CN110573990A - 用于低成本力感测设备的超低功率模式 - Google Patents

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Abstract

本文描述了为低成本力感测设备提供超低功率模式的技术和装置。这些技术通过将潜在唤醒事件的功耗降至最低而延长了所述设备的电池寿命。为此，使用高通滤波器(例如，微分器)在时域中评估传感器信号以提供对所述信号的变化率的估计。当所述信号的所述变化率与基线值偏差了阈值量时，所述微控制器被唤醒以评估大量历史样本，例如等值于200毫秒或更长时间的历史数据。如果未识别到人类手势，则所述微控制器返回到空闲状态，但是如果识别到人类手势，则唤醒高功率应用处理器以执行应用，所述应用被配置成执行被映射到所述人类手势的操作。

Description

用于低成本力感测设备的超低功率模式
背景技术
计算设备上的许多传感器需要以在一个或多个低功率核上运行的程序的形式进行持续监督，以便唤醒设备并使设备能够检查关键事件。为此，经常会唤醒低功率核以从传感器读取数据来检测事件，很多时候这是由于误报而引起的。例如，一些设备以50Hz的周期速率采样，这导致低功耗核每秒唤醒50次以读取数据。设备的这种监控和唤醒会消耗功率，从而缩短设备的电池寿命。
另外，许多传感器容易漂移，这是传感器输入和其他组件的逐渐且常常是不可预测的变化，这可能导致读数偏离原始校准状态。多种不同的影响会导致传感器漂移，例如噪声、温度波动或老化。结果，漂移会改变输入，这可能需要来自低功耗核的监督以跟踪和改变用于检测关键事件的信号阈值。
提供此背景技术描述是为了总体呈现本公开的背景。除非本文另外指出，否则本节中描述的材料内容既不明确也不暗示地承认是本公开或所附权利要求的现有技术。
发明内容
描述了为低成本力感测设备提供超低功率模式的技术和装置。这些技术通过将潜在唤醒事件的功耗降至最低而延长了所述设备的电池寿命。为此，设备将一些工作分流到以硬件实现的模拟前端，所述模拟前端对传感器信号执行基本检查，并仅在发生具有阈值置信度水平的“感兴趣”事件时才唤醒微控制器(例如，低功耗核)。然后，微控制器更详细地分析传感器数据。如果微控制器以高置信度确定输入信号对应于人类手势，则微控制器唤醒应用处理器(例如，高功率核)以处理人类手势。应用处理器可以基于另外的标准来处理手势或返回到睡眠模式。因为本文描述的技术仅基于输入信号的阈值置信度水平才唤醒下一级别的处理能力(其消耗更多功率)，所以这些技术改进了定期唤醒微控制器以检查关键事件的传统技术。
在各方面中，使用微分器(例如，高通滤波器)在时域中评估传感器信号以提供对所述信号的变化率的估计。此微分器被实现为自主系统的一部分(例如，模拟前端)，其在唤醒微控制器进行更多分析之前提供对传感器信号的初步评估。当所述信号的所述变化率与基线值偏差了阈值量时，所述微控制器被唤醒以评估历史样本集，例如等值于200毫秒或更长时间的历史数据。如果未识别到人类手势，则所述微控制器返回到空闲状态，但是如果识别到人类手势，则唤醒所述应用处理器以执行应用，所述应用被配置成执行被映射到所述人类手势的操作。
下文描述的各方面包括一种系统，所述系统包括多个处理器和模拟前端。所述多个处理器至少包括微控制器和高功率应用处理器，所述微控制器和所述高功率应用处理器各自被配置成处于挂起状态(例如，睡眠状态)。所述模拟前端在硬件中实现，并且被配置成：将由力传感器生成的模拟信号转换成数字信号；将所述数字信号的样本存储在缓冲器中；基于所述数字信号的变化率与基线值的偏差对所述数字信号进行滤波；以及响应于滤波后的数字信号超过一个或多个阈值而将所述微控制器从所述挂起状态唤醒。唤醒所述微控制器以分析所述缓冲器中的所述数字信号的所述样本以确定所述数字信号是否对应于人类手势。所述微控制器被配置成基于所述数字信号被识别为人类手势而将所述高功率应用处理器从所述挂起状态唤醒以处理所述人类手势。
下文描述的各方面还包括一种方法，所述方法包括当移动设备处于低功率空闲状态(例如，睡眠状态)时，基于对施加到所述移动设备的壳体的力的检测而生成输入信号。所述方法还包括将所述输入信号的样本存储在缓冲器中。所述方法还包括基于所述输入信号的变化率与基线的偏差对所述输入信号进行滤波。所述方法还包括基于所述偏差超过一个或多个阈值而触发中断。所述方法还包括基于所述中断将微控制器从所述低功率空闲状态唤醒，以分析所述缓冲器中的所述样本并确定所述输入信号是否对应于人类手势。
下文描述的各方面还包括一种计算设备，所述计算设备包括一个或多个传感器、转换器、缓冲器、滤波器、比较器和微控制器。所述一个或多个传感器被配置成检测施加到所述计算设备的壳体的力。所述转换器被配置成基于检测到的力而生成信号。所述缓冲器被配置成存储对应于所述信号的样本。所述滤波器被配置成基于所述信号的变化率相对于基线值的偏差对所述信号进行滤波。所述比较器被配置成基于所述信号的所述变化率的偏差大于或小于阈值或在指定范围之外而触发中断。所述微控制器被配置成基于所述中断而从低功率空闲状态唤醒，并读取所述缓冲器中的所述样本以确定所述信号是否对应于人类手势。所述微控制器还被配置成响应于所述信号被识别为人类手势而将高功率应用处理器从低功率空闲状态唤醒。
附图说明
参考以下附图描述了能够实现用于低成本力感测设备的超低功率模式的装置和技术。在整个附图中使用相同的数字来引用相似的特征和组件：
图1图示了可以在其中实现移动设备的示例环境。
图2更详细地图示了图1的元件。
图3图示了被配置用于管理超低功率模式的力感测设备的硬件组件的示例实施方式。
图4图示了用于力感测设备的超低功率模式的示例方法。
图5图示了根据一个或多个方面的可以在力感测设备中实现超低功率模式的示例计算系统的各个组件。
具体实施方式
概览
通常，以低功率模式运行的计算设备仍然因不断监控用于唤醒计算设备的不同传感器而消耗功率。此设备可能会不断被唤醒以从传感器读取数据来检测实际事件。然而，由于各种不同的因素(例如传感器漂移)，事件可能是误报。漂移可能是由多种不同的因素引起的，例如由不均匀加热的组件的材料膨胀引起的机械问题、湿气、传感器与在其上施加有物理力的表面之间的松弛等。一些传感器可能不易出现大量漂移，但此类传感器可能是成本高昂的。相反，低成本传感器通常容易出现漂移。
为了解决这些缺陷，下文描述了提供低成本解决方案的技术和装置，所述技术和装置能够实现力感测设备的超低功率模式。这些技术和装置还通过实现一种硬件结构来延长设备的电池寿命，所述硬件结构可以自主捕获传感器数据并检测与基线的以下偏差，这些偏差足够“感兴趣”以保证唤醒微控制器对传感器数据进行进一步分析。如果微控制器以高的置信度确定传感器数据对应于人类手势，则唤醒应用处理器(高功率核)以执行与手势相关联的操作。然而，如果确定传感器数据不对应于人类手势，则不会唤醒应用处理器，而是保持在低功率模式中，并且微控制器返回到其低功率模式。这样，与监控直流(DC)阈值且不考虑传感器漂移的传统技术相比，本发明的微控制器和应用处理器被唤醒的次数更少。
例如，考虑一个人在口袋中携带智能手机的情况。智能手机可能因接触用户的衣服而经受施加到壳体或外壳的一些外力，或者由于智能手机与用户身体的接近而导致温度升高。当用户握住智能手机时，力会施加到壳体或外壳。但是，这些情况均不能表示用户唤醒智能手机的意图，而是表示可能触发唤醒事件的潜在误报，尤其是在使用易于漂移的低成本力传感器时。然而，当用户在相反方向上挤压智能手机时，用户的意图可能是触发唤醒事件。本文描述的技术和装置能够减少当智能手机处于低功率状态时智能手机的误报和功耗，这是因为不需要唤醒智能手机的处理器来操作力传感器或验证或拒绝潜在的唤醒事件。
以下讨论首先描述操作环境，然后描述方法，并以示例电子设备和示例方面结束。
示例环境
图1图示了可以在其中实现用于低成本力感测设备的超低功率模式的示例环境100。示例环境100包括计算设备102，计算设备102具有传感器104、模拟前端106、存储器108、微控制器110和应用处理器112。计算设备102被配置成以超低功率模式运行，在所述模式下，微控制器110和应用处理器112被悬挂或置于低功率空闲状态。
传感器104可以包括任何合适的传感器，例如力传感器，其检测施加到计算设备的壳体114上的物理力。在各方面中，传感器104包括应变仪，所述应变仪集成在计算设备102上来机械地测量计算设备102、壳体114上的应变，或在壳体114与计算设备102的一个或多个内部组件之间的粘合性。可以在计算设备102上实现多个传感器104以检测施加到计算设备102的不同区域(例如相对侧)的力。在至少一个实施方式中，每个传感器104可以与不同的集成电路(IC)信道相关联，使得可以独立于从其他传感器104获得的数据来读取从每个传感器104获得的数据。然而，在一个示例中，计算设备102的相对侧上的两个传感器104可以与单个IC信道相关联，以测量施加到计算设备102的压缩力。相应地，任何合适的传感器104可以用于测量施加到计算设备102的力。
模拟前端106可以自主确定由传感器104获得的数据是否保证了唤醒微控制器110以分析数据。模拟前端106将从传感器104获得的诸如模拟信号之类的信号转换成数字信号。模拟前端106还基于数字信号相对于基线值的变化率来对数字信号进行滤波，如果所述变化率高于某个阈值，则触发微控制器110的唤醒事件。另外，模拟前端106将原始传感器数据存储在存储器108中，例如在缓冲器中，以使微控制器110一旦被唤醒就能够对原始传感器数据执行手势分析。
微控制器110表示低功率计算实体，例如直接附接到模拟前端106的低功率核。微控制器110可以从低功率空闲状态中唤醒以采用手势模块116来确定原始传感器数据是否对应于人类手势。在示例中，人类手势包括挤压手势118，在挤压手势118中将压缩力施加到计算设备102的壳体114或盖的相对侧，如由箭头120-1和120-2所图示。尽管示例压缩力(例如，箭头120-1、120-2)被图示为施加到计算设备的左侧和右侧，但是可以使用任何一侧(例如，顶侧、底侧、前侧、背侧、左侧、右侧)来检测压缩力。如果压缩力大于预定阈值，则可以识别人类手势(例如，挤压手势118)。如果识别到人类手势，则微控制器110唤醒应用处理器112以执行与手势相关联的操作。
应用处理器112表示能够运行系统服务和用户应用代码的高功率核，例如ARM处理器。为了节省电力，应用处理器112保持低功率空闲状态，直到微控制器110唤醒应用处理器112。一旦唤醒，应用处理器112就可以执行应用122，以例如通过执行与所识别的手势相关联的操作来处理手势。
至少传感器104和模拟前端106以硬件实现并且可以自主运行，这允许微控制器110和应用处理器112保持长时间段处于低功率空闲状态，因而电池寿命更长。
考虑图2，其根据一个或多个方面更详细地图示了图1的计算设备102的示例实施方式200。图示了计算设备102具有各种非限制性示例设备：智能手机102-1、笔记本电脑102-2、电视机102-3、台式机102-4、平板电脑102-5和可穿戴计算机102-6。计算设备102包括计算机处理器202和计算机可读介质204，所述计算机可读介质204包括存储器介质206、存储装置介质208和手势模块116。被体现为计算机可读介质204上的计算机可读指令的应用和/或操作系统(未示出)可以由处理器202(例如，应用处理器112)执行以提供本文描述的一些功能。计算机可读介质204还包括手势模块116，所述手势模块116可以将用户输入识别为被映射到特定操作的一个或多个手势，例如挤压手势118。
移动计算设备102还包括传感器104、模拟前端106、I/O端口210和网络接口212。I/O端口210可以包括各种端口，例如(作为示例而非限制)高清多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)、显示端口、基于光纤或光的音频端口(例如，模拟、光学或数字)、通用串行总线(USB)端口、串行高级技术附件(SATA)端口、基于外围组件互连(PCI)高速的端口或卡插槽、串行端口、并行端口或其他传统端口。移动计算设备102还可以包括用于通过有线、无线或光网络通信数据的网络接口212。作为示例而非限制，网络接口212可以通过局域网(LAN)、无线局域网(WLAN)、个人局域网(PAN)、广域网(WAN)、内联网、互联网、对等网络、点对点网络，网状网络等通信数据。
已经更详细地描述了图2的计算设备102，现在转向图3进行讨论，图3图示了被配置用于超低功率模式的力感测设备的硬件组件的示例实施方式300。示例实施方式表示单个集成电路(IC)信道。然而，可以实现多个IC信道，每个IC信道具有独立的路径。在一些示例中，IC信道的子集可以共享单个路径。
在图3中，传感器104生成发送到模拟前端106的模拟信号。图1中的模拟前端106被图示为包括转换器302、缓冲器304、滤波器306、可选的绝对值块308和比较器310。转换器302可以包括任何合适的转换器，例如模数(AD)转换器。转换器302将来自传感器104的模拟信号转换成数字信号，并将所转换的信号的原始样本存储在缓冲器304中，这允许原始样本312可用作历史数据以用于后续分析。另外，转换器302将数字信号发送到滤波器306。
缓冲器304可以是任何合适的缓冲器。对于就功率而言低成本的实施方式，示例缓冲器304可以是先进先出(FIFO)缓冲器或环形缓冲器。缓冲器可以包括任何合适的深度，例如250毫秒、500毫秒、750毫秒、1.0秒等。如下文进一步描述的，缓冲器的深度取决于手势检测所需的数字信号的原始样本312(例如，历史数据)的量。在实施方式中，缓冲器包括每个AD转换器样本一个条目并且将所述样本按顺序存储。当使用多个信道时，缓冲器304可以在所有信道或信道的子集之间共享。
滤波器306被配置成执行“基线对准”，其有效地从数字信号中去除DC分量。在至少一个示例中，滤波器306可以采用数字信号的一阶导数来确定信号的变化率(例如，斜率)。可以使用最后两个样本之间的差来获得瞬时导数。然而，瞬时导数仅提供对变化率的估计，并且容易基于噪声或漂移而触发误报。可替代地，可以使用高通滤波器来获得导数，这允许导数高于某个值。滤波器可以是任何类型，并且可以选择为使功率和硬件最小化。滤波器可以在硬件(例如硅)中实现，具有固定系数集以形成自主的高通滤波器。因此，能够以低功率实现滤波器306。
在示例中，滤波器306可以是具有可预测的截止和相位延迟的高通滤波器。可替代地，滤波器306可以是被配置用于感兴趣频带(例如在5Hz到15Hz的频带内)的带通滤波器。
滤波器306包括一个或多个系数以提供信号的高通表示。因为滤波器306确定信号的变化率，所以信号的高通表示与基线变化率相关。因此，对于嘈杂的、漂移的传感器，信号的噪声和漂移由滤波器306减少或去除。例如，如果传感器104每秒漂移一个值，则所述值成为基线变化率，而信号的以较低速率变化的部分是可去除的。信号的高于基线变化率的部分会渗透过滤波器，并作为滤波后的数据传递。因此，滤波器306被配置成在维持了手势识别的足够保真度的同时使错误激活最小化。例如，将滤波器306设置为高于漂移但低于将要识别的人类手势。
在由滤波器306建立基线之后，可选地使用绝对值块308来去除滤波器数据的负值。这样可以节省从基线查找负值偏差所需的附加数字逻辑的成本。
比较器310将滤波后的数据与一个或多个寄存器(例如，阈值)进行比较，从而识别可能感兴趣的事件。这些事件可以超过最大值或最小值，这两种情况都可表示人类手势。可以使用单独的阈值来识别不同类型的人类手势，例如挤压并保持手势、快速挤压并释放手势、双重挤压并释放手势等。在至少一个实施方式中，这些事件可以基于在一段时间内稳定为零的滤波后的数据来指示“无活动”。感兴趣的事件可以包括由温度漂移或其他传感器特性引起的与基线的偏差高于已知噪声频率。在一个示例中，当原始数字信号与基线之间的偏差超过1000个AD转换器计数时，可以开始手势。这样，比较器寄存器可以设置为大约1000个计数。如果存在多个寄存器或以电子或机械方式使传感器104反转，则系统也可以监听负的1000个计数。如果比较器具有两个寄存器，则可以将阈值设置为{-1000,1000}。如果使用绝对值块308，则可以使用1000个计数的单个阈值来标识{-1000,1000}范围之外的偏差。由于滤波器频率有限，因此可以调整此阈值。
当与信号的基线变化率的偏差超过阈值的绝对值时，可以触发中断以将微控制器110从低功率空闲状态唤醒。微控制器110包括负责管理模拟前端106的低功率核。微控制器110还可以响应于来自模拟前端106的中断。在示例实施方式中，微控制器110是设计用于低功率操作的片上系统(SOC)上的数字信号处理器(DSP)，从而允许微控制器110以接近零的功率成本处理来自模拟前端106的罕见事件。一旦被唤醒，微控制器110就可以执行手势模块116以分析缓冲器304中的原始样本312(例如，历史数据)并确定样本312是否对应于人类手势。历史数据中的每个样本312可以包括指示从其接收所述样本的信道的信息以及所述特定样本是否与唤醒微控制器110的比较器事件相关联的指示符。
使用此信息，微控制器110可以回滚历史数据以发现触发了微控制器110的唤醒事件的“感兴趣”部分。此外，可以保持睡眠状态与唤醒状态之间的数据流的连续性。例如，在模拟前端106中进行检测以及随后唤醒微控制器110应该是快速的，以便不丢失样本。为了避免太快丢失样本，模拟前端106中的缓冲器304具有足够大以适应唤醒微控制器110的等待时间的深度。一些示例缓冲器深度包括45个、64个或75个数据项，但是也预期其他缓冲器深度以适应唤醒处理器时的等待时间。
如果未识别到人类手势，则微控制器110可以返回到低功率空闲状态，从而保留电池电量。然而，如果识别到人类手势，则微控制器110将应用处理器112从低功率空闲状态唤醒。
应用处理器112可以是可以执行各种不同的应用122的任何合适的高功率核。例如，通过打开计算设备102的显示设备，应用处理器112可以例如执行应用122来处理人类手势。在另一个示例中，应用处理器112可以基于人类手势来启动另一个应用，例如图像捕获应用。这样，当用户的智能手机处于低功率模式时，用户可以挤压智能手机的相对两侧，从而不仅唤醒智能手机，还可以启动智能手机上的相机应用以快速准备捕获图像。在至少一个示例中，应用处理器112对于来自微控制器110的高置信度手势识别(例如，完全识别的手势)做出响应，否则保持在低功率空闲状态中。
使用这些技术，计算设备102可以利用微控制器110和应用处理器112均处于低功率空闲状态的超低功率模式。在超低功率模式期间，自主运行的模拟前端106基于信号的变化率对传感器信号进行滤波，并且当变化率与基线变化率的偏差高于已知的噪声频率时唤醒微控制器110。然后，微控制器110分析传感器信号以识别手势，并基于高置信度手势识别来唤醒应用处理器112。然后，应用处理器112可以处理所述手势。与持续监控DC阈值且不考虑传感器中的漂移的常规技术相比，由于微控制器110和高功率应用处理器112从低功率空闲状态唤醒的频率均较低，因此这种超低功率模式可以使计算设备102的电池寿命延长。
已经一般性地描述了可以在其中实现用于力感测设备的超低功率模式的技术和装置的环境，现在讨论示例方法。
示例方法
以下讨论描述用于力感测设备的超低功率模式的示例方法。可以利用先前描述的示例(例如，图1中的计算设备102)来实现这些方法。图4中图示了这些方法的各方面，这些方面示出为由一个或多个实体执行的操作。示出和/或描述这些方法操作的顺序不旨在被理解为限制，并且可以以任何顺序组合所描述的方法操作的任何数量的组合以实现方法或替代方法。
图4图示了用于管理力感测设备的超低功率模式的示例方法。
在402处，当移动设备处于低功率空闲状态时，基于检测到的施加到移动设备的壳体的力来生成输入信号。例如，当将压缩力施加到移动设备的壳体时，力传感器(例如，来自图1的传感器104)会提供模拟信号，并且转换器(例如，来自图3的转换器302)将所述模拟信号转换成数字信号。
在404处，将输入信号的样本存储在缓冲器中。例如，转换器302将滤波后的样本发送到缓冲器(例如，缓冲器304)。在实施方式中，缓冲器是被配置成将样本保持大约1.0秒的FIFO缓冲器。
在406处，基于输入信号的变化率与基线的偏差对输入信号进行滤波。在示例中，滤波器(例如，来自图3的滤波器306)在时域中对滤波后的输入信号进行滤波，例如通过相对于基线变化率确定输入信号的变化率。基线变化率可以对应于由传感器中的漂移而引起的变化率。
在408处，基于偏差超过一个或多个阈值而触发中断。所述一个或多个阈值可以对应于比较器的寄存器，例如来自图3的比较器310。在实施方式中，可以基于用来实现图2的模拟前端106的硬件材料的系数来设置寄存器。
在410处，基于中断将微控制器从低功率空闲状态唤醒，以分析缓冲器中的样本并确定输入信号是否对应于人类手势。微控制器(例如，图1的微控制器110)可以执行手势模块(例如，图1的手势模块116)以读取存储在缓冲器中的原始样本。
在412处，确定输入信号是否被识别为人类手势。在示例中，手势模块116可以基于施加到壳体的力的量和与施加的力相关联的时间来确定存储在缓冲器中的原始样本对应于人类手势。
如果在412处基于缓冲器中的样本拒绝将输入信号作为人类手势(例如，否)，则在414处，微控制器返回到低功率空闲状态。例如，如果缓冲器中的数据与人类手势不匹配或不对应(例如，力太弱，或保持的时间太短或太长)，则无需唤醒高功率应用处理器，并且微控制器可以返回到低功率空闲状态。
如果在412处基于缓冲器中的样本将输入信号识别为人类手势(例如，是)，则在416处，基于人类手势的识别将应用处理器从低功率空闲状态唤醒，以执行应用，所述应用被配置成实施被映射到人类手势的操作。在示例中，如果手势模块以高置信度确定手势实际上是人类手势，则生成中断以唤醒高功率应用处理器，允许应用处理器例如通过对显示设备通电和/或启动应用来处理手势。
以上讨论描述了与管理用于力感测设备的超低功率模式有关的方法。这些方法的各方面可以以硬件(例如，固定逻辑电路)、固件、软件、手动处理或它们的任意组合来实现。这些技术可以体现在图1到图3和图5(下文在图5中描述计算系统500)中所示的一个或多个实体上，这些实体可以被进一步划分、组合等。因此，这些图图示了能够采用所描述的技术的许多可能的系统或装置中的一些。这些图的实体通常表示软件、固件、硬件、整个设备或网络或它们组合。
示例计算系统
图5图示了示例计算系统500的各种组件，所述计算系统可以被实现为参考以上图1到图4描述的任何类型的客户端、服务器和/或计算设备，以实现用于力感测设备的超低功耗模式。在各方面中，计算系统500可以被实现为有线和/或无线可穿戴设备中的一个或组合、片上系统(SoC)，和/或被实现为另一类型的设备或其一部分。计算系统500还可以与用户(例如，希望将计算系统从超低功率模式唤醒的人)和/或实体相关联，所述实体操作设备使得设备描述包括软件、固件和/或设备组合的逻辑设备。
计算系统500包括图1到图3的模拟前端106，但是此组件不必完全如图所示。模拟前端106可以通过与母板集成而与计算系统500集成在一起，或者与计算系统500分开但是位于计算系统500的框架、机箱或其他结构之内。
计算系统500包括通信设备502，所述通信设备502实现设备数据504(例如，接收到的数据、正在接收的数据、已安排用于广播的数据、数据的数据包等)的有线和/或无线通信。设备数据504或其他设备内容可以包括设备的配置设置、存储在设备上的媒体内容和/或与设备的用户相关联的信息。存储在计算系统500上的媒体内容可以包括任何类型的音频、视频和/或图像数据，并且可以是期望对其进行访问的资源或信息。计算系统500包括一个或多个数据输入端口506，经由这些数据输入端口可以接收任何类型的数据、媒体内容和/或输入，例如人类话语、用户可选输入(显式或隐式)、物理且可选的结构、消息、音乐、电视媒体内容、记录的视频内容，以及从任何内容和/或数据源接收的任何其他类型的音频、视频和/或图像数据。
计算系统500还包括通信接口508，所述通信接口508可以被实现为以下中的任何一个或多个：串行和/或并行接口、无线接口、任何类型的网络接口、调制解调器，以及任何其他类型的通信接口，例如近场通信(NFC)无线接口。通信接口508提供计算系统500与通信网络之间的连接和/或通信链路，其他电子、计算和通信设备通过所述连接和/或通信链路与计算系统500进行数据通信。
计算系统500包括一个或多个处理器510(例如，微控制器、应用处理器、数字信号处理器、控制器等中的任何一个)，或处理器和存储器系统(例如，在SoC中实现)，其处理(例如，执行)各种计算机可执行指令以控制计算系统500的操作，并且能实现用于力感测设备的超低功率模式的技术或能实现可以体现用于力感测设备的超低功率模式的技术。可替代地或另外地，计算系统500可以用结合了处理和控制电路而实现的硬件、固件或固定逻辑电路中的任何一种或组合来实现，其中，所述处理和控制电路整体标识为512(处理和控制512)。
尽管未示出，但计算系统500可以包括耦合设备内的各种组件的系统总线或数据传输系统。系统总线可以包括不同总线结构中的任何一种或组合，例如存储器总线或存储器控制器、外围总线、通用串行总线，和/或利用多种总线架构中的任何一种的处理器或本地总线。
计算系统500还包括一个或多个存储器设备514，所述存储器设备514能实现持久和/或非暂时性数据存储(即，与仅信号传输相反)，其示例包括随机存取存储器(RAM)、非易失性存储器(例如，只读存储器(ROM)、闪存、EPROM、EEPROM等中的任何一个或多个)和磁盘存储设备。磁盘存储设备可以实现为任何类型的磁或光存储设备，例如硬盘驱动器、可记录和/或可重写光盘(CD)、任何类型的数字多功能光盘(DVD)等。存储器设备514提供数据存储机制以存储设备数据504、其他类型的信息和/或数据以及各种设备应用516(例如，软件应用)。例如，操作系统518可以作为软件指令保持在存储器设备514内并且由处理器510执行。在一些方面，手势模块116作为可执行指令或代码体现在计算系统500的存储器设备514中。虽然表示为软件实施方式，但手势模块116可以被实现为控制应用、软件应用、信号-处理和控制模块或安装在计算系统500上的硬件或固件中的任何形式。
计算系统500还包括音频和/或视频处理系统520，所述音频和/或视频处理系统520处理音频数据和/或将音频和视频数据传递到音频系统522和/或显示系统524(例如，智能手机的屏幕或相机)。音频系统522和/或显示系统524可以包括处理、显示和/或以其他方式呈现音频、视频、显示数据和/或图像数据的任何设备。显示数据和音频信号可以经由RF(射频)链路、超级视频(S-video)链路、HDMI(高清多媒体接口)、复合视频链路、分量视频链路、DVI(数字视频接口)、模拟音频连接或例如媒体数据端口526等其他类似的通信链路通信到音频组件和/或通信到显示组件。在一些实施方式中，音频系统522和/或显示系统524是计算系统500的外部组件。可替代地或另外地，显示系统524可以是计算系统500的集成组件，例如集成的触摸界面的一部分。
尽管已经以特定于特征和/或方法的语言描述了力感测设备的超低功率模式的各方面，但所附权利要求的主题不一定限于所描述的特定特征或方法。而是，公开了特定的特征和方法，作为用于力感测设备的超低功率模式的示例实施方式。

Claims (20)

1.一种系统，所述系统包括：
多个处理器，所述多个处理器至少包括微控制器和高功率应用处理器，所述微控制器和所述高功率应用处理器各自被配置成置于挂起状态；以及
模拟前端，所述模拟前端以硬件实现并且被配置成：
将由力传感器生成的模拟信号转换成数字信号；
将所述数字信号的样本存储在缓冲器中；
基于所述信号的变化率与基线值的偏差对所述数字信号进行滤波；以及
响应于滤波后的数字信号超过一个或多个阈值，将所述微控制器从所述挂起状态唤醒以分析在所述缓冲器中的所述数字信号的所述样本以确定所述数字信号是否对应于人类手势，所述微控制器被配置成基于所述数字信号被识别为人类手势而将所述高功率应用处理器从所述挂起状态唤醒以处理所述人类手势。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述模拟前端被配置成自主运行。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中，所述缓冲器包括先进先出(FIFO)缓冲器，所述先进先出缓冲器被配置成存储多达大约一秒的所述样本。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述滤波器包括高通滤波器或带通滤波器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述微控制器被配置成响应于所述信号被拒绝作为所述人类手势而返回到所述挂起状态。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统包括多个集成电路信道，每个集成电路信道与单独的滤波器相关联。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述系统包括多个集成电路信道，每个集成电路信道与单独的滤波器相关联，并且其中，所述缓冲器在所述多个集成电路信道的子集之间共享。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述力传感器包括应变仪，所述应变仪测量施加到壳体的力，并且所述人类手势包括挤压手势，所述挤压手势将所述力施加到所述壳体的相对侧。
9.一种用于管理用于移动设备的超低功率模式的方法，所述方法包括：
当所述移动设备处于超功率模式时，基于检测到施加到所述移动设备的壳体的力来生成输入信号；
将所述输入信号的样本存储在缓冲器中；
基于与所述输入信号的基线变化率的偏差对所述输入信号进行滤波；
基于所述偏差超过一个或多个阈值而触发中断；以及
基于所述中断将微控制器从低功率空闲状态唤醒，以分析在所述缓冲器中的所述样本并确定所述输入信号是否对应于人类手势。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
基于在所述缓冲器中的所述样本将所述输入信号识别为所述人类手势；以及
基于所述人类手势的识别将应用处理器从低功率空闲状态唤醒，以执行应用，所述应用被配置成执行被映射到所述人类手势的操作。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中，检测施加到壳体的力包括检测施加到所述壳体的相对侧的压缩力。
12.根据权利要求9到11中任一项所述的方法，还包括：
基于在所述缓冲器中的所述样本拒绝所述输入信号作为所述人类手势；以及
将所述微控制器返回到所述低功率空闲状态。
13.根据权利要求9到12中任一项所述的方法，其中，所述输入信号由一个或多个力传感器生成。
14.根据权利要求9到13中任一项所述的方法，其中，对所述输入信号进行滤波包括使用高通滤波器或带通滤波器。
15.根据权利要求9到14中任一项所述的方法，其中，触发中断包括：基于所述偏差的绝对值大于所述一个或多个阈值中的至少一个阈值来触发所述中断。
16.一种计算设备，所述计算设备包括：
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置成检测施加到所述计算设备的壳体的力；
转换器，所述转换器被配置成基于检测到的力而生成信号；
缓冲器，所述缓冲器被配置成存储对应于所述信号的样本；
滤波器，所述滤波器被配置成基于所述信号的变化率相对于基线值的偏差对所述信号进行滤波；
比较器，所述比较器被配置成基于所述信号的所述变化率的偏差大于或小于阈值而触发中断；以及
微控制器，所述微控制器被配置成基于所述中断而从低功率空闲状态唤醒，并读取在所述缓冲器中的所述样本以确定所述信号是否对应于人类手势，所述微控制器被配置成响应于所述信号被识别为人类手势而将高功率应用处理器从低功率空闲状态唤醒。
17.根据权利要求16所述的计算设备，其中，所述人类手势包括挤压手势，所述挤压手势将所述力施加到所述壳体的相对侧。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的计算设备，其中，所述滤波器包括微分器，所述微分器从由所述一个或多个传感器生成的信号中去除漂移和噪声。
19.根据权利要求16到18中任一项所述的计算设备，其中，所述微控制器被配置成响应于确定所述信号不是所述人类手势而返回到所述低功率空闲状态。
20.根据权利要求16到19中任一项所述的计算设备，其中，所述一个或多个传感器、所述转换器和所述滤波器以硬件实现。
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