CN103777733B - 电脑装置及通用连接端口模块的供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电脑装置及通用连接端口模块的供电方法。电脑装置包括通用连接端口模块、处理单元以及逻辑扩充单元。通用连接端口模块包括检测单元以及电源开关。检测单元检测通用连接端口模块是否与外部周边设备连接以产生检测信号。当电脑装置于正常状态时，处理单元依据检测信号以得知通用连接端口模块与外部周边设备的连接情况。逻辑扩充单元记录连接情况。当电脑装置由正常状态转换到省电状态时，逻辑扩充单元依据连接情况提供电源开关信号，以使电源开关停止供电给未被外部周边设备连结的通用连接端口模块。

Description

电脑装置及通用连接端口模块的供电方法
技术领域
本发明是有关于一种电脑应用技术，且特别是有关于一种检测通用连接端口模块的连接情况以决定是否供电的电脑装置。
背景技术
当具备通用串行总线(USB)连接端口的电脑系统(如，台式电脑、笔记本电脑、一体成型电脑)在进入关机或休眠状态的时候，电脑系统中的芯片组(例如，南桥芯片)仍然会对这些USB连接端口提供电源(例如，提供5V电压)，以感测周边设备所发出的输入信号，例如鼠标、键盘等外接式人机接口装置(HID)。也就是说，周边设备可以通过USB连接端口受到电脑系统的供电支持，无论电脑系统在何种模式之下。例如，电脑系统在关机或休眠状态时，USB连接端口仍然持续供电给鼠标、键盘等人机接口装置，使用者可以通过USB键盘上的特定按钮或是触动USB鼠标来启动电脑系统或使其恢复到正常状态。
然而，上述作法的缺点便是，电脑系统无论是在关机或待命状态下都必须要在每组USB连接端口上持续提供电源，因此会有耗电问题。举例而言，当电脑系统在休眠状态时，每组USB连接端口还是会耗去500uA(低电源装置)或是2.5mA(高电源装置)的电流，也就是分别耗去2500uW或12.5mW的电功率。并且，现在每个电脑系统上都有许多个USB连接端口，使得微小的耗电量积少成多。此外，电脑系统通常不会具备检测每个USB连接端口是否有连接相对应的人机接口装置的相关机制，也就是无法了解这些USB连接端口的连结情况，导致南桥芯片仅会对所有的USB连接端口提供电源。因此，电脑系统的USB连接端口仍然会发生耗电情形而不自知。
发明内容
本发明提供一种电脑装置及通用连接端口模块的供电方法，此电脑装置会在正常状态下检测并记录各个通用连接端口模块的连接情况，并当电脑装置进入关机或待命状态时停止供电给没有使用的通用连接端口模块，节省电源消耗。
本发明提出一种电脑装置，其包括通用连接端口模块、处理单元以及逻辑扩充单元。通用连接端口模块包括检测单元以及电源开关。检测单元检测通用连接端口模块是否与外部周边设备连接以产生检测信号。电源开关则接收并依据电源开关信号以提供额定电压至通用连接端口模块。处理单元与逻辑扩充单元相互耦接，当电脑装置于正常状态时，处理单元提供所述电源开关信号，依据所述检测信号以得知通用连接端口模块与外部周边设备的连接情况，并控制逻辑扩充单元记录所述连接情况。当电脑装置由正常状态转换到省电状态时，逻辑扩充单元依据所述连接情况提供所述电源开关信号，以使所述电源开关停止供电给未被外部周边设备连结的通用连接端口模块。其中，逻辑扩充单元在电脑装置的省电状态下持续被供电。
于本发明的一实施例中，上述的电脑装置还包括：微处理器，耦接所述处理单元以及所述逻辑扩充单元。微处理器接收检测信号并转而通知处理单元以及逻辑扩充单元有关于通用连接端口模块与外部周边设备的连接情况。当在电脑装置的省电状态，且通用连接端口模块与外部周边设备的连接情况由连接转换为未连接时，微处理器调整所述逻辑扩充单元的连接情况，以使电源开关停止供电给未被外部周边设备连结的通用连接端口模块。其中，所述微处理器在电脑装置的省电状态下持续被供电。
于本发明的一实施例中，上述的处理单元以及微处理器通过内集成电路总线以沟通及控制逻辑扩充单元。
于本发明的一实施例中，上述的电脑装置还包括：切换单元，其耦接处理单元以及逻辑扩充单元。切换单元依据电脑装置位于正常状态或省电状态以切换处理单元以及逻辑扩充单元所提供的电源开关信号。
于本发明的一实施例中，上述的逻辑扩充单元是GPIO扩充器，通用连接端口模块符合通用序列总线规范，且所述省电状态是关机状态或待命状态。
于另一观点而言，本发明提出一种电脑装置，其包括多个通用连接端口模块、处理单元以及逻辑扩充单元。这些通用连接端口模块的每一个包括检测单元以及电源开关。检测单元检测所述通用连接端口模块是否与对应的外部周边设备连接以产生对应的检测信号。电源开关接收并依据对应的电源开关信号以提供额定电压至所述通用连接端口模块。所述处理单元与所述逻辑扩充单元相互耦接。当电脑装置于正常状态时，处理单元提供对应的电源开关信号，并依据对应的检测信号以得知所述通用连接端口模块与对应的外部周边设备的连接情况，并控制所述逻辑扩充单元记录此连接情况。并且，当所述电脑装置由正常状态转换到省电状态时，逻辑扩充单元依据所述连接情况提供对应的电源开关信号，以使对应的电源开关停止供电给未被对应的外部周边设备所连结的这些多个通用连接端口模块。其中，所述逻辑扩充单元在电脑装置的省电状态下持续被供电。
本电脑装置的其余实施细节请参照上述说明，在此不加赘述。
于再一观点而言，本发明提出一种通用连接端口模块的供电方法，其适用于具有通用连接端口模块的电脑装置。此供电方法包括下列步骤：当电脑装置于正常状态时，提供电源开关信号以提供额定电压至通用连接端口模块。检测通用连接端口模块是否与外部周边设备连接，以得知所述通用连接端口模块与所述外部周边设备的连接情况。记录所述连接情况于一逻辑扩充单元。以及，当电脑装置由正常状态转换到省电状态时，逻辑扩充单元依据所述连接情况提供所述电源开关信号，以使电源开关停止供电给未被外部周边设备连结的通用连接端口模块。其中，所述逻辑扩充单元在电脑装置的省电状态下持续被供电。
本通用连接端口模块的供电方法的其余实施细节请参照上述说明，在此不加赘述。
基于上述，本发明实施例所述电脑装置及通用连接端口模块的供电方法会在正常状态下检测并记录各个通用连接端口模块的连接情况，也就是探知各个通用连接端口模块与外部周边设备是否有相互耦接。当电脑装置进入关机或待命状态时，原先控制通用连接端口模块的处理单元(例如，中央处理器或是芯片组)将会停止运作，因此本实施例利用电脑装置中持续供电的逻辑扩充单元依照所记录的连接情况来供电给有连接外部周边设备的通用连接端口模块，并停止供电给没有使用的通用连接端口模块。由于逻辑扩充单元在电脑装置的省电模式下所需的电功率消耗远比单一个通用连接端口模块来的低，因此可节省电源消耗。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1是符合本发明第一实施例说明电脑装置的方块图。
图2是符合本发明第二实施例说明电脑装置的方块图。
图3为本发明实施例所述的通用连接端口模块的供电方法的流程图。
主要元件符号说明：
100、200：电脑装置
110_1～110_3：通用连接端口模块
120：处理单元
130：逻辑扩充单元
140：检测单元
150：电源开关
160：外部周边设备
170：切换单元
280：第二切换单元
290：微处理器
DS1～DS3：检测信号
PS1～PS3、PSN1～PSN3、PSS1～PSS3、PSM1～PSM3：电源开关信号
MCS：微控制信号
S310～S370：步骤
具体实施方式
为使电脑装置能够更为省电，避免多余的电能消耗，本发明实施例的电脑装置在省电模式下利用具备较低功耗的逻辑扩充单元，此逻辑扩充单元依据在电脑装置的正常模式下所检测的连接端口模块与外部周边设备两者之间的连接情况，以控制各个通用连接端口模块的电源，并停止供电给没有耦接相关设备的连接端口模块，借以节省电源。以下列举相关实施例以供应用本实施例者作为参考。
图1是符合本发明第一实施例说明电脑装置100的方块图。电脑装置100可以是具有连接端口模块的相关电脑硅统，例如是台式电脑、笔记本电脑、一体成型电脑…等。电脑装置100包括通用连接端口模块110_1～110_3、处理单元120以及逻辑扩充单元130。于本实施例中，电脑装置100通常具备一个或多个以上的通用连接端口模块，在此以通用串行总线(USB)连接端口110_1～110_3作为其实现方式，也就是，通用连接端口模块110_1～110_3符合通用串行总线规范。本申请中图1仅绘示3个USB总线作为通用连接端口模块110_1～110_3的举例，但通用连接端口模块的数量可随应用实施者的需求而相应地调整其数量，并不受限于此。
于本实施例中，每个通用连接端口模块110_1～110_3包括检测单元140以及电源开关150。检测单元140可检测2对应的通用连接端口模块110_1～110_3是否借由相应的USB公母接头与外部周边设备160相互连接，以产生检测信号DS1～DS3。通过实体接头来实现检测单元140的检测可通过接头中的特定接脚是否浮接或连接到特定电压来判定，也可通过其他方式来实现，在此不予赘述。
各个通用连接端口模块110_1～110_3中的电源开关150则分别接收对应的电源开关信号PS1～PS3，并依据电源开关信号PS1～PS3以提供额定电压(例如，5V)至各个通用连接端口模块110_1～110_3，借以供电给相互耦接的外部周边设备160。本实施例可以通过单个晶体管或相关电路来作为电源开关150的实现方式。
此外，电脑装置100更包括切换单元170，其耦接处理单元120以及逻辑扩充单元130。切换单元170依据电脑装置100位于正常状态或省电状态，借以分别将切换处理单元120所提供的第一电源开关信号PSN1～PSN3或是逻辑扩充单元130所提供的第二电源开关信号PSS1～PSS3作为传送给各个通用连接端口模块110_1～110_3的电源开关信号PS1～PS3。于本实施例中，切换单元170可以用多个或闸(ORgate)来实现。
通常来说，一般的电脑装置100在正常运作或是关机、待命…等省电模式时，电源开关信号PS1～PS3通常都是致能，以不断地提供电源给外部周边设备160，也因此而造成多余的耗电。有鉴于此，本发明实施例的处理单元120通过具备较低耗电的逻辑扩充单元130，且当在电脑装置100的省电模式(例如，关机模式或是待命模式)时来自动关闭没有连接到外部周边设备160的对应的通用连接端口模块110_1～110_3。
以下详细介绍本发明实施例中的各个元件及其致动方式。处理单元120与逻辑扩充单元130相互耦接，并且以内集成电路(I2C)总线相互沟通及使处理单元120控制逻辑扩充单元130。处理单元120可以是电脑中以X86架构为基础的中央处理器、芯片组，或是以AdvancedRISCMachines(ARM)公司生产、型号为”TERA2321”的ARM中央处理器。本实施例的逻辑扩充单元130则以GPIO扩充器(expander)为实施例，例如是型号为”PCA9534PW”的GPIO扩充器，其功耗仅为660uW，远小于维持电功率为2500uW或12.5mW的USB连接端口。
借此，当电脑装置100于正常状态时(也就是，电脑装置100的处理单元可正常运作时)，处理单元120提供电源开关信号PSN1～PSN3，切换单元170并将此电源开关信号PSN1～PSN3作为电源开关信号PS1～PS3以传送到对应的通用连接端口模块110_1～110_3。处理单元120也会依据检测单元140所检测到的检测信号DS1～DS3以得知通用连接端口模块110_1～110_3与外部周边设备160的连接情况，并且，处理单元120通过I2C控制逻辑扩充单元130以记录上述的连接情况。
在此举例说明本实施例，当电脑装置100于正常状态时，外部周边设备160(例如，USB键盘或USB鼠标)已经耦接到图1中第1个通用连接端口模块110_1，而通用连接端口模块110_2、110_3则没有耦接到相应的外部周边设备。借此，处理单元120便通过内集成电路总线(I2C)以控制逻辑扩充单元130，将连接情况记录于逻辑扩充单元130中相对应的标志寄存器中。
当电脑装置100由正常状态转换到省电状态时，此时因为处于省电模式的缘故，占耗电比例较高的处理单元120会因为停止供电而停止运作。此时，逻辑扩充单元130便会依据储存在其内标志寄存器中的连接情况以提供电源开关信号PSS1～PSS3，切换单元170并将此电源开关信号PSS1～PSS3作为电源开关信号PS1～PS3以传送到对应的通用连接端口模块110_1～110_3。借此，逻辑扩充单元130可使未被外部周边设备160连结的通用连接端口模块(例如，通用连接端口模块110_2、110_3)当中的电源开关150停止供电，借以避免无谓地消耗电源。当然，逻辑扩充单元130在电脑装置130的省电状态下持续由电脑装置130提供电源，借以实现本实施例。
特别提出的是，由于逻辑扩充单元130在电脑装置100的省电模式下仅需660uW的电功率即可维持运作，而每个通用连接端口模块110_1～110_3(例如，USB连接端口模块)则需要2500uW或12.5mW的电功率，因此采用上述作法除非电脑装置100上的每个通用连接端口模块110_1～110_3皆插有对应的外部周边设备160的情况下才会消耗大量电能，否则应可确实降低本案实施例的电功率消耗。
此外，若使用者于电脑装置100的省电模式下从通用连接端口模块110_1～110_3插入外部周边设备160时，由于现在的电脑装置100皆无法从省电模式下来判读外部周边设备160的种类并加以驱动。因此，就算是电脑装置100于此时提供电源给相对应的通用连接端口模块110_1～110_3，插入的外部周边设备160还是无法运作，因此本实施例便不在电脑装置100的省电模式下判断是否有外部周边设备160插入到通用连接端口模块110_1～110_3。
第一实施例可以在电脑装置100的正常状态时监控各个通用连接端口模块110_1～110_3的耦接情况，借以在电脑装置100的省电模式下关闭没有使用的通用连接端口模块110_1～110_3。然而，若使用者在电脑装置100的省电模式下拔除外部周边设备的话，由于逻辑扩充单元130中通用连接端口模块110_1～110_3与外部周边设备160的连接情形无法在省电模式下调整，因此相应的通用连接端口模块110_1～110_3在第一实施例中无法立即停止供电，从而耗去些微电能。借此，本发明提出第二实施例以解决上述问题。
图2是符合本发明第二实施例说明电脑装置200的方块图。本发明第二实施例与第一实施例相类似，两者的不同处在于电脑装置200更包括微处理器290以及第二切换单元280。基于电脑装置200的硬件架构，通常检测通用连接端口模块110_1～110_3是否连接到外部周边设备160与否是由独立的微处理器290或是相关的嵌入式芯片来实现。也就是，微处理器290耦接至处理单元120以及逻辑扩充单元130。微处理器290可通过通过内集成电路总线(I2C)以与处理单元120相互沟通，并控制逻辑扩充单元130以协助调整逻辑扩充单元130的内部资料。
因此，第二实施例的微处理器290接收检测信号DS1～DS3并转而通知处理单元120以及逻辑扩充单元130有关于通用连接端口模块110_1～110_3与外部周边设备160的连接情况。
于其他实施例中，当处理单元120位在正常模式时也可以自行接收检测信号DS1～DS3以得知有关于通用连接端口模块110_1～110_3与外部周边设备160的连接情况。此外，当电脑装置200由正常状态转换为省电状态时，处理单缘120便如同第一实施例一般地将上述连接情况记录在罗及扩充单元130的标志寄存器中。
此外，当在电脑装置200的省电状态时，如果微处理器290检测到通用连接端口模块(例如，110_1)与外部周边设备160的连接情况由连接转换为未连接时，也就是，使用者在电脑装置200的省电状态下将外部周边设备160自电脑装置200拔除时，微处理器290可借由微控制信号MCS以及第二切换单元280的相互配合，或是利用内集成电路总线(I2C)，以调整逻辑扩充单元130内部所记录的连接情况，以使通用连接端口模块110_1中的电源开关150停止供电给未被外部周边设备160连结的通用连接端口模块110_1。
若是微处理器290利用内集成电路总线(I2C)调整逻辑扩充单元130内部的标志寄存器，则可直接电源开关信号PSS1～PSS3，而不需要通过第二切换单元280的协助来调整信号。另一方面，本发明实施例的微处理器290利用微控制信号MCS以及第二切换单元280中的硬件结构来调整电源开关信号PSS1～PSS3为电压开关信号PSM1～PSM3，例如可将第二切换单元280以多个与门(ANDgate)来实现。借此，第一切换单元170于此时则会将调整后的电压开关信号PSM1～PSM3作为电压开关信号PS1～PS3而传送给对应的通用总线连接端口110_1～110_3。因此，第二实施例中的微处理器290将会在电脑装置200的省电状态下持续被供电。
上述实施例也可统整为一种通用连接端口模块的供电方法，其适用于第一及第二实施例。图3为本发明实施例所述的通用连接端口模块的供电方法的流程图。在此以图2的硬件架构来进行说明，请参阅图2及图3，于步骤S310中，当电脑装置200于正常状态时，处理单元120提供电源开关信号PSN1～PSN3以使电源开关150提供额定电压至对应的通用连接端口模块110_1～110_3。于步骤S320中，处理单元120检测通用连接端口模块110_1～110_3是否与外部周边设备160连接，以得知通用连接端口模块110_1～110_3与外部周边设备160的连接情况。
于步骤S330中，处理单元120记录通用连接端口模块110_1～110_3与外部周边设备160的连接情况于逻辑扩充单元130。于步骤S340中，处理单元120判断电脑装置200是否要进入省电模式(例如，关机模式或待命模式)中。当步骤S3430为否，则回到步骤S320～S330以持续更新逻辑扩充单元130内的连接情况，或是在电脑装置200转换到省电状态之前的一段时间更新逻辑扩充单元130内的连接情况。
当步骤S3430为是，也就是当电脑装置200由正常状态转换到省电状态时，则进入步骤S350，逻辑扩充单元130依据通用连接端口模块110_1～110_3与外部周边设备160的连接情况以提供电源开关信号PSS1～PSS3，以使相对应的电源开关150停止供电给未被外部周边设备160连结的通用连接端口模块110_1～110_3。其中，逻辑扩充单元130在电脑装置的省电状态下持续被供电。
于步骤S360中，在电脑装置200的省电状态下，微处理器290检测并判断通用连接端口模块与外部周边设备160的连接情况是否由连接转换为未连接。若为否，则回到步骤S350并持续执行步骤S360，除非，电脑装置200将要回到正常状态时，则回到步骤S310。
当微处理器290检测得到某一通用连接端口模块(例如，110_1)与外部周边设备160的连接情况由连接转换为未连接时，则由步骤S360进入步骤S370，微处理器290则会调整逻辑扩充单元130内部记录的连接情况，或是通过第二切换单元280以及微控制信号MCS的协助，以调整电源开关信号PSS1～PSS3为电源开关信号PSM1～PSM3，使对应的电源开关150停止供电给未被外部周边设备160连结的通用连接端口模块(例，110_1)。其他本实施例中未揭示的相关说明请参照上述第一及第二实施例，在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例所述电脑装置及通用连接端口模块的供电方法会在正常状态下检测并记录各个通用连接端口模块的连接情况，也就是探知各个通用连接端口模块与外部周边设备是否有相互耦接。当电脑装置进入关机或待命状态时，原先控制通用连接端口模块的处理单元(例如，中央处理器或是芯片组)将会停止运作，因此本实施例利用电脑装置中持续供电的逻辑扩充单元依照所记录的连接情况来供电给有连接外部周边设备的通用连接端口模块，并停止供电给没有使用的通用连接端口模块。由于逻辑扩充单元在电脑装置的省电模式下所需的电功率消耗远比单一个通用连接端口模块来的低，因此可节省电源消耗。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.一种电脑装置，包括：
通用连接端口模块，其中所述通用连接端口模块包括：
检测单元，检测所述通用连接端口模块是否与外部周边设备连接以产生检测信号；以及
电源开关，接收并依据电源开关信号以提供额定电压至所述通用连接端口模块；
处理单元以及逻辑扩充单元，所述处理单元与所述逻辑扩充单元相互耦接，当该电脑装置于正常状态时，所述处理单元提供所述电源开关信号，依据所述检测信号以得知所述通用连接端口模块与所述外部周边设备的连接情况，控制所述逻辑扩充单元记录所述连接情况；以及
切换单元，耦接所述处理单元以及所述逻辑扩充单元，依据所述电脑装置位于正常状态或省电状态以切换所述处理单元以及所述逻辑扩充单元所提供的电源开关信号；
其中，当所述电脑装置由正常状态转换到省电状态时，所述逻辑扩充单元依据所述连接情况提供所述电源开关信号，以使所述电源开关停止供电给未被所述外部周边设备连结的所述通用连接端口模块，其中所述逻辑扩充单元在所述电脑装置的省电状态下持续被供电。
2.如权利要求1所述的电脑装置，还包括：
微处理器，耦接所述处理单元以及所述逻辑扩充单元，所述微处理器接收所述检测信号并转而通知所述处理单元以及所述逻辑扩充单元有关于所述通用连接端口模块与所述外部周边设备的所述连接情况，
其中，当在所述电脑装置的省电状态，且所述通用连接端口模块与所述外部周边设备的连接情况由连接转换为未连接时，所述微处理器调整所述逻辑扩充单元的所述连接情况，以使所述电源开关停止供电给未被所述外部周边设备连结的所述通用连接端口模块，其中所述微处理器在所述电脑装置的省电状态下持续被供电。
3.一种电脑装置，包括：
多个通用连接端口模块，其中所述多个通用连接端口模块的每一个包括：
检测单元，检测所述通用连接端口模块是否与对应的外部周边设备连接以产生对应的检测信号；以及
电源开关，接收并依据对应的电源开关信号以提供额定电压至所述通用连接端口模块；
处理单元以及逻辑扩充单元，所述处理单元与所述逻辑扩充单元相互耦接，当所述电脑装置于正常状态时，所述处理单元提供对应的所述电源开关信号，依据对应的所述检测信号以得知所述多个通用连接端口模块与对应的所述外部周边设备的连接情况，控制所述逻辑扩充单元记录所述连接情况；以及
切换单元，耦接所述处理单元以及所述逻辑扩充单元，依据所述电脑装置位于正常状态或省电状态以切换所述处理单元以及所述逻辑扩充单元所提供的电源开关信号
其中，当所述电脑装置由正常状态转换到省电状态时，所述逻辑扩充单元依据所述连接情况提供对应的所述电源开关信号，以使对应的所述电源开关停止供电给未被对应的所述外部周边设备所连结的所述多个通用连接端口模块，其中所述逻辑扩充单元在所述电脑装置的省电状态下持续被供电。
4.如权利要求3所述的电脑装置，还包括：
微处理器，耦接所述处理单元以及所述逻辑扩充单元，所述微处理器接收对应的所述检测信号并转而通知所述处理单元以及所述逻辑扩充单元有关于所述多个通用连接端口模块与对应的所述外部周边设备的所述连接情况，
其中，当在所述电脑装置的省电状态，且所述多个通用连接端口模块与对应的所述外部周边设备的所述连接情况由连接转换为未连接时，所述微处理器调整所述逻辑扩充单元的所述连接情况，以使对应的所述电源开关停止供电给未被对应的所述外部周边设备所连结的所述多个通用连接端口模块，其中所述微处理器在所述电脑装置的省电状态下持续被供电。
5.如权利要求4所述的电脑装置，其特征在于，所述处理单元以及所述微处理器通过内集成电路总线以沟通及控制所述逻辑扩充单元。
6.如权利要求3所述的电脑装置，其特征在于，所述逻辑扩充单元是GPIO扩充器，所述通用连接端口模块符合通用序列总线规范，且所述省电状态是关机状态或待命状态。
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