CN110999417B - 对于802.11无线设备的支持低功率的可编程硬件睡眠周期控制器 - Google Patents

Abstract

无线设备包括睡眠模式控制器电路(SMC)、RF电路和处理器。SMC被配置为：从消息识别不存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量；将无线设备置于节电模式，该节电模式包括使处理器和RF电路节电；周期性地检查另一个接收消息。检查RF消息包括：在周期性的基础上使RF电路加电；确定另一个接收消息是否指示存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量；以及基于确定存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量，使处理器上电。

Description

对于802.11无线设备的支持低功率的可编程硬件睡眠周期控制器

相关专利申请

本申请要求2017年10月16日提交的美国临时专利申请号62/572,975的优先权，该申请的内容据此全文并入本文。

技术领域

本公开涉及对于无线通信系统的睡眠周期控制，并且更具体地讲，涉及对于IEEE802.11无线设备的支持低功率的高度可编程硬件睡眠周期控制器。

背景技术

IEEE 802.11标准定义了对于Wi-Fi和广域网(WLAN)系统和应用程序的操作。无线电台(STA)、接入点(AP)或根据对于Wi-Fi的802.11标准的其他无线设备可具有省电模式(PSM)。PSM可被配置为在不使用Wi-Fi的期望的时间期间关闭Wi-Fi。无线设备可通过使用称为流量指示图(TIM)的信号来管理其PSM。TIM识别流量对其为即将发生的且缓冲的无线设备。周期性地，无线设备将在适当时间暂时唤醒并查找TIM，在适当时间由例如AP将TIM发送到无线设备。无线设备将唤醒、检查接收的TIM(如果可用)，并且如果TIM包括特定无线设备具有要发送的数据的指定(诸如位)，则无线设备将开始完全传输和接收数据。当最初建立通信时，可在AP和无线设备之间协商无线设备进入PSM并等待TIM的间隔或时段。PSM可通过简单地不发出或收听RF信号来实现。

附图说明

图1是根据本公开的实施方案的利用对于无线设备的支持低功率的高度可编程硬件睡眠周期控制器的示例性系统的图示。

图2是根据本公开的实施方案的示例性有限状态机的图示，其示出了用于发送无线设备的处于睡眠模式和睡眠状态的部分的示例性操作。

图3是根据本公开的实施方案的帧解析器的更详细图示。

发明内容

本公开的实施方案包括睡眠模式控制器电路(SMC)。SMC可包括在无线设备中。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，无线设备可包括执行用户级或应用级软件的处理器，其中SMC不以此类用户级或应用级操作，但在单独硬件配置中操作。无线设备可包括射频(RF)电路和通信地耦接到处理器和RF电路的振荡器。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，SMC可被配置为通过RF电路从第一接收消息识别不存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，SMC可被配置为基于接收消息，将无线设备置于节电模式。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，节电模式可包括使处理器节电以及使RF电路节电。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，SMC可被配置为周期性地检查第二接收消息，该周期性地检查第二接收消息包括：在周期性的基础上使RF电路加电；确定第二接收消息是否指示存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量；以及基于确定存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量，使处理器上电。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，SMC可被配置为基于确定不存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量，将处理器保持在节电状态。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，SMC可被配置为通过禁用RF电路的锁相环电路来使RF电路节电。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，SMC可被配置为通过禁用从振荡器到RF电路的时钟信号来使RF电路节电。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，SMC可被配置为在使RF电路和处理器节电的同时保持振荡器的操作。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，SMC可被配置为在使RF电路和处理器节电的同时关闭振荡器。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，SMC可被配置为在使RF电路节电时保存并更新定时器值，该定时器值由无线设备的调制解调器记录并且被配置为识别无线设备要何时接收第二消息。

与上述实施方案中的任一个实施方案结合，无线设备可包括帧解析器电路，该帧解析器电路被配置为在使处理器节电的同时执行以下操作：在通过SMC激活时周期性地检查第二接收消息；以及在检查第二接收消息期间，识别第二接收消息是否识别无线设备的类型；以及基于第二接收消息是否识别无线设备的类型，继续解析第二接收消息。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，该帧解析器电路可被配置为在使处理器节电的同时执行以下操作：在通过SMC激活时周期性地检查第二接收消息；在检查第二接收消息期间，识别对其执行型样匹配的第二接收消息的字段；以及基于匹配型样的第二接收消息的字段，确定第二接收消息指示存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量。与上述实施方案中的任一个实施方案结合，该帧解析器电路可被配置为在使处理器节电的同时执行以下操作：在通过SMC激活时周期性地检查第二接收消息；在检查第二接收消息期间，识别对其执行差分分析的第二接收消息的字段；以及基于第二接收消息的字段不同于前一接收消息的对应字段，确定第二接收消息指示存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量。

本公开的实施方案可包括一种具有用于执行的指令的介质，该指令在被执行时将SMC或帧解析器电路配置为执行上述实施方案中的任一个实施方案的操作。

本公开的实施方案可包括无线设备。无线设备可包括上述实施方案中的任一个实施方案的帧解析器或SMC中的任一者。

本公开的实施方案可包括通信系统。通信系统可包括上述实施方案中的任一个实施方案的无线设备中的两个或更多个无线设备。

本公开的实施方案可包括由上述实施方案中的任一个实施方案的在被执行时的指令、SMC、帧解析器电路、无线设备或通信系统执行的方法。

具体实施方式

图1是根据本公开的实施方案的利用对于无线设备的支持低功率的高度可编程硬件睡眠周期控制器的示例性系统100的图示。无线设备可通过IEEE 802.11标准诸如Wi-Fi或其他合适的标准进行通信。系统100可包括任何合适的数量和种类的无线设备。例如，系统100可包括无线设备104和无线设备102。无线设备104可以是例如接入点、继电器、基站、路由器、网桥、服务器或网关。无线设备102可以是例如消费设备、手表、膝上型电脑、平板电脑、物联网设备或装置、或智能电话。这些示例是非限制性的。无线设备102和其他无线设备可与无线设备104通信，但不显示。无线设备104可被配置为除了发送到无线设备102的数据通信之外还发送多种控制信号。无线设备102可相对于被指定为主设备的无线设备104被称为从设备。无线设备102可通过无线设备104进行通信，以便与更大的元件网络进行通信。

可编程硬件睡眠周期控制器可在系统100的任何合适的无线设备上实现。例如，无线设备102可包括睡眠模式控制器(SMC)106。SMC 106可以任何合适的方式诸如由模拟电路、数字电路、用于由处理器执行的指令或它们的任何合适的组合来实现。SMC 106可被配置为控制无线设备102的各种元件的睡眠模式。例如，SMC 106可被配置为将无线设备102的元件设置为低功率使用模式，从此类元件移除时钟信号或关闭此类元件。SMC 106可被配置为在将无线设备102的元件保持在此类睡眠模式的同时允许无线设备102保持连接到无线设备104。SMC 106可被配置为在等待来自无线设备104的数据的同时允许此类连接和睡眠模式。此外，SMC 106可被配置为在等待直到从无线设备104接收可编程唤醒包的同时允许此类连接和睡眠模式。在一个实施方案中，SMC 106可被配置为在不唤醒用于此类任务的中央处理单元(CPU)118的情况下执行这些任务。

无线设备102可包括任何合适的数量和种类的元件。例如，无线设备102可包括耦接到射频(RF)电路110或模块的天线108。RF电路110可包括被配置为从天线108传播或接收信号的发射子电路和接收子电路。RF电路110可包括用于调制要通过天线108发送或通过该天线接收的电磁信号的物理层。RF电路110可包括用于接收或发送信号的一个或多个锁相环(PLL)。RF电路110可由模拟电路、数字电路或它们的任何合适的组合来实现。

无线设备102可包括基带调制解调器112。调制解调器112可包括被配置为控制RF电路110中的信号的调制的发射子电路和接收子电路。调制解调器112可包括基带处理器114。基带处理器104可被配置为向发射子电路和接收子电路发出控制信号，以控制RF电路110中的信号的调制。基带处理器104可用任何合适的芯片、微控制器、处理器或其他电子设备来实现。基带处理器104可被配置为对要从RF电路110发出或接收的信号执行编码和解码或调制和解调。基带调制解调器112可执行在RF电路110上的PHY层操作与MAC控制器116上的MAC层操作之间的交互。

无线设备1032可包括介质访问控制(MAC)控制器116。MAC控制器116可由数字或模拟电路的任何合适的组合来实现。MAC控制器116可被配置为在CPU 118和基带调制解调器112之间交接数据和命令。

无线设备可包括一个或多个时钟源，诸如振荡器122。振荡器122可以任何合适的方式诸如通过RC振荡器或晶体振荡器来实现。振荡器122可在将电压应用于其时操作。振荡器122可由振荡器控制器120控制和供电。振荡器控制器120可由模拟和数字电路的任何合适的组合来实现。振荡器控制器120可被配置为修改来自振荡器122的时钟信号并且将此类信号路由到无线设备102的其他元件(诸如RF电路110、基带调制解调器112、MAC控制器116和CPU 118)中的每个元件。

在一个实施方案中，SMC 106可被配置为实现多个不同睡眠模式、低功率模式或关闭模式。此外，SMC 106可被配置为将任何此类模式选择性地应用于无线设备102的一个或多个元件。例如，SMC 106可在保持无线设备102的其他元件的操作或者将无线设备102的其他元件放置在不同模式的同时将给定模式应用于无线设备102的一个元件。在另一个实施方案中，SMC 106可被配置为控制将时钟信号应用于无线设备102的元件。时钟信号的应用可完全或部分地实现无线设备102的其他元件的操作模式。SMC 106可被配置为使此类元件上电或节电。SMC 106可被配置为基于期望的接收信号或响应于此类信号来控制此类上电或节电。

例如，SMC 106可向基带调制解调器112发出启用或禁用信号。此类启用或禁用信号还可具有启用或禁用RF电路110的操作的效果。又如，SMC 106可向MAC控制器116发出启用或禁用信号。无线设备102的SMC 106和相应其他元件之间的每个连接可以是分开且不同的。因此，SMC 106可被配置为单独地且选择性地禁用或启用无线设备102的其他元件。

又如，SMC 106可启用或禁用振荡器122或振荡器控制器120。这可具有启用或禁用从振荡器122向无线设备102的各种其他元件发出的时钟信号的效果。SMC 106可以类似方式启用或禁用其他振荡器(未示出)。无线设备102的元件诸如RF电路110、基带调制解调器112、MAC控制器116或CPU 118可从振荡器122接收时钟信号(无论是修改的还是初始的)。当不启用到无线设备102的此类元件的时钟信号时，可使元件有效地节电。

在各种时间，CPU 118可能不具有其他用于执行的即将发生的任务。在识别到没有其他用于执行的即将发生的任务时，在由CPU 118通过睡眠模式请求通知时，可启用SMC106以关闭无线设备102的一些部分。CPU 118继而可通过中断或重新启用时钟操作而被SMC106唤醒。此外，CPU 118可通过来自未示出的其他元件的其他事件(诸如用户激活按钮或另一个子系统(未示出)生成中断)而被唤醒。此外，CPU 118可通过向SMC 106发出WIFI_EN信号来启用WIFI操作和后续唤醒。在发出此类信号时，SMC 106可被配置为唤醒无线设备102的其他元件或重新接合用于此类元件的时钟。例如，如果正在准备将数据发送到无线设备104，则CPU 118可发出此类启用。

在一个实施方案中，SMC 106可被配置为在没有正在从任何其他源诸如无线设备104接收数据时控制CPU 118的上电和节电循环。例如，如果没有数据要从无线设备102发送出来，并且在无线设备102处没有数据要从无线设备104接收，则可由SMC 106在睡眠模式下关闭CPU 118。CPU 118可能不具有其他用于执行的即将发生的任务。在识别到没有其他用于执行的即将发生的任务时，在由CPU 118通过睡眠模式请求通知时，可启用SMC 106以关闭无线设备102的一些部分。

在一个实施方案中，在睡眠模式下，SMC 106可禁用CPU 118活动，同时周期性地允许RF电路110和基带调制解调器112的操作来检查从无线设备104接收的指示要发送另外的数据的TIM或其他消息。在接收到此类TIM或其他消息时，SMC 106可被配置为唤醒或启用CPU 118或MAC控制器116。当存在通过无线设备102、104之间的无线连接的活动数据传输的不活动时，可执行此类睡眠模式。TIM消息可为此类活动数据传输的重启的指示。

在一个实施方案中，SMC 106可被配置为在此类睡眠模式期间停止对MAC控制器116或CPU 118的时钟操作。在另一个实施方案中，SMC 106可被配置为在睡眠模式(除了在预定接收TIM、帧或其他类似消息的循环中的具体时间期间之外)下停止对基带调制解调器112和RF电路110的时钟操作。在另一个实施方案中，SMC 106可被配置为在睡眠模式期间关闭或禁用RF电路110的PLL的时钟操作。在另一个实施方案中，SMC 106可被配置为在此类睡眠时段期间使RF电路110节电。SMC 106可被配置为在预定接收TIM、帧或其他类似消息的循环中的具体时间期间使RF电路110上电。

为了将无线设备102的元件置于睡眠模式或节电模式，并适当且选择性地唤醒无线设备102的元件，SMC 106可被配置为实现802.11定时同步功能(TSF)计数器。此类TSF计数器可在MAC控制器116中具有对方。在使RF部件节电时，MAC控制器116中的TSF计数器的值可被处理成SMC 106中的那些值，并且在使MAC控制器116上电时恢复。在节电期间，可以在SMC 106中更新TSF计数器。为了在使其他元件节电并抑制向其的振荡器输出的同时进行此类定时，SMC 106可包括与振荡器122分开的时钟。例如，SMC 106可包括在32MHz下操作的低功率时钟。此类时钟可足以使SMC 106确定何时接收TIM、帧或其他消息的时间的窗口。

SMC 106可将此类时钟用于时间操作，同时使RF电路110(或无线设备102的被配置为收听接收消息的其他部分)节电或不受时钟约束。在经过无线电静默时间并到达何时接收TIM、帧或其他消息的时间的窗口时，SMC 106可被配置为使RF电路110或基带调制解调器112的部分上电以收听要接收的TIM、帧或其他消息。如果没有接收到此类消息，或者如果接收到的消息指示不存在要接收的附加数据，则RF电路110和基带调制解调器112可再次被节电，直到下一个此类时间的窗口。如果接收到此类消息并且该消息指示存在要接收的附加数据，则RF电路110和基带调制解调器112可在接收到消息之后被加电，以便接收附加数据。此外，SMC 106可由于期望处理将被接收的数据的此类消息而使CPU 118上电。

无线设备102可包括用于收听要接收的TIM、帧或其他消息的任何合适的机构。例如，无线设备102可包括帧解析器124。帧解析器124可由模拟电路、数字电路、组合逻辑部件、用于由处理器执行的指令或它们的任何合适的组合来实现。帧解析器124可被配置为独立于CPU 118操作。因此，当CPU 118关闭或不受时钟约束时，尽管如此，帧解析器124可被配置为操作。帧解析器124也可被称为信标解析器。帧解析器124可被配置为收听要由无线设备102在指定时间接收的TIM、帧或其他消息。帧解析器124可在无线设备102的任何合适的部分中实现。例如，帧解析器124可在MAC控制器116中实现。在其他示例中，帧解析器124可在SMC 106中或独立地实现。帧解析器124可与实现帧解析器124的其他电路一起被上电或节电，或受时钟约束或不受时钟约束。当在无线设备102处接收TIM、帧或其他消息时，帧解析器124可被上电或受时钟约束。帧解析器124可在其他时间以适当睡眠模式或打盹模式被节电或不受时钟约束。

在一个实施方案中，在节电模式或睡眠模式期间，振荡器122可保持操作，同时使元件诸如RF电路110、基带调制解调器112、MAC控制器116、帧解析器124或CPU 118节电。这可反映与其他功率模式分开的不同功率模式，在该功率模式下，除了一个或多个此类元件之外，还使振荡器122节电。例如，如果用于操作SMC 106的单独时钟不可用，则可存在此类实施方案。此外，当振荡器122及其时钟信号的激励和锁相花费大量时间来初始化时，可使用此类实施方案。此外，当CPU 118正要执行其他处理任务并且需要使用振荡器122但RF通信被停止时，可使用此类实施方案。

因此，在一个实施方案中，SMC 106可被配置为提供睡眠模式，在该睡眠模式下，关闭振荡器122或从无线设备102的元件抑制该振荡器。此外，在另一个实施方案中，SMC 106可被配置为提供睡眠模式，在该睡眠模式下，振荡器122仍可操作。当振荡器122仍可操作时，可将其提供给无线设备102的一个或多个元件。在另一个实施方案中，此类元件可包括SMC 106自身。在另一个实施方案中，此类元件可包括CPU 118。睡眠模式的选择可取决于一些元件是否需要振荡器122，而其他元件是睡眠的。在振荡器122仍可操作的模式下，SMC106可用启用或禁用信号禁用无线设备102的元件以将这些元件置于睡眠模式。通过剥夺元件的时钟信号而将元件置于睡眠模式可以是同步睡眠模式。通过提供单独启用或禁用信号而将元件置于睡眠模式可以是异步睡眠模式。

SMC 106可被配置为根据无线设备102的元件的睡眠模式进行操作的正确时间或序列重启。例如，无线设备102的一些元件可能需要具体启动序列以便正常工作。元件自身可包括功率调节或来自具有初始化阶段的功率调节器的接收功率。SMC 106可某种方式开始上电，以例如支持低压差(LDO)电源转换器的相位启动或通过将电压应用于振荡器然后等待频率沉降的振荡器初始化序列。此外，SMC 106可被配置为在使此类元件节电时存储无线设备102的各种元件的状态或状况，然后在重启操作时恢复此类元件。例如，RF电路110或基带调制解调器112的调制参数、最后使用的值、或其他配置数据可在节电时由SMC 106保存到寄存器或触发器。

SMC 106可在不具有固件或用户干预的情况下操作功率开和功率关循环。SMC 106可完全在硬件中执行在低功率模式或状态下和退出低功率模式或状态的循环，而无需从主机控制器或软件的任何干预。

SMC 106可被配置为在任何合适的基础上启动睡眠模式以及可用睡眠模式中的特定睡眠模式。例如，如果SMC 106检测到无线设备102的RF部分上没有数据操作，则该SMC可接收通过由软件、内部总线或信号线或其自身设置的寄存器值进入睡眠模式的指示。

无线设备102的元件可在不同功率域或子系统中操作。RF电路110可在1.5V的独立功率域中操作。OSC控制器120可在其自身的功率域中操作。基带调制解调器112和MAC控制器116可在不同功率域中操作，或者可在电源域中与剩余的元件一起操作。

图2是根据本公开的实施方案的示例性有限状态机(FSM)200的图示，其示出了SMC106的用于发送无线设备104的处于睡眠模式和睡眠状态的部分的示例性操作。FSM 200可示出数字电路、组合逻辑部件、在系统100的处理器的操作系统的级别以下操作的固件的操作，或其他合适的具体实施。

可在状态202下示出运行模式，在该状态下，没有睡眠模式或节电操作是有效的。可使用一种或多种睡眠模式，诸如在状态224、218下。FSM 200示出了可执行进入或离开这些运行状态或睡眠状态的附加操作。

节电Wi-Fi操作可包括各种睡眠模式和睡眠状态。在一些情况下，模式可特征在于无线设备102的通过不同功率状态转变为此类模式的部分。每个模式可具有在其中实现的不同级别的睡眠状态。例如，通过完全关闭RF电路110以及针对RF电路110关闭振荡器122，无线深度睡眠模式(WDS)模式利用最低功率状态以用于RF通信。可在状态224下示出WDS睡眠模式。又如，无线睡眠模式(WSM)可使振荡器122保持活动状态，同时关闭RF电路110，使得无线设备102能够更快地唤醒，从而产生敏捷的操作。可在状态218下示出WSM睡眠模式。

此外，每个睡眠模式可具有进入睡眠状态或打盹状态(除了完全操作状态之外)的能力。在一个实施方案中，打盹状态可以是瞬态状态，在该状态下，无线设备104的部分转变为WSM模式或WDS模式或从WSM模式或WDS模式转变。睡眠状态可为无线设备104已完全转变为WSM模式或WDS模式的状态。打盹状态可在退出睡眠状态时进入，或者立即断定进入睡眠状态。SMC 106可被配置为将无线设备104的一部分移动到打盹状态或睡眠状态。WDS打盹状态可通过状态204来实现。WSM打盹状态可通过状态214来实现。

在打盹状态和睡眠状态下，RF电路110的发射器和接收器链可被关闭。在睡眠状态下，RF电路110的发射器和接收器链可被关闭，并且调制解调器112和MAC控制器114可不具有从振荡器122接收的时钟信号(即，不受时钟约束或闭锁)。可周期性地进入打盹状态或在发生唤醒事件(如无线设备104周期性地唤醒以检查TIM消息，无线设备104根据需要唤醒或者无线设备104在超时时或在检查TIM消息之后周期性地进入睡眠)时进入打盹状态。在WSM模式和WDS模式下，打盹状态的行为可以相同或类似。

一旦进入WDS模式或WSM模式，SMC 106就可被配置为控制到RF电路110、调制解调器112、MAC控制器116和CPU 118的功率或时钟信号。SMC 106可被配置为在指定睡眠模式下在运行状态、睡眠状态和打盹状态之间自动且周期性地切换。睡眠状态和打盹状态的持续时间的等待时间可为可编程的。此外，更具体特征部诸如RF电路110的PLL可为可编程的。例如，SMC 106可被配置为在每个睡眠周期或每N个睡眠周期中重新校准此类PLL。此外，打盹状态可能被完全禁用。在这种情况下，SMC 106可在每个睡眠周期之后生成唤醒中断。

在一个实施方案中，在WSM睡眠模式和WDS睡眠模式下，可对调制解调器112和MAC控制器116加电，但它们的时钟信号可被抑制。因此，可对于此类元件保留寄存器和有限状态机状态。仅当不存在即将发生的流量时，才能进入WSM模式和WDS模式。此外，除为唤醒源的那些中断之外，可能还会掩蔽其他中断。

默认情况下，电子设备102的元件可处于状态202下的运行模式。在状态202下，可对元件加电并从振荡器122接收正常的期望的时钟信号。状态202下的运行模式可由状态206下的第一终止传输来终止。在一个实施方案中，可通过硬件睡眠模式请求来进入WDS睡眠模式或WSM睡眠模式中的每一者。这些可由SMC 106确定不传输或接收数据(继而基于TIM或其他消息)，或通过软件或用户通过设置位的需求来驱动。用于进入的WDS或WSM中的特定一者可由控制位或提出请求的实体来确定。WDS睡眠模式和WSM睡眠模式可分别包括状态224和状态218。类似地，可在来自SMC 106的已接收到TIM或其他消息的硬件确定时退出状态224或状态218，或者根据系统的软件或用户的需求而退出这些状态。在一个实施方案中，可使用硬件中SMC 106确定和来自软件的用户或应用级输入的组合来确定是进入还是退出睡眠模式。

在状态206下，根据使用WDS还是WSM，FSM 200将继续进行不同操作分支。如果要使用WSM，则FSM 200可前进至状态212，在该状态下，启动WSM睡眠状态。

状态212可包括类似于WSM打盹的操作。当进入WSM睡眠状态时，SMC 106可将MAC控制器116置于低功率模式。SMC 106可将TSF定时器的值复制到SMC 106中。SMC可将调制解调器112置于低功率模式。然后，SMC 106可抑制到MAC控制器116和调制解调器112的时钟信号。然后，SMC 106可通过关闭电源将RF电路110置于睡眠模式。SMC 106可处于状态218。

在一定时间之后或在请求唤醒时，SMC 106可进入状态220。如果启用打盹状态，则SMC 106可直接进入运行模式状态202。唤醒中断可升高至CPU 118。如果启用打盹，则SMC106可进入状态214。一旦处于状态214，打盹持续时间就可持续，或者SMC 106可等待帧解析器124触发。如果遇到触发器，则将向CPU 118发出中断以唤醒系统。如果没有接收到数据，并且打盹持续时间失效，则FSM 200可返回到状态212。

从状态214到状态202的转变可包括从振荡器控制器120的PLL请求时钟信号。SMC106可等待时钟到达。可将TSF值和其他定时器恢复到MAC控制器116。MAC控制器116可从睡眠模式释放。调制解调器112和RF电路110可从省电模式释放。FSM可在状态202下操作。

如果要在状态206处使用WDS，则FSM 200可前进至状态210以启动WDS睡眠。状态210可包括类似于WDS打盹的操作。为了转变到WDS，RF电路110可与振荡器122以及功率转换器、发射器和接收器链、以及射频电路110内的PLL一起被节电。SMC 106可继续并将MAC控制器116置于更低功率模式，传输MAC TSF定时器或值，将调制解调器112置于低功率模式，并且停止到调制解调器112和MAC控制器116的时钟。FSM 200可处于状态224。

在定时器失效或请求唤醒时，SMC 106可退出状态224。如果不启用打盹模式，则SMC 106可能会转到状态202。如果启用打盹，则SMC 106可能会转到状态204。然而，转到状态204可包括多个中间状态或步骤。假设禁用RF电路110，则SMC 106可转到状态228。否则，SMC 106可能会转到状态226。在状态228下，RF电路110可置于待机模式。在226处，可重新启动振荡器122。SMC 106可等待振荡器122沉降。在222处，可通过应用来自振荡器122的时钟信号来启用RF电路110的其他部分。在216处，可提出操作PLL的请求。可将时钟应用于调制解调器112和MAC控制器116。在等待之后，在208处，调制解调器112可恢复其寄存器值。为了进入204，MAC控制器116可恢复其TSF值和其他定时器。可启用MAC控制器116和调制解调器112。FSM 200可处于状态204。

一旦处于状态204，打盹持续时间就可持续，或者SMC 106可等待帧解析器124。如果遇到触发器，则将向CPU 118发出中断以唤醒系统。如果没有接收到数据，并且打盹持续时间失效，则FSM 200可返回到状态204。

图3是根据本公开的实施方案的帧解析器300的更详细图示。帧解析器300可实现帧解析器124。帧解析器300可包括帧滤波器304、多个触发器(诸如触发器1(306)、触发器2(308)、触发器3(310)和触发器4(312))、以及控制逻辑部件314。这些元件可由模拟电路、数字电路、组合逻辑部件或它们的任何合适的组合来实现。

当加电、受时钟约束或以其他方式启用时，帧解析器300可等待TIM 302或其他帧或消息的到达。TIM 302可包括识别目标无线设备的标头信息。帧滤波器304可被配置为确定接收帧诸如TIM 302的802.11类型或子类型标识符是否匹配帧的802.11类型或子类型，该帧要在例如SMC中监视。如果TIM 302中的该类型或子类型设备标识符或其他标识匹配期望的帧类型或子类型，则帧解析器300可继续处理TIM 302。否则，帧解析器300可以移除或丢弃该帧。

触发器306-312中的每一者可并行或串行地处理TIM 302。触发器306-314可各自包括用其评估TIM 302的匹配标准。虽然图3中示出了四个触发器，但帧解析器300可包括任何合适的数量的触发器。触发器306-312中的每一者可评估TIM 302中的帧的标头的一部分或其他信息。可以单独地启用或禁用触发器306-312中的每一者。此外，控制逻辑部件314可评估来自触发器306-312的结果的任何合适的逻辑组合。

触发器306-312中的每一者可用相同标准评估单独字段、用不同标准评估相同字段、或它们的组合。使用的特定触发器和与此类触发器一起使用的标准可取决于无线设备使用的通信协议，以及需要匹配TIM 302的多少部分以确定TIM 302是否正在指示无线设备准备接收附加信息。

如果控制逻辑部件314发现存在来自触发器306-312的匹配结果的识别的逻辑组合，则控制逻辑部件314可向无线设备的其余部分发出唤醒信号316。选定部分的匹配字段和触发器306-312的逻辑组合可指示TIM 302向无线设备发信号通知要接收附加信息。因此，无线设备的其他部件可通电或唤醒。否则，控制逻辑部件314可丢弃TIM 302或不采取动作。无线设备可返回到更深层睡眠状态，如图2所示。

帧解析器300的动作可独立于无线设备的其他部件(诸如CPU)的操作来进行。因此，帧解析器300可在不需要唤醒无线设备的此类其他元件、使其加电或受时钟约束的情况下检查TIM 302。帧解析器300的操作配置可例如通过合适的寄存器来进行。

帧解析器300可在无线设备的任何合适的操作阶段被激活。如上所述，在图2的上下文中，当接收到TIM或其他消息或帧时，帧解析器300可在例如W打盹状态下被激活。

触发器306-312(其为启用的)中的每一者可以对指定字段执行逻辑检查。指定字段可在TIM 302内或任何帧的任何合适的部分内。该字段可为例如八位宽。每个触发器(如寄存器所定义)可包括对触发器要检查的字段的指定。该字段可由八位字节数定义。八位字节数可从帧的开始定义。帧控制字段可以是八位字节0和1。

每个触发器(如寄存器所定义)可包括对字段是否进行型样搜索或变更评估的指定，诸如位。逻辑检查可包括除型样搜索或变更评估之外的其他逻辑检查。

在型样搜索中，另一个寄存器值可指定用于解析TIM 302的字段的型样。型样可通过位图过滤器、定义的型样或它们的组合来指定。位图过滤器可以识别要解析字段中的哪些位。例如，在位位置中设置的值“1”识别要解析和评估的位。值“FF”选择字段中的用于解析和分析的所有位，而值“00”选择无。定义的型样可为8位型样，以匹配所识别的字段内的TIM 302。当位图过滤器所指示的选定位与定义的型样匹配时，激活触发器。

在变更检测中，另一个寄存器值可指定TIM 302的所识别的字段的八位型样，该八位型样与先前帧相匹配。在一个实施方案中，该型样可定义必须匹配以使触发器不激活的位。例如，在所识别的字段中的指定位位置(由型样指定)处的当前TIM 302与前一帧之间的任何偏差可激活该触发器。在另一个实施方案中，该型样可定义必须匹配以使触发器激活的位。

此外，给定触发器寄存器可包括用于指示是否启用或禁用触发器以被使用的位。如上所述，可启用任何合适的数量的可用触发器。此外，触发器可组合在一起以产生更复杂的唤醒触发标准。触发器可与逻辑运算诸如OR、AND、NOT或XOR组合。操作和逻辑操作的顺序可通过更另外的的寄存器来编程。

可以任何合适的方式来启用帧解析器300的操作自身。可通过寄存器值、启用信号、功率或时钟来启用或禁用帧解析器300。如果启用帧解析器300，并且帧与触发条件不匹配，则帧可能会被丢弃。否则，如果禁用帧解析器300，或者如果帧与触发条件匹配，则可能不会丢弃这些帧。

针对给定触发器的示例性寄存器可包括诸如以下的字段：

触发器启用
	触发器模式
触发器滤波
	触发器型样
触发器八位字节

触发器启用可以是定义给定触发器是否将检查TIM 302的型样或变更的位。触发器模式可以是定义给定触发器是否将执行型样匹配或执行变更检测的位。在与型样匹配模式中的触发器型样匹配之前，触发器滤波可以是八位(或以其他方式，字段的大小)和在所识别的字段处的TIM 302上应用的掩模。触发器滤波可定义在更改检测模式下对其评估变更的位。触发器型样可以是八位(或以其他方式，字段的大小)和帧解析器300在所识别的字段中搜索的值。搜索可与来自触发器滤波的掩模重叠。触发器八位字节可定义TIM 302的将对其执行搜索和比较的字段。触发器八位字节可为八位宽，或任何其他合适的长度。

用于帧解析器300的示例性寄存器可包括诸如以下的字段：

子类型
	类型
子类型启用
	类型启用
功能0
	功能1
功能2
	功能0优先级
功能1优先级
	功能2优先级

类型启用可以是帧滤波器304对根据802.11的帧类型的启用滤波的位。子类型启用可以是帧滤波器304对根据802.11的帧子类型的启用滤波的位。类型可以是在启用类型启用时使用的字段。类型可定义所接收的分组中的型样、或用于802.11类型的必须匹配来使附加分析前进的TIM 302。类似地，子类型可定义所接收的分组中的型样、或用于802.11子类型的必须匹配来使附加分析前进的TIM 302。

功能0、功能1和功能2可各自定义要执行的触发器306-312的组合。功能0优先级、功能1优先级和功能2优先级可以定义功能0-功能2之间的操作顺序。

例如，功能0可指定触发器1(306)和触发器2(308)的组合。“1”可指定如果启用触发器1(306)和触发器2(308)，则这两个触发器将一起“AND”。“0”可指定如果启用触发器1(306)和触发器2(308)，则这两个触发器将一起“OR”。

功能1可指定触发器1(306)、触发器2(308)和触发器3(310)的组合。“1”可指定如果启用所有触发器，则这些触发器将一起“AND”。“0”可指定如果启用所有触发器，则这些触发器将一起“OR”。

功能2可指定触发器1(306)、触发器2(308)、触发器3(310)和触发器4(312)的组合。“1”可指定如果启用所有触发器，则这些触发器将一起“AND”。“0”可指定如果启用所有触发器，则这些触发器将一起“OR”。

因此，可以通过指定“AND”或“OR”是否用于特定组合的位来实现功能0、功能1和功能2。可以通过两个位来实现功能0优先级、功能1优先级和功能2优先级以示出其他功能的顺序或相对优先级。“00”可限定第一优先级或最高优先级，“01”可限定第二优先级或下一个最低优先级，并且“10”可限定第三优先级或最低优先级。

其中触发器1被给定为t1，触发器2被给定为t2，触发器3被给定为t3，触发器4被给定为t4，功能0被给定为f0，功能1被给定为f1，功能2被给定为f2，并且触发条件的可能组合的集合可被给定为：

功能0优先级	功能1优先级	功能2优先级	输出
				00	01	10	<![CDATA[f<sub>2</sub>(f<sub>1</sub>(f<sub>0</sub>(t<sub>1</sub>,t<sub>2</sub>),t<sub>3</sub>),t<sub>4</sub>)]]>
00	10	01	<![CDATA[f<sub>1</sub>(f<sub>0</sub>(t<sub>1</sub>,t<sub>2</sub>),f<sub>2</sub>(t<sub>3</sub>,t<sub>4</sub>))]]>
				01	00	10	<![CDATA[f<sub>2</sub>(f<sub>0</sub>(t<sub>1</sub>,f<sub>1</sub>(t<sub>2</sub>,t<sub>3</sub>)),t<sub>4</sub>)]]>
01	10	00	<![CDATA[f<sub>1</sub>(f<sub>0</sub>(t<sub>1</sub>,t<sub>2</sub>),f<sub>2</sub>(t<sub>3</sub>,t<sub>4</sub>))]]>
				10	00	01	<![CDATA[f<sub>0</sub>(f<sub>2</sub>(f<sub>1</sub>(t<sub>2</sub>,t<sub>3</sub>),t<sub>4</sub>),t<sub>1</sub>))]]>
10	01	00	<![CDATA[f<sub>0</sub>(f<sub>1</sub>(f<sub>2</sub>(t<sub>3</sub>,t<sub>4</sub>),t<sub>2</sub>),t<sub>1</sub>)]]>

尽管上文已经描述了实施将触发器306-312的由帧解析器300使用的逻辑组合的寄存器指定的特定方式，但可使用指定此类触发器的组合的任何合适的方式。

因此，SMC 106可启用非常低功率架构。此类架构可用于例如电池供电的802.11IoT装置。SMC 106可启用系统避免在存在数据通信不活动的同时保持与其他无线设备的802.11连接所需的CPU活动。

已根据一个或多个实施方案描述了本公开，并且应当理解，除了明确陈述的那些之外，许多等同物、替代物、变型和修改是可能的并且在本公开的范围内。虽然本公开易受各种修改形式和替代形式的影响，但是其特定示例实施方案已经在附图中示出并且在本文中详细描述。然而，应当理解，本文对具体示例性实施方案的描述并非旨在将本公开限于本文所公开的特定形式。

Claims (11)

1.一种无线设备，包括：

睡眠模式控制器电路SMC；

处理器；

射频RF电路；和

振荡器，所述振荡器通信地耦接到所述处理器和所述RF电路；

其中所述SMC被配置为：

通过所述RF电路从第一接收消息识别不存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量；

基于所述接收消息，将所述无线设备置于节电模式，其中所述节电模式包括使所述处理器节电以及使所述RF电路节电；

周期性地检查第二接收消息，包括：

在周期性的基础上使所述RF电路加电；

确定所述第二接收消息是否指示存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量；以及

基于确定存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量，使所述处理器上电；以及

所述无线设备还包括帧解析器电路，所述帧解析器电路被配置为在使所述处理器节电的同时执行以下操作：

在通过所述SMC激活时周期性地检查所述第二接收消息；

在检查所述第二接收消息期间，识别所述第二接收消息是否识别所述无线设备的类型；以及

基于所述第二接收消息是否识别所述无线设备的所述类型，继续解析所述第二接收消息。

2.根据权利要求1所述的无线设备，其中所述SMC被进一步配置为基于确定不存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量，将所述处理器保持在节电状态。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的无线设备，其中使所述RF电路节电包括禁用所述RF电路的锁相环电路。

4.根据权利要求1所述的无线设备，其中使所述RF电路节电包括禁用从所述振荡器到所述RF电路的时钟信号。

5.根据权利要求1所述的无线设备，其中所述SMC被进一步配置为在使所述RF电路和所述处理器节电的同时保持所述振荡器的操作。

6.根据权利要求1所述的无线设备，其中所述SMC被进一步配置为在使所述RF电路和所述处理器节电的同时关闭所述振荡器。

7.根据权利要求1所述的无线设备，其中所述SMC被进一步配置为在使所述RF电路节电时保存并更新定时器值，所述定时器值由所述无线设备的调制解调器记录并且被配置为识别所述无线设备要何时接收所述第二接收消息。

8.根据权利要求1所述的无线设备，所述帧解析器电路还被配置为在使所述处理器节电的同时执行以下操作：

在通过所述SMC激活时周期性地检查所述第二接收消息；

在检查所述第二接收消息期间，识别对其执行差分分析的所述第二接收消息的字段；以及

基于所述第二接收消息的所述字段不同于前一接收消息的对应字段，确定所述第二接收消息指示存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量。

9.一种无线设备，包括：

睡眠模式控制器电路SMC；

处理器；

射频RF电路；和

振荡器，所述振荡器通信地耦接到所述处理器和所述RF电路；

其中所述SMC被配置为：

通过所述RF电路从第一接收消息识别不存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量；

基于所述接收消息，将所述无线设备置于节电模式，其中所述节电模式包括使所述处理器节电以及使所述RF电路节电；

周期性地检查第二接收消息，包括：

在周期性的基础上使所述RF电路加电；

确定所述第二接收消息是否指示存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量；以及

基于确定存在要从另一个无线设备接收的即将发生的数据流量，使所述处理器上电，

其中所述无线设备还包括帧解析器电路，所述帧解析器电路被配置为在使所述处理器节电的同时执行以下操作：

在通过所述SMC激活时周期性地检查所述第二接收消息；

在检查所述第二接收消息期间，识别对其执行型样匹配的所述第二接收消息的字段；以及

用为所述帧解析器电路指定的型样对所述第二接收消息执行型样匹配，所述型样与所述第一接收消息相匹配。

10.一种无线通信系统，包括彼此通信的根据权利要求1至9中任一项所述的无线设备中的多个无线设备。

11.一种无线通信方法，包括由彼此通信的根据权利要求1至9中任一项所述的无线设备中的任一个无线设备执行的操作。

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