CN105204931B - 低功耗可穿戴设备及其多操作系统切换、通信及管理方法 - Google Patents

低功耗可穿戴设备及其多操作系统切换、通信及管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭露一种低功耗可穿戴设备及其多操作系统切换、通信及管理方法。其中该低功耗可穿戴设备包含存储单元；以及处理单元，包含处理器且耦接于该存储单元；其中该处理单元用以运行大操作系统与小操作系统并且根据该低功耗可穿戴设备的系统负载情况在该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换，并且其中该大操作系统与该小操作系统具有不同的功耗与资源需求。本发明揭露的低功耗可穿戴设备及其多操作系统切换、通信及管理方法可节省设备电量。

Description

低功耗可穿戴设备及其多操作系统切换、通信及管理方法
技术领域
本发明涉及移动通信。特别地，本发明涉及一种低功耗可穿戴设备及其相关多操作系统之间的切换与通信方法及应用管理方法。
背景技术
随着移动通信技术的发展，可穿戴设备(如：眼镜、手表等)的各项应用亦日渐普及。可穿戴设备可实现智能显示、收发电子邮件、收发短消息、身体监测等功能。可穿戴设备最大的特点是体积小、电池小、硬件成本小，但是需要求续航能力强。所以省电显得的尤为重要。
一般而言，可穿戴设备有如下特点：用户操作的时候需要有较好的界面操作性能；空闲时候可以对传感器进行不定时的监控以及显示时间；以及需要超长时间待机。
然而，现有的可穿戴设备未能很好的解决省电的技术问题。因此，亟需有一种能够简单实现超长时间待机的可穿戴设备与其方法。
发明内容
有鉴于此，本发明揭露一种低功耗可穿戴设备及其多操作系统切换、通信及管理方法。
在本发明实施例中，提供一种低功耗可穿戴设备，包含存储单元；以及处理单元，包含处理器且耦接于该存储单元；其中该处理单元用以运行大操作系统与小操作系统并且根据该低功耗可穿戴设备的系统负载情况在该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换，并且其中该大操作系统与该小操作系统具有不同的功耗与资源需求。
根据本发明另一实施例，提供一种低功耗可穿戴设备中多操作系统切换的方法，其中该低功耗可穿戴设备可运行大操作系统与小操作系统且该大操作系统与该小操作系统具有不同的功耗与资源需求，该方法包含：侦测该低功耗可穿戴设备的系统负载情况并根据该低功耗可穿戴设备的该系统负载情况在该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换。
根据本发明另一实施例，提供一种低功耗可穿戴设备中多操作系统之间的通信方法，其中该低功耗可穿戴设备运行大操作系统与小操作系统且该大操作系统可运行在正常模式，该小操作系统可运行在挂起模式、休眠模式、深度休眠模式，该方法进一步包含：当从运作在该正常模式的该大操作系统切换至运作在该挂起模式或该休眠模式的该小操作系统之前，将共享存储器区域从随机存取存储器转移到紧耦合内存；以及当从运作在该挂起模式或该休眠模式的该小操作系统切换到运作在该正常模式的该大操作系统时，将该共享存储器区域从该紧耦合内存转移到该随随机存取存储器。
根据本发明另一实施例，提供一种应用管理方法，该应用管理方法应用于可穿戴设备中，其中该可穿戴式设备可运行至少一个大操作系统与至少一个小操作系统且可运行多个应用，包含：将该多个应用分为该大操作系统运行的应用与该小操作系统运行的应用；以及分别在该大操作系统与该小操作系统下运行该大操作系统运行的应用与小操作系统运行的应用，其中该大操作系统运行的应用与该小操作系统运行的应用不相同。
本发明揭露的低功耗可穿戴设备及其多操作系统切换、通信及管理方法可节省设备电量。
附图说明
图1是根据本发明实施例描述的低功耗可穿戴设备的系统硬件结构图；
图2是根据本发明实施例描述的可穿戴设备中具有双操作系统的示意图；
图3是根据本发明实施例描述的具有不同模式下的双操作系统示意图；
图4是根据本发明实施例描述的可穿戴设备的不同模式切换的方法流程图；
图5是根据本发明实施例描述的用于通信的存储器示意图；
图6是根据本发明实施例描述的内存的布局示意图；
图7是根据本发明实施例描述的两种APP在LOS中加载的示意图；
图8是根据本发明实施例描述的LinkIt引擎切换双系统的示意图。
具体实施方式
在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属技术领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求项中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表第一装置可直接电气连接于第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至第二装置。
接下来的描述是实现本发明的最佳实施例，其是为了描述本发明原理的目的，并非对本发明的限制。可以理解地是，本发明实施例可由软件、硬件、固件或其任意组合来实现。
嵌入式操作系统(Embedded Operating System，简称EOS)是指用于嵌入式系统的操作系统。嵌入式操作系统的优点是系统内核小、专用型强、系统精简、高实时性、多任务操作等特点，但是在日益发展的消费电子产品中，由于需要的功能越来越多，用户可操作性越来越强，这就意味着操作系统需要管理越来越多的硬件资源、系统资源、更多的任务调度，需要设备的中央处理器(CPU)运行在较高的频率上，例如每秒260MHz，同时也对代码空间有更高需求。这样将导致设备的耗电量越来越大。上述的嵌入式操作系统可包含android、nucleus、WinCE等。
因为要控制上述较大的系统资源、硬件资源，一方面，在系统负载较小，例如用户所需功能较少时，可穿戴设备却依然要在较高的工作电压下去运行庞大的操作系统。另一方面，当系统负载小时，要给系统负载不需要的硬件模块(例如存储器、总线等)供电也是极大的资源浪费。实际上，对于可穿戴设备来说，部分时间是处于仅开启显示日期时间、传感器侦测等负载的情况，如果运行在较大操作系统，必然会造成不必要的电量消耗。因此，本发明提供一种能够简单实现超长时间待机的可穿戴设备与其相关方法，通过在同一套硬件上架构两个或多个操作系统(Operating System，OS)以及OS之间的动态切换达到省电的目的。下面参考附图详细介绍本发明的实施例。
图1是根据本发明实施例描述的低功耗可穿戴设备100的系统硬件结构图，其包含时钟生成器110、存储单元120以及处理单元130。其中处理单元130可包含处理器132、紧耦合内存(Tightly Coupled Memory，TCM)134以及缓存136。另外，存储单元120可包含随机存取存储器(RAM)122以及只读存储器(ROM)124。处理单元130耦接于存储单元120，可用以运行多个操作系统并且根据可穿戴设备100的系统负载情况在多个具有不同的功耗与资源需求的OS之间进行动态切换。
图2是根据本发明实施例描述的可穿戴设备中具有双操作系统的示意图。如图2所示，低功耗可穿戴设备100(以下略称可穿戴设备100)包含大操作系统(Big OperatingSystem，以下简称BOS)201以及小操作系统(Little Operating System,以下简称LOS)202。不同OS对资源如存储空间、功耗、频率等的需求不同，LOS虽然功能简单，处理的事情也简单，但是代码空间(code size)小，对存储空间资源的需求量也小。BOS功能强大，处理的事情也复杂，但是代码空间大，对存储空间资源的需求量也大。当从BOS切换至LOS时，会将用不到的硬件资源断电或是将其处于待机模式(standby mode)以达到省电的目的。当系统负载小时，可穿戴设备100加载LOS 202来运行，LOS 202具有真正的系统内核小、专用型强、系统精简、高实时性、多任务操作等特点，可以在较低的工作电压、较低的工作频率(例如每秒26MHz或每秒32KHz)实施特定功能，例如可穿戴设备100的显示时间以及对于计步器传感器的侦测等。值得注意的是，如图2所示的双操作系统仅为示例，并非对本发明的限制，本领域技术人员可以在实现本发明精神的情况下使用两个以上的操作系统。
上述双操作系统架构的特点如下：LOS 202所占用的硬件资源是BOS 201所占硬件资源的一部分，两者共同使用某些硬件资源(例如CPU、总线等)，但是在某一时刻上述其中一个硬件资源只会被一个操作系统使用；两个操作系统不会同时运行，在某一时刻只会有一个操作系统在运行；系统负载大的时候会运行BOS 201，系统负载小的时候会运行LOS202。
此外，在本实施例中，进一步提供四种不同的运行模式给BOS201与LOS 202，分别为正常模式(normal mode)、挂起模式(suspend mode)、休眠模式(hibernation mode)以及深度休眠模式(deep hibernation mode)，并在不同的OS下，分别控制不同的运行模式来达到省电。其中，BOS可运行在正常模式，LOS可运行在挂起模式、休眠模式、深度休眠模式，其中正常模式为非省电模式以及挂起模式、休眠模式与深度休眠模式为三种不同的省电模式。
图3是根据本发明实施例描述的具有不同模式下的双操作系统示意图。如图3所示，上述系统中的运行模式可分为四种，即正常模式、挂起模式、休眠模式、深度休眠模式。其中，正常模式是可穿戴设备的非省电模式，另外，挂起模式、休眠模式、深度休眠模式是三种省电模式，省电的程度依次加强。在本发明实施例中，上述挂起模式、休眠模式与深度休眠模式是运行在LOS中的。举例而言，在正常模式下可穿戴设备可以运行各种各样的应用，如：触摸屏操作、播放音乐、蓝牙传输等大负载应用程序等，电量的消耗也较大。三种不同的省电模式可通过关掉不必要或未使用到的硬件资源来达到不同程度的省电，例如在挂起模式、休眠模式这两种省电模式下，仅仅有很少的存储器可以使用(如89K bytes)，仅仅会运行一些比较简单事情：如更新时间，传感器数据的采集、简单的传感器算法等等，而深度休眠模式下可使可穿戴设备关机并且利用时钟生成器110定时开机以定期更新时间或侦测传感器。
具体地，在正常模式下，如图1所示，内存136、TCM 134、存储单元120皆处于供电且可访问状态，此时处理器132的CPU频率最高(例如每秒260MHz)、工作电压最高(如1.8V)。当可穿戴设备100运行在LOS的挂起模式时，即操作系统处于挂起模式时，对图1中存储单元120中的RAM进行供电而对ROM断电，使得RAM处于供电状态而ROM处于断电状态。由于RAM处于供电状态，用户并不去访问，因此电量消耗较少并且RAM中的数据也可以保持。通过上述对RAM与ROM的供电选择，可以让可穿戴设备100在挂起模式下减小存储器的耗电。在挂起模式下，由于需求负载小，处理器132的频率可以大幅下降，例如降低到每秒26MHz或每秒32KHz，同时操作系统的工作电压也大幅下降，例如降低到1.1V或更低的电压，通过存储器的省电以及工作电压下降可保证挂起模式下电量的消耗大约是正常模式的10％或者更低。在挂起模式下，操作系统可进行简单计算、更新时间或是对传感器侦测等操作。
当可穿戴设备100运行在LOS的休眠模式时，即操作系统处于休眠模式时，对图1中存储单元120中的RAM和ROM断电，使得RAM与ROM处于断电状态。由于RAM处于断电状态，这样RAM中的数据虽然不会保存，但是会省掉RAM待机的电量消耗且同样地，在休眠模式中，处理器132的频率和工作电压皆可大幅降低。在休眠模式下，操作系统可进行简单计算、更新时间或是对传感器侦测等操作，并且电量消耗大约是挂起模式下电量消耗的50％甚至更低。
当可穿戴设备100运行在LOS的深度休眠模式时，即操作系统处于深度休眠模式时，当可穿戴设备负载极低时(例如仅仅需要更新时间)，将整个可穿戴设备100关机，除了保持时间显示的必要硬件电量消耗之外，这样绝大部分硬件都不会消耗电量。这样，在深度休眠模式下，可穿戴设备的耗电量仅为休眠模式下电量消耗的20％甚至更低。
图4是根据本发明实施例描述的可穿戴设备的不同模式切换的方法流程图。可穿戴设备的不同模式切换的方法流程图可适用于可穿戴设备，例如图1所示的可穿戴设备100且可由其处理单元130的处理器132从存储单元120中加载并执行相关指令集及/或程序代码，以控制相关硬件的运作来切换操作系统的模式。所述可穿戴设备的不同模式切换的方法包括以下步骤。
首先，在步骤S402，将可穿戴设备开机。接着在步骤S404，由可穿戴设备的处理器判断操作系统是否要进入深度休眠模式。如果本次开机是用户按电源键开机，则如步骤S406，处理器经过上述判断，将操作系统设定进入正常模式，整个系统也会加载BOS运行，如果上述开机是由时钟生成器生成的实时时钟定时开机来更新时间，则如步骤S408，处理器会加载LOS运行，并直接进入深度休眠模式。操作系统处于正常模式后，在步骤S410，处理器会进一步判断系统负载是否低于阈值。如果系统负载低于阈值，例如只需要运行传感器侦测或是更新时间功能时，则如步骤S412，将操作系统加载LOS，并且LOS进一步进入休眠模式，另外如步骤S414所示，操作系统加载LOS，并且LOS进一步进入挂起模式。如果在步骤S410中判断结果为系统负载并未低于阈值，则返回步骤S406，使操作系统停留在BOS并且BOS运作在正常模式。在步骤S416、S418、S420中，处理器判断系统负载是否变大超过阈值，如果答案为是，则系统进入BOS并且BOS运作在正常模式；否则系统继续停留在LOS并且分别运作在挂起模式、休眠模式与深度休眠模式的其中一个。另外在系统进入休眠模式后，如步骤S422，处理器会进一步判断可穿戴设备是否仅提供更新时间的功能。如果答案为是，则系统从休眠模式进入深度休眠模式；否则系统继续停留在休眠模式。
值得注意的是，上述处理器判断系统负载变化可依据可穿戴设备上是否有应用(APP)锁定在挂起模式、休眠模式来实施。具体地，在休眠模式下，如果系统只需要更新可穿戴设备的时间，或是只需要定时侦测传感器时，则可进入深度休眠模式。
另一方面，在挂起模式或是休眠模式或是深度休眠模式下，如果处理器侦测到可穿戴设备的系统负载加大到超过阈值或者接收到用户输入时，例如用户操作可穿戴设备，或是蓝牙配对，或是蓝牙消息推送时，会选择从目前模式切回到BOS的正常模式继续运行。
本发明另一实施例提供BOS与LOS之间的具体切换过程。具体地，在一些实施例中，BOS和LOS的镜像文件可先烧到ROM上(例如：ROM可以是芯片内执行eXecute In Place，如NOR FLASH，或者是NAND FLASH)，因此，ROM中更包含对应于BOS的第一镜像文件与对应于LOS的第二镜像文件，其中，处理器可分别加载第一镜像文件或第二镜像文件于RAM中，以便于BOS与LOS之间进行动态切换。
在正常模式下，会使用RAM、TCM、ROM与缓存。为了节省模式切换的时间，在正常模式下，处理器会先将ROM中的LOS的镜像文件复制到RAM上的未用区域，因为访问ROM的速度慢、时间长、耗电大。所以正常模式初始化时就将LOS镜像文件复制到RAM，因此在模式切换加载LOS时，就可以直接从RAM去加载，这样可以做到省电并且缩短模式切换时间。
在一个实施例中，前述于BOS与LOS之间进行动态切换包含由BOS的正常模式切换至LOS的挂起模式继续运行。其中操作系统从正常模式切换到挂起模式的操作流程包括如下步骤：运行BOS；将TCM中的数据备份到RAM上一块未使用的区域；将可穿戴设备的处理器的锁相环(PLL)降低(如：从每秒260MHz降到每秒26MHz)；将可穿戴设备的处理器的工作电压降低(如：从1.3V降到1.1V)；加载LOS的镜像文件到TCM；将不使用的硬件断电(如：ROM等)；切到挂起模式并运行挂起模式。
在另一个实施例中，前述于BOS与LOS之间进行动态切换包含由LOS的挂起模式切换至BOS的正常模式继续运行。如果操作系统从挂起模式切换回正常模式时，由于在挂起模式下，RAM处于供电状态，所以之前系统在正常模式下的现场都可以恢复，所以可以快速切回正常模式，并从之前离开正常模式的时间点处继续运行。在一个实施例中，具体切换流程可如下：运行LOS；将可穿戴设备的处理器的工作电压升高(如：从1.1V升到1.3V)；将可穿戴设备的处理器的锁相环(PLL)升高(如：从每秒26MHz升到每秒260MHz)；启动并初始化前期关掉的硬件；将RAM中备份的TCM资料恢复至TCM；切回正常模式并继续运行。
如果操作系统从正常模式切换到休眠模式时，则本发明提供两种具体做法。一种方法为将锁相环(PLL)降低(如：从每秒260MHz降到每秒26MHz)、将工作电压降低(如：从1.3V降到1.1V)、加载LOS的镜像文件到TCM、将不使用的硬件断电(如：ROM、RAM等)、以及切到休眠模式并运行。另一种方法为：将TCM以及RAM中的正常模式在使用的存储器数据备份到ROM上一块未使用的区域、将锁相环(PLL)降低(如：从每秒260MHz降到每秒26MHz)、将工作电压降低(如：从1.3V降到1.1V)、加载LOS的镜像文件到TCM、将不使用的硬件断电(如：ROM、RAM等)、以及切到休眠模式并运行。
另外，如果将系统的操作系统从休眠模式切换到正常模式时，因为在休眠模式下，RAM会断电，所以RAM里面的数据不会保存。如果采用上述第一种方法，那么正常模式下的RAM和TCM中的数据都已经丢失，所以想切回正常模式，只能将BOS重新加载，将正常模式重启运行。本发明提供两种具体做法，一种方法为：将工作电压升高(如：从1.1V升到1.3V)；将锁相环(PLL)升高(如：从每秒26MHz升到每秒260MHz)；启动并初始化之前关掉的硬件；加载BOS，并且重启运行正常模式。
另一种方法为：将工作电压升高(如：从1.1V升到1.8V)；将锁相环(PLL)升高(如：从每秒26MHz升到每秒260MHz)；启动并初始化之前关掉的硬件；将ROM中备份的TCM以及RAM数据恢复至TCM和RAM；以及切回正常模式并继续运行。
根据本发明实施例，由于在深度休眠模式下，可穿戴设备只会定时更新时间或是定时侦测传感器，例如当完成定时唤醒或传感器侦测后，系统会直接加载LOS，并运行深度休眠模式，当完成更新时间或是传感器侦测后，系统又会将整个可穿戴设备关机，等待下一次定时唤醒。另外，系统在深度休眠模式时，如果用户想操作可穿戴设备，如通过按键盘等使用者输入操作，系统可以切回到正常模式，切回的方法与休眠模式切回正常模式的方法相同。
本发明另一实施例提供BOS与LOS之间的沟通机制。值得注意的是，在本发明中，BOS与LOS可同时编译，也可以分开编译。本实施例使用分开编译作为示例进行介绍，因此BOS以及BOS下的APP生成一个镜像文件，LOS以及LOS下的APP生成另一个镜像文件。由于两者需要在可穿戴设备上完成相同功能(例如时间更新，传感器侦测以及计算等)，所以必然会存在两个系统之间进行通信沟通的问题，例如需要将LOS(运作在挂起模式或休眠模式)下传感器采样到的数据传送到BOS(运作在正常模式)去处理。
本发明实施例实现了两种通信机制：静态通信机制(Static Cross SystemCommunication interface)、动态通信机制(dynamic Cross System Communicationinterface)，后面将静态通信机制简称为SCSCI，将动态通信机制简称为DCSCI。SCSCI以及DCSCI的实现本质是需要将数据从BOS(运作在正常模式)传送给LOS(运作在挂起模式或休眠模式)，或是反向传送。在本发明实施例中，SCSCI和DCSCI的实现都需要用到共享的存储器。
在BOS和LOS下，上述共享存储器的地址可以是相同的也可以是不同的。在本发明实施例中，上述共享存储器在LOS和BOS下是不使用地址的存储器，如图5所示。
图5是根据本发明实施例描述的用于通信的存储器示意图。在LOS下，共享存储器位于TCM，在BOS下，共享存储器位于RAM。上述共享存储器可称为CSCI区域。在本发明实施例中，因为CSCI区域不在同一个地址，所以在模式切换(双系统切换)的时候，需要将CSCI区域进行转移，如当从运作在BOS(运作在正常模式)切换至LOS(运作在挂起模式或休眠模式)之前，需要将CSCI区域从RAM转移到TCM。同样，当从运作在LOS(运作在挂起模式或休眠模式)切换到BOS(运作在正常模式)时，需要将CSCI区域从TCM转移到RAM。
下面介绍SCSCI，因为BOS跟LOS下申请的变量或是数组需要一一对应，所以在BOS(运作在正常模式)以及LOS(运作在挂起模式或休眠模式)都需要定义相同名字的变量或是数组。如图5中，要保证在BOS和LOS下看到A、B、C…..等变量摆放的顺序必须是一致的。举例来说，在一个实施例中，可利用语法__attribute__((section("csci_static_"#name),****))来保证变量的顺序保持一致。
在使用的时候，BOS(运作在正常模式)以及LOS(运作在挂起模式或休眠模式)需要定义相同名称的变量或是数组，例如，BOS(运作在正常模式)下定义一个变量CSCI_DEFINE_ARR(char,myCSCIArr,15)。LOS(运作在挂起模式或休眠模式)下定义一个相同变量CSCI_DEFINE_ARR(char,myCSCIArr,15)。这样在BOS和LOS下都有myCSCIArr这个数组，因此可实现数据的互传。
对于DCSCI，本发明实施例中DCSCI的实现需要支持LOS和BOS下动态申请CSCI区域的存储空间来用于数据传送，上述实现也需要使用相同的标识符(ID)，即变量名称，以实现申请CSCI区域、释放CSCI区域以及获取申请CSCI区域地址的进程。
针对本发明的双系统切换机制，需要定时器用于进程同步。例如，在正常模式下，使用在10秒后到期的定时器。如果在定时器开启后的10秒内，系统运行模式切换到了挂起模式(或是其他模式)，由于定时器未到期，这样将影响正常模式下的系统运行(当下次切回到正常模式时，发现10秒定时器早已经到期，却没有切换回正常模式及时处理)。相同地，LOS(挂起模式以及休眠模式下)的定时器也会遇到相同的问题。
本发明实施例中的同步定时机制可解决上述问题。将系统中的定时器设定为两种，一种是紧急定时器，一种是非紧急定时器。定时器的使用者可自行定义定时器类型。举例如下：当系统由正常模式切换到挂起模式时，系统先搜索到正常模式下最近要到期的紧急定时器，将上述定时器到期时间进行记录。当切到挂起模式时，将上述定时器重新注册到LOS中。在LOS下，当上述定时器到期时，LOS会请求切回正常模式，这样在正常模式下会及时处理上述到期定时器。
另外本发明提供在LOS下动态更新以及加载APP的方法。在LOS下，由于资源有限，无法再去访问T卡或手机盘，所以存放于T卡或手机盘的APP需要在BOS下加载，并完成复位动作。在BOS中加载LOS下APP的过程如下：读取APP加载域所需内存和共享内存大小，通过DCSCI申请所需的内存，如图6所示。图6是根据本发明实施例描述的内存600的布局示意图，其中内存600包括互换区(Swap region)、共享存储区(Share memory region)以及加载区(Load region)。vtp文件被加载进入内存600的加载区中；完成复位位动态，并将LOS中可用的函数列表放在内存600的互换区中；LOS在启动时调用vtp文件初始化函数，并且启动vtp文件。其中，LOS下APP可由BOS上运行的APP负责加载和释放，藉此逻辑更有效控制LOS应用生命周期，使之在合适的时间加载和释放，可更为省电与省RAM。
本发明的另一实施例以LinkIt应用程序为例进行说明，然所属领域技术人员可以了解，其他平台对应的安装程序包，也可以应用于本发明的实施例中。LinkIt平台是一个类似于JVM、Brew的手机应用开发平台，同时支持动态链接库，可以从外设存储卡上顺利运行应用程序。同时，LinkIt平台由抽象层(SAL)、内核层(Framework)和LinkIt应用程序接口(API)组成，抽象层和内核层构成一个完整的运行环境，内核层建立在抽象层之上，它实现了LinkIt核心的功能，如内存管理、动态链接等。LinkIt应用通过LinkIt API，可以调用到内核层API和LinkIt平台API，从而实现丰富的功能。在以下实施例中，处理单元可为适用于LinkIt平台的LinkIt引擎。
图8是根据本发明实施例描述的LinkIt引擎切换双系统的示意图。在步骤S802，首先，LinkIt引擎会启动所有安装的APP(即BOS下的APP)，接着在步骤S804，判断上述启动是否为冷启动。如果答案为是，则进入步骤S806，LinkIt引擎向APP发送消息VM_MSG_LOAD_TINY_APP；APP接到上述消息后，如步骤S810所示，可以选择加载LOS APP到共享存储器中。如果上述判断答案为否，则进入步骤S808，LinkIt引擎向APP发送消息VM_MSG_GET_TINY_APP_HANDLE；APP接到上述消息后，如步骤S812所示，可重新建立APP与LOS APP之间的联系，即重新得到LOS APP句柄。
另外，当操作系统从休眠模式切换回BOS下的正常模式时，因为休眠模式释放了APP所在的RAM，所以LinkIt引擎需要重新加载所有的安装的APP，但由于共享存储器没有释放，所以无需再加载LOS APP，这时LinkIt引擎会向APP发送VM_MSG_GET_TINY_APP_HANDLE消息重新建立起APP和LOS APP的联系。如果系统从挂起模式切换回BOS下的正常模式，因为RAM没有释放，所以无需LinkIt引擎做任何动作，已加载的APP便可直接按操作系统调度运行。
根据本发明的另一个实施例，可使可穿戴设备在不同OS下运行不同的APP，借此使LOS下APP更省电、省RAM。在一些实施例中，可将可穿戴设备的所有APP依据各OS的特性，分为BOS运行的APP与LOS运行的APP，并分别于BOS与LOS下运行BOS的APP与LOS的APP，以达到节电的目的。具体地，BOS的APP可具有丰富的接口和灵活的编程方式，如几乎可用OS上任何功能接口，编译器也可选用ADS、RVCT、GCC三种，编程方式上面支持C和C++语言，并支持多线程间异步通信等；LOS则仅具有精简接口，使接口更有针对性，更优化，限制编译器和编程语言使LinkIt引擎的功耗减少到最小，并将支持异步通信改为只支持功耗更小的同步通信，以使LOS下的功耗减少到最小。另外，LOS功能模块可再细分为不同APP，使单个APP功能单一化，与BOS下APP配合，使不同应用来共享同一功能模块来达到节电目的。在一些实施例中，可将LOS运行的APP分为第一类型的APP以及第二类型的APP，其中第一类型的APP可提供相应共享功能模块(如：传感器)的服务接口，第二类型的APP则可通过第一类型的APP所提供的服务接口得到此共享功能模块提供的服务。举例来说，在一些实施例中，可进一步将LOS中运行的APP分为两种类型。第一种APP可称为服务提供者(service provider)，此种APP可以注册服务接口给LinkIt引擎(engine)，通过LinkIt引擎给其它APP提供服务；第二种APP可称为服务需求者(service requester)，此种APP可通过LinkIt引擎拿到上述服务接口，并且享受服务。在本发明实施例中，比较典型的应用是将一个传感器驱动做成第一种APP，这样可以有多个APP用到此传感器提供的服务。图7是根据本发明实施例描述的两种APP在LOS中加载的示意图，其中包含服务提供者APP0710、APP1730、APP2720以及LinkIt引擎740。针对上述两种不同的APP(第一种APP可如图7中的服务提供者APP0，第二种APP可如图7中的APP1与APP2)。
举例如下：一般而言，如果可穿戴设备上有两个应用都会显示心率时，则每个应用都要有自己的测试传感器的驱动代码才能获得测试心率传感器的数据以进行心率的显示。根据本发明实施例，可先分析得知可穿戴设备上有两个应用都会显示心率，因此便把测试心率传感器驱动单独做成一个APP，由它来产生数据，并提供给两个应用来用。这样无需每个应用都要有自己的测试传感器的驱动代码，进而达到节电的目的。
因此，通过本发明的实施例，可在同一个硬件如处理器上架构两个或多个操作系统结构并提供多种不同的运行模式，根据可穿戴设备的各项系统状况调整运行模式来选择进入对低功耗最有利的运行模式，有益效果之一为通过操作系统与不同模式之间的动态切换可达到可穿戴设备的低成本、超低功耗的目标。此外，本发明的实施例可进一步根据不同操作系统的特点，编写不同的应用(APP)，通过在不同操作系统下运行不同的应用并且在低功耗下将功能模块进一步细分为应用，使不同应用来共享同一功能模块，使低功耗下的应用更为省电、省存储空间，进而达到省电目的。
呈现上述描述以允许本领域技术人员根据特定应用以及其需要的内容实施本发明。所述实施例的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且可将上述定义的基本原则应用于其他实施例。因此，本发明不局限于所述的特定实施例，而是符合与揭露的原则及新颖特征相一致的最宽范围。在上述细节描述中，为了提供对本发明的彻底理解，描述了各种特定细节。然而，本领域技术人员可以理解本发明是可实施的。
上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明实施例可为集成入视频压缩芯片的电路或集成入视频压缩软件以执行上述过程的程序代码。本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)中执行的执行上述程序的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为了不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。
在不脱离本发明精神或本质特征的情况下，可以其他特定形式实施本发明。描述示例被认为说明的所有方面并且无限制。因此，本发明的范围由权利要求书指示，而非前面描述。所有在权利要求等同的方法与范围中的变化皆属于本发明的涵盖范围。

Claims (20)

1.一种低功耗可穿戴设备，包含：
存储单元；以及
处理单元，包含处理器且耦接于该存储单元；
其中该处理单元用以运行大操作系统与小操作系统并且根据该低功耗可穿戴设备的系统负载情况在该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换，并且其中该大操作系统与该小操作系统具有不同的功耗与资源需求，其中该动态切换的步骤包含在该大操作系统与该小操作系统之间进行通信，并且该通信包含静态通信机制或动态通信机制，其中，在该静态通信机制下，为运作在正常模式的该大操作系统以及运作在挂起模式或休眠模式的该小操作系统定义相同名称的变量或数组；以及在该动态通信机制下，为运作在该正常模式的该大操作系统以及运作在该挂起模式或该休眠模式的该小操作系统使用相同的标识符以用于该大操作系统与该小操作系统之间的数据传送。
2.如权利要求1所述的低功耗可穿戴设备，其特征在于，该大操作系统运行在正常模式，该小操作系统运行在挂起模式、休眠模式、深度休眠模式，其中该正常模式为非省电模式以及该挂起模式、该休眠模式与该深度休眠模式为三种不同的省电模式。
3.如权利要求2所述的低功耗可穿戴设备，其特征在于，所述存储单元进一步包含随机存取存储器与只读存储器，其中当该低功耗可穿戴设备运行在该小操作系统的该挂起模式时，对该随机存取存储器供电，而对该只读存储器断电。
4.如权利要求3所述的低功耗可穿戴设备，其特征在于，当该低功耗可穿戴设备运行在该小操作系统的该休眠模式时，同时对该随机存取存储器以及该只读存储器断电。
5.如权利要求2所述的低功耗可穿戴设备，其特征在于，进一步包含时钟生成器，其中当该低功耗可穿戴设备运行在该小操作系统的该深度休眠模式时，使该可穿戴设备关机并且利用该时钟生成器定时开机以更新时间或侦测传感器。
6.如权利要求3所述的低功耗可穿戴设备，其特征在于，该只读存储器中更包含对应于该大操作系统的第一镜像文件与对应于该小操作系统的第二镜像文件，其中，该处理器分别加载该第一镜像文件或该第二镜像文件于该随机存取存储器中，以便于该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换。
7.如权利要求2所述的低功耗可穿戴设备，其特征在于，该处理器更于运行该小操作系统时进一步判断该低功耗可穿戴设备上是否有应用锁定在该挂起模式、该休眠模式及/或该深度休眠模式，以决定该小操作系统运行在该挂起模式、该休眠模式或该深度休眠模式。
8.如权利要求2所述的低功耗可穿戴设备，其特征在于，当该低功耗可穿戴设备运行在该小操作系统的该休眠模式、该休眠模式或该深度休眠模式下，该处理器在侦测到该低功耗可穿戴设备的系统负载加大到超过阈值或者接收到用户输入时切换回该大操作系统的该正常模式继续运行。
9.如权利要求2所述的低功耗可穿戴设备，其特征在于，当该低功耗可穿戴设备仅进行简单计算、更新时间或侦测传感器时，该低功耗可穿戴设备运行该小操作系统。
10.一种低功耗可穿戴设备中多操作系统切换的方法，其中该低功耗可穿戴设备可运行大操作系统与小操作系统且该大操作系统与该小操作系统具有不同的功耗与资源需求，该方法包含：
侦测该低功耗可穿戴设备的系统负载情况并根据该低功耗可穿戴设备的该系统负载情况在该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换，其中该动态切换的步骤包含在该大操作系统与该小操作系统之间进行通信，并且该通信包含静态通信机制或动态通信机制，其中，在该静态通信机制下，为运作在正常模式的该大操作系统以及运作在挂起模式或休眠模式的该小操作系统定义相同名称的变量或数组；以及在该动态通信机制下，为运作在该正常模式的该大操作系统以及运作在该挂起模式或该休眠模式的该小操作系统使用相同的标识符以用于该大操作系统与该小操作系统之间的数据传送。
11.如权利要求10所述的低功耗可穿戴设备中多操作系统切换的方法，其特征在于，该大操作系统运行在正常模式，该小操作系统运行在挂起模式、休眠模式、深度休眠模式，其中该正常模式为非省电模式以及该挂起模式、该休眠模式与该深度休眠模式为三种不同的省电模式。
12.如权利要求11所述的低功耗可穿戴设备中多操作系统切换的方法，其特征在于，其中该低功耗可穿戴设备更包含紧耦合内存、随机存取存储器且所述在该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换包含由该大操作系统切换至该小操作系统继续运行，其中所述由该大操作系统切换至该小操作系统的该挂起模式继续运行进一步包含：
运行该大操作系统；
将该低功耗可穿戴设备中该紧耦合内存的数据备份到该随机存取存储器上未使用的区域；
将该低功耗可穿戴设备的锁相环频率降低；
将该低功耗可穿戴设备的工作电压降低；
加载对应该小操作系统的镜像文件至该紧耦合内存；
将该低功耗可穿戴设备中不使用的硬件断电；以及
将该小操作系统的运行切换到该挂起模式并运行该挂起模式。
13.如权利要求11所述的低功耗可穿戴设备中多操作系统切换的方法，其特征在于，该低功耗可穿戴设备更包含紧耦合内存、随机存取存储器且所述于该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换包含由该小操作系统切换至该大操作系统继续运行，其中所述由该小操作系统的该挂起模式切换至该大操作系统继续运行进一步包含：
运行该小操作系统；
将该低功耗可穿戴设备的工作电压升高；
将该低功耗可穿戴设备的锁相环频率升高；
启动并初始化该低功耗可穿戴设备于前期关掉的硬件；
将该随机存取存储器中备份的该紧耦合内存资料恢复至该紧耦合内存；以及
将该低功耗可穿戴设备切换回该大操作系统的该正常模式并继续运行。
14.如权利要求11所述的低功耗可穿戴设备中多操作系统切换的方法，其特征在于，该低功耗可穿戴设备更包含紧耦合内存且所述于该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换包含由该大操作系统切换至该小操作系统的该休眠模式继续运行，其中所述由该大操作系统切换至该小操作系统的该休眠模式继续运行进一步包含：
将该低功耗可穿戴设备的锁相环频率降低；
将该低功耗可穿戴设备的工作电压降低；
加载对应该小操作系统的镜像文件至该紧耦合内存；
将该低功耗可穿戴设备中不使用的硬件断电；以及
将该小操作系统的运行切换到该休眠模式并运行该休眠模式。
15.如权利要求14所述的低功耗可穿戴设备中多操作系统切换的方法，其特征在于，该低功耗可穿戴设备更包含随机存取存储器与只读存储器且所述由该大操作系统切换至该小操作系统的该休眠模式继续运行进一步包含：
在将该低功耗可穿戴设备的锁相环降低频率之前，将该低功耗可穿戴设备中该紧耦合内存以及该随机存取存储器中于该正常模式在使用的存储器数据备份到该只读存储器上未使用的区域。
16.如权利要求11所述的低功耗可穿戴设备中多操作系统切换的方法，其特征在于，该低功耗可穿戴设备更包含紧耦合内存、随机存取存储器与只读存储器并且所述于该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换包含由该小操作系统切换至该大操作系统继续运行，其中所述由该小操作系统的该休眠模式切换至该大操作系统继续运行进一步包含：
将该低功耗可穿戴设备的工作电压升高；
将该低功耗可穿戴设备的锁相环频率升高；
启动并初始化该低功耗可穿戴设备在前期关掉的硬件；
将该只读存储器中备份的该紧耦合内存以及该随机存取存储器中在该正常模式在使用的存储器数据恢复至该紧耦合内存以及该随机存取存储器；以及
将该低功耗可穿戴设备切换回该大操作系统的该正常模式并继续运行。
17.如权利要求11所述的低功耗可穿戴设备中多操作系统切换的方法，其特征在于，所述于该大操作系统与该小操作系统之间进行动态切换包含由该小操作系统切换至该大操作系统继续运行，其中所述由该小操作系统的该休眠模式切换至该大操作系统继续运行进一步包含：
将该低功耗可穿戴设备的工作电压升高；
将该低功耗可穿戴设备的锁相环频率升高；
启动并初始化该低功耗可穿戴设备于前期关掉的硬件；
加载该大操作系统；以及
将该低功耗可穿戴设备切换回该大操作系统的该正常模式并继续运行。
18.一种低功耗可穿戴设备中多操作系统之间的通信方法，其中该低功耗可穿戴设备运行大操作系统与小操作系统且该大操作系统可运行在正常模式，该小操作系统可运行在挂起模式、休眠模式、深度休眠模式，该方法进一步包含：
当从运作在该正常模式的该大操作系统切换至运作在该挂起模式或该休眠模式的该小操作系统之前，将共享存储器区域从随机存取存储器转移到紧耦合内存；以及
当从运作在该挂起模式或该休眠模式的该小操作系统切换到运作在该正常模式的该大操作系统时，将该共享存储器区域从该紧耦合内存转移到该随机存取存储器；
其中，该通信方法进一步包含静态通信机制或动态通信机制，其中，在该静态通信机制下，为运作在该正常模式的该大操作系统以及运作在该挂起模式或该休眠模式的该小操作系统定义相同名称的变量或数组；以及在该动态通信机制下，为运作在该正常模式的该大操作系统以及运作在该挂起模式或该休眠模式的该小操作系统使用相同的标识符以用于该大操作系统与该小操作系统之间的数据传送。
19.如权利要求18所述的低功耗可穿戴设备中多操作系统之间的通信方法，其特征在于，进一步包含：
设定紧急定时器与非紧急定时器，
其中当由该正常模式切换到该挂起模式时，搜索该正常模式下即将到期的该紧急定时器，并记录该紧急定时器的到期时间；当已经切到该挂起模式后，将该紧急定时器重新注册到该小操作系统中。
20.如权利要求18所述的低功耗可穿戴设备中多操作系统之间的通信方法，其特征在于，进一步包含：
启动所有安装的应用；
判断该启动是否为冷启动；
当该启动为冷启动时，向该应用发送第一消息，使该应用选择加载该小操作系统的应用到该共享存储器中；
当该启动不是冷启动时，向应用发送第二消息，使该应用接到该第二消息后重新建立该应用与该小操作系统的应用之间的联系。
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