CN106814788B - 用于激活电路的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的多个方面包括具有第一时钟发生器和第二时钟发生器的装置。第一时钟发生器被配置为驱动第一电路，从而引起第一电路(i)接收对应于音频输入的信号，以及(ii)确定信号的能量水平是否超过预定阈值。当第一电路确定信号的能量水平超过预定阈值时，激活第二时钟发生器。第二时钟发生器被配置为驱动第二电路，从而引起第二电路确定信号是否匹配预定模式。当第二电路确定信号匹配预定模式时，激活第三电路。

Description

用于激活电路的装置和方法
相关申请的交叉引用
本公开要求于2015年12月1日提交的美国临时申请第62/261,665号“多步骤关键字识别(Multiple Step Keyword Recognition)”的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。
背景技术
本文中提供的背景技术描述是出于总体呈现本公开的上下文的目的。当前署名的发明人的工作，在该背景技术部分中描述的工作的程度上，以及在提交时可能不另外作为现有技术限定的描述的方面，既没有明确地也没有隐含地被承认作为本公开的现有技术。
在很多应用中，诸如计算机、智能电话、平板计算机、可穿戴设备、智能家电、汽车娱乐资讯系统等用户设备被配置为在对应于不同功耗水平的不同功率模式下操作，以便通过减小用户设备的总功耗来延长用户设备的电池寿命。在用户设备中实现不同的功率模式可以包括激活或去激活用户设备的不同电路或部件或者调节驱动用户设备的各种电路的时钟信号的频率。例如，与高功率模式相比，低功率模式可以对应于更少的激活电路或部件和/或更低的时钟频率。可以命令用户设备根据一个或多个方法从低功率模式切换到一个或多个高功率模式，诸如检测由用户设备接收的音频输入是否匹配预定声音模式。
发明内容
本公开的多个方面提供了一种具有第一时钟发生器和第二时钟发生器的装置。第一时钟发生器被配置为驱动第一电路，从而引起第一电路(i)接收对应于音频输入的信号，以及(ii)确定信号的能量水平是否超过预定阈值。当第一电路确定信号的能量水平超过预定阈值时，激活第二时钟发生器。第二时钟发生器被配置为驱动第二电路，从而引起第二电路确定信号是否匹配预定模式。当第二电路确定信号匹配预定模式时，激活第三电路。
在实施例中，该装置还包括功率管理电路，功率管理电路被配置为从第一电路接收指示对应于音频输入的信号的能量水平是否超过预定阈值的第一结果，当第一结果指示信号的能量水平超过预定阈值时激活第二时钟发生器，从第二电路接收指示信号是否匹配预定模式的第二结果，以及当第二结果指示信号匹配预定模式时激活第三电路。
在实施例中，第一电路包括滤波器和能量计算器，滤波器被配置为基于表示信号的数据来生成下采样数据，能量计算器被配置为基于下采样数据生成能量检测信号，该能量检测信号指示信号的能量水平是否超过预定阈值。
在实施例中，能量计算器包括被配置为计算平方下采样数据的平方器电路、被配置为通过对平方下采样数据进行积分来生成检测能量水平的积分器电路、以及被配置为通过将检测能量水平与预定阈值进行比较来生成能量检测信号的阈值比较器。
在实施例中，第一电路包括多路复用器，多路复用器被配置为从第一时钟发生器接收第一时钟信号并且从第二时钟发生器接收第二时钟信号，并且选择性地传递第一和第二时钟信号之一以驱动能量计算器。
此外，第一电路可以通过对表示信号的数据下采样来生成下采样数据。第二电路可以从第一电路接收下采样数据，并且通过将下采样数据与预定模式进行比较来生成模式匹配信号。
在实施例中，第一时钟发生器的功耗水平小于第二时钟发生器的功耗水平。此外，第一时钟发生器可以是环形振荡器，并且第二时钟发生器可以是锁相环时钟发生器。
在实施例中，第二电路还包括时钟校准器，时钟校准器被配置为基于比较来自第一时钟发生器的第一时钟信号和来自第二时钟发生器的第二时钟信号来调节第一时钟发生器的设置。
本公开的多个方面提供了一种激活各种电路的方法。该方法包括接收对应于音频输入的信号，通过利用第一时钟发生器驱动第一电路来引起第一电路确定信号的能量水平是否超过预定阈值，当第一电路确定信号的能量水平超过预定阈值时激活第二时钟发生器，通过利用第二时钟发生器驱动第二电路来确定信号是否匹配预定模式，并且当第二电路确定信号匹配预定模式时激活第三电路。
在实施例中，该方法还包括从第一电路接收指示对应于音频输入的信号的能量水平是否超过预定阈值的第一结果，当第一结果指示信号的能量水平超过预定阈值时激活第二时钟发生器，从第二电路接收指示信号是否匹配预定模式的第二结果，以及当第二结果指示信号匹配预定模式时，激活第三电路。
该方法还可以包括通过对表示信号的数据进行下采样来生成下采样数据，并且基于下采样数据生成指示信号的能量水平是否超过预定阈值的能量检测信号。
在实施例中，该方法可以包括由能量计算器生成指示信号的能量水平是否超过预定阈值的能量检测信号，以及选择性地传递来自第一时钟发生器的第一时钟信号和来自第二时钟发生器的第二时钟信号之一以驱动能量计算器。
该方法可以包括通过对表示信号的数据进行下采样来生成下采样数据，以及通过将下采样数据与预定模式进行比较来生成模式匹配信号。该方法还可以包括基于比较来自第一时钟发生器的第一时钟信号与来自第二时钟发生器的第二时钟信号来调节第一时钟发生器的设置。
本公开的多个方面提供了一种存储有指令的非瞬态计算机可读介质，该指令在由处理电路执行时引起处理电路执行操作。通过执行指令实现的操作包括从由第一时钟发生器驱动的第一电路接收第一结果，第一结果指示对应于音频输入的信号的能量水平是否超过预定阈值，当第一结果指示信号的能量水平超过预定阈值时激活第二时钟发生器，从由第二时钟发生器驱动的第二电路接收第二结果，第二结果指示信号是否匹配预定模式，并且当第二结果指示信号匹配预定模式时激活第三电路。
在实施例中，通过执行指令实现的操作还包括设置多路复用器以基于第一结果选择性地传递来自第一时钟发生器的第一时钟信号和来自第二时钟发生器的第二时钟信号之一以驱动第一电路。
附图说明
将参照以下附图详细描述作为示例提出的本公开的各种实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1示出了根据本公开的实施例的用户设备的功能框图；
图2示出了根据本公开的实施例的图1中的用户设备的功率管理电路的功能框图；
图3示出了根据本公开的实施例的图1中的用户设备的预处理电路的功能框图；
图4示出了根据本公开的实施例的图3中的预处理电路的能量计算器的功能框图；
图5示出了根据本公开的实施例的图1中的用户设备的音频处理电路的功能框图；
图6示出了根据本公开的实施例的具有时钟校准器的另一用户设备的一部分的功能框图；以及
图7示出了根据本公开的实施例的概述激活图1中的用户设备的各种电路的过程的流程图。
具体实施方式
根据本公开的一个或多个实施例，当音频输入匹配预定声音模式时，可以激活用户设备的主电路。当能量计算器确定音频输入具有超过预定阈值的能量水平时，用户设备可以使用不太耗电的时钟发生器来驱动能量计算器并且使用更耗电的时钟发生器来驱动模式检测器。当模式检测器确定音频输入匹配预定声音模式时，用户设备可以激活主电路。这样，在多步骤方法中实现了根据本公开的一个或多个实施例的用户设备的基于声音模式的激活功能，以进一步减少用户设备的功耗。
图1示出了根据本公开实施例的用户设备100的功能框图。在一些示例中，用户设备100可以是计算机、智能电话、平板计算机、可穿戴设备、智能电器、汽车娱乐资讯系统等。
用户设备100包括第一电路110(电路1)、第二电路120(电路2)、第三电路130(电路3)和功率管理电路140。第一电路110接收对应于音频输入的信号AUDIO_IN，并且向第二电路120输出通过对表示信号AUDIO_IN的数据下采样而生成的下采样数据DS_DATA。第一电路110还生成与信号AUDIO_IN的能量水平是否超过预定阈值的结果相对应的能量检测信号ENERGY_PASS，并且向功率管理电路140输出能量检测信号ENERGY_PASS。在一些示例中，预定阈值对应于确定信号AUDIO_IN的能量水平是否足够大以使得信号AUDIO_IN更可能起因于用户输入而非噪声。第二电路120接收并且处理下采样数据DS_DATA，并且将所得到的数据AUDIO_DATA输出到第三电路130。第二电路120还生成与信号AUDIO_IN是否匹配预定模式的结果相对应的模式匹配信号PATTERN_PASS。在一些示例中，预定模式对应于口述声音或音乐声音的波形，例如，用户念出关键字的结果。
第三电路130接收并且处理来自第二电路120的所得到的数据AUDIO_DATA。此外，功率管理电路140接收能量检测信号ENERGY_PASS，并且基于能量检测信号ENERGY_PASS来生成激活第二电路120的外围唤醒信号WAKEUP_P。功率管理电路140还接收模式匹配信号PATTERN_PASS并且基于信号PATTERN_PASS来生成激活第三电路130的主唤醒信号WAKEUP_M。另外，功率管理电路140还生成选择用于驱动第一电路的合适的时钟信号的多路复用器选择信号MUX_SEL。
在一些示例中，第一电路110、第二电路120、第三电路130、功率管理电路140以及其中的对应电路和部件中的一个或多个形成在集成电路(IC)芯片、各种IC芯片、或者在同一IC封装件中的各种IC芯片中。
第一电路110包括第一时钟发生器112、多路复用器114(MUX)、麦克风电路116(MIC电路)和预处理电路118。在一些示例中，每当用户设备100被上电时，第一电路110被激活。
第一时钟发生器112生成第一时钟信号CLK1。在一些示例中，第一时钟发生器112是基于环形振荡器、电阻器-电容器振荡器、电感器-电容器振荡器、晶体电容器等的时钟发生器。在一些示例中，第一时钟发生器112不具有用于调节第一时钟信号CLK1的内建实时反馈控制。在一些示例中，第一时钟发生器112与第一电路110的其它部件集成在IC芯片上。在一个示例中，第一时钟发生器112布置在IC芯片外。
多路复用器114接收第一时钟信号CLK1和来自第二电路120的第二时钟信号CLK2，并且响应于来自功率管理电路140的多路复用器选择信号MUX_SEL而将第一时钟信号CLK1和第二时钟信号CLK2之一选择性地传递给多路复用器114的输出114a。多路复用器114的输出114a处的时钟信号用于驱动麦克风电路116和预处理电路118。
麦克风电路116接收信号AUDIO_IN并且生成表示信号AUDIO_IN的波形的数字麦克风输出数据MIC_DATA。在一些示例中，麦克风电路116包括麦克风、驱动麦克风的驱动器、以及将来自麦克风的输出信号从模拟形式转换为数字形式的模数转换器。在一些示例中，麦克风电路116与第一电路110的其它部件集成在IC芯片上。在其它示例中，麦克风电路116布置在IC芯片外。在至少一个示例中，麦克风电路116的麦克风是微机电系统(MEMS)麦克风。
预处理电路118接收表示信号AUDIO_IN的数字麦克风输出数据MIC_DATA，并且通过对数字麦克风输出数据MIC_DATA进行下采样来输出下采样数据DS_DATA。在一些示例中，数据MIC_DATA的采样率在10MHz到50MHz的范围内；并且下采样数据DS_DATA的采样率在10kHz到50kHz的范围内。此外，预处理电路118还确定由数字麦克风输出数据MIC_DATA表示的信号AUDIO_IN的能量水平是否超过预定阈值，并且生成能量检测信号ENERGY_PASS以将确定结果报告给功率管理电路140。在一些示例中，当预处理电路118确定信号AUDIO_IN的能量水平超过预定阈值时，预处理电路118将能量检测信号ENERGY_PASS设置为第一逻辑值，诸如逻辑高，当预处理电路118确定信号AUDIO_IN的能量水平没有超过预定阈值时，预处理电路118将能量检测信号ENERGY_PASS设置为第二逻辑值，诸如逻辑低。
第二电路120包括第二时钟发生器122和音频处理电路124，音频处理电路124包括模式检测器126和音频缓冲器128。在一些示例中，第二电路120在用户设备110处于低功率模式时是不活动的，并且响应于来自功率管理电路140的外围唤醒信号WAKEUP_P而被激活。在一些示例中，通过以下方式来激活第二电路120：利用第二时钟信号CLK2驱动第二电路120、向第二电路120供应电功率或者响应于外围唤醒信号WAKEUP_P的其它合适的措施。
第二电路120中可以存在其它部件。在一些示例中，第二时钟发生器122、模式检测器126和音频缓冲器128中的一个或多个以及第一电路110的一个或多个部件形成在集成电路(IC)芯片中或相同IC封装件中的各种IC芯片中。
第二时钟发生器122生成第二时钟信号CLK2。在一些示例中，第二时钟发生器122是基于锁相环的时钟发生器。在一些示例中，第二时钟发生器122具有用于调节第二时钟信号CLK2的内建实时反馈控制。与第一时钟发生器112相比，第二时钟发生器122可以在用户设备100的处理、电压或温度变化上具有更高的频率精度或稳定性。在一些示例中，第二时钟信号CLK2比第一时钟信号具有更高的频率CLK1。在一些示例中，第二时钟发生器122与第二电路120的其它部件集成在IC芯片上或者布置在IC芯片外。
模式检测器126从第一电路110接收下采样数据DS_DATA，并且基于下采样数据DS_DATA来确定由下采样数据DS_DATA表示的信号AUDIO_IN是否匹配预定模式。模式检测器126还产生模式匹配信号PATTERN_PASS以将确定结果报告给功率管理电路140。模式检测器126还存储对应于预定声音模式的信息，该信息由用户可编程。在一些示例中，当模式检测器126确定信号AUDIO_IN与预定模式匹配时，模式检测器126将模式匹配信号PATTERN_PASS设置为第一逻辑值，而当信号AUDIO_IN与预定模式不匹配时，模式检测器126将模式匹配信号PATTERN_PASS设置为第二逻辑值。
音频缓冲器128存储下采样数据DS_DATA作为要由第三电路130访问的音频数据AUDIO_DATA。下采样数据DS_DATA可以临时存储在音频缓冲器128中，并且在由第三电路130读出之后被移除。在一些示例中，代替存储下采样数据DS_DATA，音频缓冲器128存储在下采样数据DS_DATA被模式检测器126或音频处理电路124的另一电路或部件进一步处理之后的所得到的数据作为音频数据AUDIO_DATA。音频处理电路124对下采样数据DS_DATA的进一步处理可以包括噪声消除处理、音频均衡处理、放大处理等。在至少一个示例中，音频缓冲器128被配置为在模式检测器126确定信号AUDIO_IN匹配预定模式的情况下，至少保持对应于从第二电路120的激活到第三电路130的激活的持续时间的量的音频数据AUDIO_DATA。
第三电路130包括第三时钟发生器132和主电路134。在一些示例中，第三电路130在用户设备110处于低功率模式时是不活动的，并且响应于来自功率管理电路140的主唤醒信号WAKEUP_M而被激活。在一些示例中，通过以下方式来激活第三电路130：利用第三时钟信号CLK3驱动第三电路130、或者向第三电路130供应电功率、或者响应于主唤醒信号WAKEUP_M的其它合适的措施。
第三时钟发生器132生成第三时钟信号CLK3。在一些示例中，第三时钟发生器132是基于锁相环的时钟发生器。在一些示例中，第三时钟信号CLK3比第二时钟信号CLK2具有更高的频率。在一些示例中，第三时钟发生器132与第三电路130的其它部件集成在IC芯片上或者布置在IC芯片外。在至少一个示例中，主电路134由第二时钟信号CLK2来驱动，并且因此省略了第三时钟发生器132。
主电路130被配置为访问存储在音频缓冲器128中的音频数据AUDIO_DATA，并且基于音频数据AUDIO_DATA执行至少一个功能，诸如音频数据AUDIO_DATA的记录、回放、语音识别或传输等。主电路130可以通过遵循包括内部集成电路(I2C)、串行外围接口(SPI)、通用异步接收器/发射器(UART)等的接口标准的总线来访问音频缓冲器128。在一些示例中，主电路134包括硬连线电路、处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口等中的一项或多项。
功率管理电路140从第一电路110接收指示信号AUDIO_IN的能量水平是否超过预定阈值的结果的能量检测信号ENERGY_PASS。当结果指示信号AUDIO_IN的能量水平超过预定阈值时，功率管理电路140激活第二时钟发生器122、音频处理电路124和/或第二电路120的其它部件。例如，当结果指示信号AUDIO_IN的能量水平超过预定阈值时，功率管理电路140输出外围唤醒信号WAKEUP_P以激活第二电路120。功率管理电路140还输出多路复用器选择信号MUX_SEL，多路复用器选择信号MUX_SEL在确定信号AUDIO_IN的能量水平超过预定阈值之前命令多路复用器114选择第一时钟信号CLK1，并且在确定信号AUDIO_IN的能量水平超过预定阈值之后选择第二时钟信号CLK2。
功率管理电路140还从第二电路120接收指示信号AUDIO_IN是否匹配预定模式的结果的模式匹配信号PATTERN_PASS。当结果指示信号AUDIO_IN匹配预定模式时，功率管理电路140激活第三电路130。例如，当结果指示信号AUDIO_IN匹配预定模式时，功率管理电路140输出主唤醒信号WAKEUP_M以激活第三电路130。
在至少一个示例中，在操作期间，当用户设备110处于低功率模式时，第一电路110被激活，并且第二电路120和第三电路130被去激活。第一时钟发生器112生成驱动麦克风电路116和预处理电路118的第一时钟信号CLK1。在用户通过说话提供音频输入之后，麦克风电路116拾取对应于音频输入的信号AUDIO_IN并且输出对应的数字麦克风数据MIC_DATA。预处理电路118确定由麦克风数据MIC_DATA表示的信号AUDIO_IN是否具有超过预定阈值的能量水平。一旦功率管理电路140接收到信号AUDIO_IN的能量水平超过预定阈值这一结果，则功率管理电路140通过外围唤醒信号WAKEUP_P激活第二时钟发生器122。音频处理电路124可以由外围唤醒信号WAKEUP_P来激活，或者在第二时钟发生器122被激活之后由第二时钟信号CLK2的活动来间接激活。功率管理电路140还将多路复用器114设置为在第二时钟发生器122被激活之后使用第二时钟信号CLK2驱动麦克风电路116和预处理电路118。
此外，在第二电路120被激活之后，模式检测器126接收下采样数据DS_DATA，并且确定现在由下采样数据DS_DATA表示的信号AUDIO_IN是否匹配预定模式。如果功率管理电路140接收到信号AUDIO_IN与预定模式匹配这一结果，则功率管理电路140确定用户已经将预定关键字读取到用户设备100，并且从而通过主唤醒信号WAKEUP_P激活第三电路130，并且用户设备100因此从低功率模式切换到高功率模式。如果功率管理电路140接收到信号AUDIO_IN与预定模式不匹配这一结果，则功率管理电路140确定用户尚未向用户设备100读取预定关键字，并且因此通过外围设备唤醒信号WAKEUP_P去激活第二电路120，并且用户设备100保持在低功率模式。
在根据本公开的实施例中，因为第一电路110在低功率模式期间由不太耗电的时钟发生器(例如，第一时钟发生器112)生成的不太精确和/或较慢的时钟信号(例如，第一时钟信号CLK1)来驱动，所以更加准确、较快并且因此更耗电的时钟发生器(例如，第二时钟发生器122)可以保持被去激活。因此，与当用户设备被上电时省略第一时钟发生器112并且始终激活第二时钟发生器122的配置相比，可以通过以下方式来减少根据本公开的用户设备100的总功耗：在低功率模式期间引入不太耗电的时钟发生器112，并且仅在通过检测音频输入AUDIO_IN的能量水平超过预定阈值而证明这样的激活合理之后才激活第二时钟发生器122。
预处理电路118、模式检测器126或功率管理电路可以实现为硬连线电路、可编程控制器或者执行软件或固件指令的处理器等中的一项或多项。
图2示出了根据本公开实施例的用户设备的功率管理电路240的功能框图。在一些示例中，功率管理电路240对应于用户设备100的功率管理电路140。图2中的与图1中的部件相同或相似的部件可以被赋予相同的附图标记，并且省略其详细描述。
在图2所示的示例中，功率管理电路240被实现为执行存储在存储器260中的相应软件或固件指令262的处理器250。功率管理电路240包括处理器250、与处理器250耦合的存储器260和总线270。处理器250通过总线270接收各种信号和数据，诸如来自第一电路110的能量检测信号ENERGY_PASS和来自第二电路120的模式匹配信号PATTERN_PASS。处理器250通过总线270输出各种信号和数据，诸如去往第一电路110的多路复用器选择信号MUX_SEL、去往第二电路120的外围唤醒信号WAKEUP_P、以及去往第三电路130的主唤醒信号WAKEUP_M。
在一些示例中，处理器250包括被配置为执行指令262的单个或多个处理核、或者被配置为基于指令262执行各种功能的专用控制器。存储器260用于存储指令262和/或其它数据或中间数据264。在一些示例中，存储器260包括非瞬态计算机可读介质，诸如半导体或固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它合适的存储介质。在一些示例中，存储器260包括非易失性存储器、易失性存储器或其组合。
图3示出了根据本公开的实施例的用户设备的预处理电路318的功能框图。在一些示例中，预处理电路318对应于用户设备100的预处理电路118。图3中的与图1中的部件相同或相似的部件被赋予相同的附图标记，并且省略其详细描述。
预处理电路318包括下采样滤波器320和能量计算器330。下采样滤波器320从麦克风电路116接收数字麦克风数据MIC_DATA，并且通过对数据MIC_DATA进行下采样来将下采样数据DS_DATA输出到第二电路120。下采样滤波器320还将中间下采样数据DS_DATA_INT输出到能量计算器330。能量计算器330确定由中间下采样数据DS_DATA_INT表示的数据AUDIO_IN是否具有超过预定阈值的能量水平。能量计算器330输出能量检测信号ENERGY_PASS以将确定结果报告给功率管理电路140。
如图3所示的下采样滤波器320包括第一滤波器322和第二滤波器324。第一滤波器322接收数据MIC_DATA，并且通过对数据MIC_DATA进行下采样来生成中间下采样数据DS_DATA_INT。在一些示例中，第一滤波器322简单地输出数据MIC_DATA的每预定数量的样本中的一个样本作为中间下采样数据DS_DATA_INT，并且忽略其它样本。第二滤波器324接收中间下采样数据DS_DATA_INT，并且通过进一步处理中间下采样数据DS_DATA_INT来生成下采样数据DS_DATA。在一些示例中，第二滤波器324对中间下采样数据DS_DATA_INT执行以下中的一项或多项：下采样处理、抗混叠滤波处理、均衡处理、噪声消除处理等。在一些示例中，第二滤波器324被配置为具有足以覆盖能量计算器330的处理时间以及功率管理电路140和第二电路120相应地完全激活第二电路120所花费的时间的处理时间。这样，第二电路120可以及时地处理对应于触发第二电路120的激活的中间下采样数据DS_DATA_INT的集合的下采样数据DS_DATA的集合。在至少一个示例中，第二滤波器324还包括足以暂时保持用于第二电路120的下采样数据DS_DATA的缓冲器(未示出)。
图4示出了根据本公开的实施例的预处理电路的能量计算器430的功能框图。在一些示例中，能量计算器430对应于预处理电路318的能量计算器330。图4中的与图3中的部件相同或相似的部件被赋予相同的附图标记，并且省略其详细说明。
能量计算器430包括平方器电路442、积分器电路444和阈值比较器446。平方器电路442接收中间下采样数据DS_DATA_INT并且计算平方下采样数据D1。积分器电路444接收平方下采样数据D1，并且通过对平方下采样数据D1进行积分来生成检测能量水平D2。在一些示例中，积分器电路444每个预定数量的时钟周期重置，使得作为信号AUDIO_IN的由麦克风电路116拾取的噪声的能量水平在积分器电路444处没有被累积。
阈值比较器446将检测能量水平D2与预定阈值进行比较，并且基于比较结果输出能量检测信号ENERGY_PASS。在一些示例中，预定阈值在阈值比较器446中或在由阈值比较器446可访问的电路中被硬连线或被一次编程。在其它示例中，预定阈值是可重新编程的并且存储在阈值比较器446中或阈值比较器446可访问的电路中。
图5示出了根据本公开的实施例的用户设备的音频处理电路524的功能框图。在一些示例中，音频处理电路524对应于用户设备100的音频处理电路124。音频处理电路524还包括分别对应于模式检测器126和音频缓冲器128的模式检测器526和音频缓冲器528。部件。图5中的与图1中的部件相同或相似的部件被赋予相同的附图标记，并且省略其详细说明。
在图5所示的示例中，音频处理电路524被实现为执行存储在存储器540中的相应软件或固件指令542的处理器530。音频处理电路524包括处理器530、总线550以及与处理器530耦合的存储器540。处理器530通过总线550接收下采样数据DS_DATA，并且通过总线550输出音频数据AUDIO_DATA。模式检测器526被实现为执行指令542的处理器530。音频缓冲器528被实现为存储器540的一部分。
在一些示例中，处理器530包括被配置为执行指令542的单个或多个处理核、或者被配置为基于指令542执行各种功能的专用控制器。存储器540用于存储指令542、要由模式检测器526使用的预定声音模式544和/或其它数据或中间数据546。在一些示例中，存储器540包括非瞬态计算机可读介质，诸如半导体或固态存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或其它合适的存储介质。在一些示例中，存储器540包括非易失性存储器、易失性存储器或其组合。
图6示出了根据本公开的实施例的包括时钟校准器650的用户设备600的一部分的功能框图。用户设备600包括第一时钟发生器612、第二时钟发生器622和时钟校准器650。在一些示例中，用户设备600对应于用户设备100，第一时钟发生器612对应于第一时钟发生器112，并且第二时钟发生器622对应于第二时钟发生器122。与用户设备100的部件相同或类似的用户设备600的其它部件在图6中未示出。
与用户设备100相比，用户设备600还包括时钟校准器650。时钟校准器650接收来自第一时钟发生器612的第一时钟信号CLK1和来自第二时钟发生器622的第二时钟信号CLK2，并且输出控制信号CTRL以基于比较第一时钟信号CLK1和第二时钟信号CLK2来调节第一时钟发生器612的设置。在一些示例中，控制信号CTRL可以是模拟信号或数字信号。在一个示例中，第一时钟发生器612是具有用作可变电阻器件的上拉或下拉晶体管的环形振荡器。可以通过调节上拉或下拉晶体管的等效电阻来调谐环形振荡器的振荡频率。在这样的示例中，上拉或下拉晶体管的等效电阻可以由施加到晶体管的栅极端子的模拟信号或者选择性地接通或关断晶体管的数字信号来控制。
在一些示例中，时钟校准器650是第二电路120的独立电路或者是音频处理电路124的集成部分。在一些示例中，时钟校准器650是第一电路110的一部分或者功率管理电路140的一部分。
图7示出了根据本公开的实施例的概述激活用户设备的各种电路(诸如用户设备100的电路120和130)的过程700的流程图。应当理解，可以在图7所示的过程700之前、期间和/或之后执行附加操作。过程700在S701开始并且行进到S710。
在S710，接收对应于音频输入的信号。例如，用户设备100的麦克风电路116接收对应于音频输入的信号AUDIO_IN，诸如用户向用户设备100念出词语。
在S720，第一时钟发生器驱动第一电路，从而引起第一电路确定信号的能量水平是否超过预定阈值。在一些示例中，第一时钟发生器被配置为每当用户设备上电时生成第一时钟信号。
例如，第一电路110包括生成第一时钟信号CLK1的第一时钟发生器112，在用户设备100处于低功率模式时第一时钟信号CLK1驱动第一电路110的麦克风电路116和预处理电路118。麦克风电路116输出表示信号AUDIO_IN的数据MIC_DATA。预处理电路118接收数据MIC_DATA，并且确定由数据MIC_DATA表示的信号AUDIO_IN是否具有大于预定阈值的能量水平。
在一些示例中，通过对数据MIC_DATA进行下采样来生成下采样数据，并且基于下采样数据计算信号AUDIO_IN的能量水平。
在S730，当确定信号的能量水平大于预定阈值时，处理行进到S740。当确定信号的能量水平不大于预定阈值时，处理行进到S710。
例如，预处理电路118生成与信号AUDIO_IN的能量水平是否超过预定阈值的结果相对应的能量检测信号ENERGY_PASS，并且将能量检测信号ENERGY_PASS输出到功率管理电路140。当能量检测信号ENERGY_PASS对应于信号AUDIO_IN的能量水平超过预定阈值这一结果时，功率管理电路140激活第二时钟发生器122和音频处理电路124，并且基于来自第二电路120的另一结果确定是否进一步激活第三电路130。当能量检测信号ENERGY_PASS对应于信号AUDIO_IN的能量水平没有超过预定阈值这一结果时，功率管理电路140不激活第二电路120或第三电路130，并且用户设备100保持处于低功率模式。
在S740，激活第二时钟发生器。第二时钟发生器被配置为生成第二时钟信号以驱动第二电路。在一些示例中，第二时钟信号比第一时钟信号具有更高的频率。在一些示例中，与第一时钟发生器相比，第二时钟发生器具有在处理、电压或温度变化上具有更高的频率精度和/或稳定性。在一个示例中，第一时钟发生器是基于环形振荡器、电阻器-电容器振荡器、电感器-电容器振荡器、晶体电容器等的时钟发生器。在一些示例中，第二时钟发生器是基于锁相环的时钟发生器。
例如，当能量检测信号ENERGY_PASS对应于信号AUDIO_IN的能量水平超过预定阈值这一结果时，功率管理电路140通过外围唤醒信号WAKEUP_P激活第二时钟发生器122。在至少一个示例中，功率管理电路140还通过多路复用器选择信号MUX_SEL来设置多路复用器114，使得第二时钟信号CLK2将用于驱动麦克风电路116和/或预处理电路118。
在一个示例中，也可以由时钟校准器通过比较第一时钟信号CLK1和第二时钟信号CLK2来调节第一时钟发生器112的设置。
在S750，第二时钟发生器驱动第二电路，从而引起第二电路确定信号是否匹配预定模式。例如，第二电路120从第一电路110接收下采样数据DS_DATA，并且确定由下采样数据DS_DATA表示的信号AUDIO_IN是否匹配预定模式。在一些示例中，由第一电路110的预处理电路118通过对表示单个MIC_IN的数据MIC_DATA进行下采样来生成下采样数据DS_DATA。
在S760，当确定信号匹配预定模式时，处理行进到S770。当确定信号不匹配预定模式时，处理行进到S710。
例如，模式检测器126生成与信号AUDIO_IN是否匹配预定模式的结果相对应的模式匹配信号PATTERN_PASS，并且将模式匹配信号PATTERN_PASS输出到功率管理电路140。当模式匹配信号PATTERN_PASS对应于信号AUDIO_IN与预定模式匹配这一结果时，功率管理电路140激活第三电路130，并且用户设备100被转换到高功率模式。当模式匹配信号PATTERN_PASS对应于信号AUDIO_IN与预定模式不匹配这一结果时，功率管理电路140不激活第三电路130并且去激活第二电路120，并且用户设备100保持处于低功率模式。
在S770，当第二电路确定信号匹配预定模式时，激活第三电路。例如，当模式匹配信号PATTERN_PASS对应于信号AUDIO_IN与预定模式匹配这一结果时，功率管理电路140通过主唤醒信号WAKEUP_P激活第三电路130。
在S770之后，该过程行进到S799并且终止。
虽然已经结合作为示例提出的本发明的具体实施例描述了本公开的多个方面，但是可以对示例进行替换，修改和变化。因此，本文中所阐述的实施例旨在是说明性的而非限制性的。在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下可以进行改变。

Claims (19)

1.一种激活各种电路的装置，包括：
第一时钟发生器，被配置为驱动第一电路，从而引起所述第一电路：(i)接收对应于音频输入的信号，以及(ii)确定所述信号的能量水平是否超过预定阈值；
第二时钟发生器，被配置为驱动第二电路，从而引起所述第二电路确定所述信号是否匹配预定模式，其中所述第二时钟发生器在所述第一电路确定所述信号的所述能量水平超过所述预定阈值时被激活，并且其中所述第一时钟发生器的功耗水平小于所述第二时钟发生器的功耗水平；以及
第三电路，所述第三电路在所述第二电路确定所述信号匹配所述预定模式时被激活。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括功率管理电路，所述功率管理电路被配置为：
从所述第一电路接收第一结果，所述第一结果指示对应于所述音频输入的所述信号的所述能量水平是否超过所述预定阈值；
当所述第一结果指示所述信号的所述能量水平超过所述预定阈值时激活所述第二时钟发生器；
从所述第二电路接收第二结果，所述第二结果指示所述信号是否匹配所述预定模式；以及
当所述第二结果指示所述信号匹配所述预定模式时激活所述第三电路。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电路包括：
滤波器，被配置为基于所述信号来生成下采样数据；以及
能量计算器，被配置为基于所述下采样数据来生成能量检测信号，所述能量检测信号指示所述信号的所述能量水平是否超过所述预定阈值。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述能量计算器包括：
平方器电路，被配置为计算平方下采样数据；
积分器电路，被配置为通过对所述平方下采样数据积分来生成检测能量水平；以及
阈值比较器，被配置为通过将所述检测能量水平与所述预定阈值进行比较来生成所述能量检测信号。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一电路包括：
能量计算器，被配置为生成能量检测信号，所述能量检测信号指示所述信号的所述能量水平是否超过所述预定阈值；以及
多路复用器，被配置为从所述第一时钟发生器接收第一时钟信号并且从所述第二时钟发生器接收第二时钟信号，并且选择性地传递所述第一时钟信号和所述第二时钟信号中的一个时钟信号以驱动所述能量计算器。
6.根据权利要求1所述的装置，其中
所述第一电路被配置为通过对表示所述信号的数据下采样来生成下采样数据，并且
所述第二电路被配置为从所述第一电路接收所述下采样数据，并且通过将所述下采样数据与所述预定模式进行比较来生成模式匹配信号。
7.根据权利要求1所述的装置，其中
所述第一时钟发生器是环形振荡器，并且
所述第二时钟发生器是锁相环时钟发生器。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电路还包括：
时钟校准器，被配置为基于将来自所述第一时钟发生器的第一时钟信号与来自所述第二时钟发生器的第二时钟信号进行比较来调节所述第一时钟发生器的设置。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二时钟发生器在所述第二时钟发生器被激活时驱动所述第一电路。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二时钟发生器在所述第二时钟发生器被激活时驱动所述第三电路。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括第三时钟发生器，所述第三时钟发生器在所述第二电路确定所述信号匹配所述预定模式时被激活并且驱动所述第三电路。
12.一种激活各种电路的方法，包括：
接收对应于音频输入的信号；
通过利用第一时钟发生器驱动第一电路来引起所述第一电路确定所述信号的能量水平是否超过预定阈值；
当所述第一电路确定所述信号的所述能量水平超过所述预定阈值时激活第二时钟发生器，其中所述第一时钟发生器的功耗水平小于所述第二时钟发生器的功耗水平；
通过利用所述第二时钟发生器驱动第二电路来引起所述第二电路确定所述信号是否匹配预定模式；以及
当所述第二电路确定所述信号匹配所述预定模式时激活第三电路。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
从所述第一电路接收第一结果，所述第一结果指示对应于所述音频输入的所述信号的所述能量水平是否超过所述预定阈值；
当所述第一结果指示所述信号的所述能量水平超过所述预定阈值时激活所述第二时钟发生器；
从所述第二电路接收第二结果，所述第二结果指示所述信号是否匹配所述预定模式；以及
当所述第二结果指示所述信号匹配所述预定模式时激活所述第三电路。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过对表示所述信号的数据下采样来生成下采样数据；以及
基于所述下采样数据来生成能量检测信号，所述能量检测信号指示所述信号的所述能量水平是否超过所述预定阈值。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括：
由能量计算器生成能量检测信号，所述能量检测信号指示所述信号的所述能量水平是否超过所述预定阈值；以及
选择性地传递来自所述第一时钟发生器的第一时钟信号和来自所述第二时钟发生器的第二时钟信号中的一个时钟信号以驱动所述能量计算器。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过对表示所述信号的数据下采样来生成下采样数据；以及
通过将所述下采样数据与所述预定模式进行比较来生成模式匹配信号。
17.根据权利要求12所述的方法，还包括：
基于将来自所述第一时钟发生器的第一时钟信号与来自所述第二时钟发生器的第二时钟信号进行比较来调节所述第一时钟发生器的设置。
18.一种存储有指令的非瞬态计算机可读介质，所述指令在由处理电路执行时引起所述处理电路执行包括以下项的操作：
从由第一时钟发生器驱动的第一电路接收第一结果，所述第一结果指示对应于音频输入的信号的能量水平是否超过预定阈值；
当所述第一结果指示所述信号的所述能量水平超过所述预定阈值时激活第二时钟发生器，其中所述第一时钟发生器的功耗水平小于所述第二时钟发生器的功耗水平；
从由所述第二时钟发生器驱动的第二电路接收第二结果，所述第二结果指示所述信号是否匹配预定模式；以及
当所述第二结果指示所述信号匹配所述预定模式时激活第三电路。
19.根据权利要求18所述的非瞬态计算机可读介质，其中所述指令在由所述处理电路执行时还引起所述处理电路执行包括以下项的操作：
基于所述第一结果来将多路复用器设置为选择性地传递来自所述第一时钟发生器的第一时钟信号和来自所述第二时钟发生器的第二时钟信号中的一个时钟信号，以驱动所述第一电路。
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