无线终端设备时，接收来自于USBHUB 20的第一控制信号；通道切换模块102，用于执行通道切换操作，在无线终端设备与USB主设备之间实现连接并传输数据。
相关技术中，连接在USBHUB上的无线终端设备即使上述不工作，也将导致USBHUB始终处于工作状态，耗散大量的电能。在图1所示的自动功耗控制系统中，USB通道上增加的通道切换装置10，可以使USB HOST直接与无线终端设备连接，同时该系统中的USBHUB关闭或进入待机状态。解决了相关技术中连接在USBHUB上的无线终端设备，导致USBHUB始终处于工作状态，耗散大量电能的问题，进而可以达到降低无线上网设备整机功耗的目的。
优选地，上述USB主设备可以为具有USB HOST功能的PC机、MID、平板电脑、笔记本电脑、有USB HOST功能的芯片。
优选地，上述通道切换装置可以是满足USB2.0数据传输协议的高速USB开关，可以在两个通道内高速切换，其工作时功耗非常小，一般都是微安级的。
优选地，USBHUB可以是具有USBHUB功能的芯片，一般具有2～4个USB下行端口，其内部都集成有CPU，芯片管脚有可供用户定义、使用的GPIO。
优选地，上述无线终端设备可以为无线上网设备中，实现无线上网功能的电路，包括：WCDMA、CDMA2000、WiMAX、LTE等制式接入主芯片及外围电路、电源电路、射频部分电路等可以完成无线数据通讯的电路，采用USB接口和USB HOST进行数据传输。例如，高通公司的WCDMA系列接入芯片和相应的电源电路、射频电路等。
优选地，如图2所示，USBHUB 20还可以包括：确定模块204，与发送模块200相连接，用于通过检测确定与USBHUB连接的USB设备为无线终端设备。
优选地，控制模块202，还用于在非无线终端设备的USB设备接入USBHUB时，控制USBHUB进入激活状态；发送模块200，还用于发送第二控制信号，其中，第二控制信号用于指示通道切换装置执行通道切换操作。
优选地，接收模块100，还用于接收来自于USBHUB的第二控制信号；通道切换模块102，还用于执行通道切换操作，在USB主设备与无线终端设备之间经由USBHUB实现连接，并传输数据。
在优选实施过程中，USBHUB通过USB SWITCH连接到USB主设备。无线终端设备和其他USB设备都连接在USBHUB的下行口。同时，USB SWITCH的另一个通道也并行连接到无线终端上。USBHUB有GPIO口(相当于上述发送模块200)连接到USB SWITCH的通道切换控制引脚(例如，S引脚，相当于上述接收模块100和通道切换模块102)可以控制USB SWITCH的切换。
以下结合图3详细描述上述优选实施方式。
图3是根据本发明优选实施例的自动功耗控制系统的结构示意图。如图3所示，该无线上网设备系统包括：USB主设备、USB SWITCH、USBHUB以及USB设备(图3中示出了无线终端设备、U盘、USB键盘、以及USB其他设备)。
在图3所示的系统中，从USB主设备(USB HOST)输出的USB数据线D+、D-首先连接到USB SWITCH的公共数据线端D+_COM、D～_COM。USB SWITCH是一个两路单刀双掷的开关，其默认状态下公共端和通道一连接，即D+_COM、D-_COM与D1+、D1-导通。此时，D1+、D1-连接USBHUB的上行口，即USBHUB与USB主设备连接。无线终端、U盘等USB设备都是挂接在USBHUB的下行口上。USBHUB监控挂接在下行口上的所有USB终端的数据传送状态。当USBHUB监控到除无线终端外的其他USB设备都没有数据发送时，或其他USB设备被拔出、卸载时，USBHUB的GPIO口输出控制信号到USB SWITCH的S引脚上，控制USB SWITCH将数据通道从D1+、D1-切换到D2+、D2-，然后关闭自己的主要功能，处于低功耗的待机状态下。此时，USB的数据通道变为USB HOST直接和无线终端连接(参见图3所示的虚线部分)，无线终端的数据通讯不会受到影响。此时，由于USBHUB关闭，功耗很低，USB SWITCH本身工作时功耗也很低，相应的整个无线上网设备的功耗也会降低，而且由于无线终端独占一个USB通道，数据传输速率还会提高很多。
当USBHUB其他的下行端口的有USB设备插入或有数据传输请求时，USBHUB将从待机状态中退出，进入工作状态，控制USB SWITCH的GPIO输出控制信号，控制USB SWITCH切换数据通道到USBHUB一侧的通道1，USBHUB重新接管USB的数据发送，USB无线终端的数据将通过USBHUB上传到USB HOST端。这样就可以通过USBHUB来控制USBSWITCH的切换，实现了整个系统的功耗降低，同时提升数据传输速率的方法。
图4是根据本发明实施例的自动功耗控制方法的流程图。如图4所示，该自动功耗控制方法主要包括以下处理：
步骤S402：在与USBHUB连接的USB设备为无线终端设备时，通道切换装置接收来自于USBHUB的第一控制信号，其中，第一控制信号用于指示通道切换装置执行通道切换操作；
步骤S404：通道切换装置执行通道切换操作，在无线终端设备与USB主设备之间实现连接并传输数据；
步骤S406：USBHUB关闭或进入待机状态。
在图4所示的自动功耗控制方法中，在USB通道上增加了通道切换装置，可以使USBHOST直接与无线终端设备连接，同时该系统中的USBHUB关闭或进入待机状态。解决了相关技术中连接在USBHUB上的无线终端设备，导致USBHUB始终处于工作状态，耗散大量电能的问题，进而可以达到降低无线上网设备整机功耗的目的。
优选地，在接收来自于USBHUB的第一控制信号之前，还可以包括：USBHUB通过检测确定与该USBHUB连接的USB设备为无线终端设备。
优选地，在USB设备进入待机状态之后，还可以包括以下处理：
(1)当非无线终端设备的USB设备接入USBHUB时，USBHUB进入激活状态；
(2)USBHUB发送第二控制信号，其中，第二控制信号用于指示通道切换装置执行通道切换操作。
优选地，在USBHUB发送第二控制信号之后，还可以包括以下处理：
(1)通道切换装置接收来自于USBHUB的第二控制信号；
(2)通道切换装置执行通道切换操作，在USB主设备与无线终端设备之间经由USBHUB实现连接，并传输数据。
优选地，上述通道切换装置可以是满足USB2.0数据传输协议的高速USB开关，可以在两个通道内高速切换，其工作时功耗非常小，一般都是微安级的。
在优选实施过程中，如图3所示，USB SWITCH需要设计在USBHUB的前端，USB HOST的数据线先连接到USB SWITCH的公共端D+_COM和D-_COM上。同时，USBHUB有GPIO口可以控制USB SWITCH的切换。当USBHUB判断出，当前的USB设备中只有USB无线终端设备接入时，GPIO输出控制信号，控制USB SWITCH切换。USBHUB停止工作，关闭或进入待机模式下。USB无线终端的数据通过USB SWITCH直接上传到USB HOST。当其他USB设备有数据传送请求时，如果USBHUB是处于待机状态下，则USBHUB可以从待机状态中激活，GPIO口输出控制信号，控制USB SWITCH切换到USBHUB正常工作状态。
以下结合图5进一步描述上述优选实施过程。
图5是根据本发明优选实施例的自动功耗控制方法的流程图。如图5所示，该自动功耗控制方法主要包括以下处理：
步骤S502：无线上网设备系统上电，USB HOST端执行初始化；
步骤S504：USB SWITCH上电后，按照默认状态，USB通道在USBHUB一侧(通道1)。USBHUB及其下行口挂接的USB设备被USB HOST端识别；
步骤S506：USBHUB及其下行口的USB设备正常工作，USB的无线终端通过USBHUB向USB HOST端传输数据；同时USBHUB监控除无线终端外的其他USB设备的状态；
步骤S508：USBHUB判断其他USB设备是否还有数据传输，或其他USB设备被卸载；
步骤S510：当USBHUB判断出当前只有无线终端一个USB设备时，首先其GPIO口输出控制信号到USB SWITCH的S引脚；
步骤S512：USB SWTICH将数据通道从通道1切换到通道2(具体可以参见图3)；然后，USBHUB关闭自身的大部分功能，仅保持功耗极低的待机模式；
当然，USBHUB也可以执行关闭操作。
步骤S514：无线终端设备直接和USB HOST连接，继续传输数据；
步骤S516：USBHUB判断其他USB设备是否有数据传输请求或新的USB设备插入；
步骤S518：当非无线终端设备的USB设备有数据传输请求或接入USBHUB时，USBHUB将从待机状态被唤醒，GPIO输出切换信号到USB SWITCH的S引脚，控制USB SWITCH切换回USB通道1。
从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：(1)可以显著降低系统功耗。例如，USBHUB芯片在工作状态下消耗电流为60～100mA，而其在待机状态下的电流仅仅只需要几毫安。(2)USB SWITCH的体积非常小，而且工艺比较简单，可以将其集成到USBHUB芯片内部，做成一个芯片，这样不会增加PCB面积，却可以增加USBHUB的功能和优势。(3)USB无线终端在USB SWITCH将通道切换到与USB HOST直连的情况下，可以最大限度地利用USB通道带宽，可以提高无线终端的速率。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (6)

1.一种自动功耗控制方法，其特征在于，包括：
在与通用串行总线单项集线器USBHUB连接的通用串行总线USB设备为无线终端设备时，通道切换装置接收来自于USBHUB的第一控制信号，其中，所述第一控制信号用于指示所述通道切换装置执行通道切换操作；
所述通道切换装置执行通道切换操作，在所述无线终端设备与USB主设备之间实现连接并传输数据；
所述USBHUB关闭或进入待机状态，其中，所述USBHUB进入待机状态之后，还包括：
当非无线终端设备的USB设备接入所述USBHUB时，所述USBHUB进入激活状态；
所述USBHUB发送第二控制信号，其中，所述第二控制信号用于指示所述通道切换装置执行通道切换操作；
所述通道切换装置接收来自于所述USBHUB的所述第二控制信号；
所述通道切换装置执行通道切换操作，在所述USB主设备与所述无线终端设备之间经由所述USBHUB实现连接，并传输数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收来自于USBHUB的第一控制信号之前，还包括：
所述USBHUB通过检测确定与该USBHUB连接的USB设备为无线终端设备。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述通道切换装置为：USB开关。
4.一种自动功耗控制系统，其特征在于，包括：通道切换装置和通用串行总线单项集线器USBHUB；
所述USBHUB包括：
发送模块，用于发送第一控制信号，其中，所述第一控制信号用于指示所述通道切换装置执行通道切换操作；
控制模块，用于控制所述USBHUB关闭或进入待机状态；
所述通道切换装置，位于通用串行总线USB主设备与所述USBHUB之间，包括：
接收模块，用于在与所述USBHUB连接的USB设备为无线终端设备时，接收来自于所述USBHUB的所述第一控制信号；
通道切换模块，用于执行通道切换操作，在所述无线终端设备与所述USB主设备之间实现连接并传输数据，其中，所述控制模块，还用于在非无线终端设备的USB设备接入所述USBHUB时，控制所述USBHUB进入激活状态；
所述发送模块，还用于发送第二控制信号，其中，所述第二控制信号用于指示所述通道切换装置执行通道切换操作；
所述接收模块，还用于接收来自于所述USBHUB的所述第二控制信号；
所述通道切换模块，还用于执行通道切换操作，在所述USB主设备与所述无线终端设备之间经由所述USBHUB实现连接，并传输数据。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述USBHUB还包括：
确定模块，用于通过检测确定与所述USBHUB连接的USB设备为无线终端设备。
6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述通道切换装置为：USB开关。
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