CN111831342A - 唤醒电路和用于减少假唤醒事件的方法 - Google Patents

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CN111831342A CN202010283089.2A CN202010283089A CN111831342A CN 111831342 A CN111831342 A CN 111831342A CN 202010283089 A CN202010283089 A CN 202010283089A CN 111831342 A CN111831342 A CN 111831342A
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菲利浦·博纳德·罗兰·兰斯
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Abstract

提供了一种唤醒电路和方法，所述方法用于检测并防止处于睡眠模式的电子装置中的假阳性唤醒事件。方法需要响应于由所述唤醒电路的传感器检测到的物理刺激而在连续的第一时刻、第二时刻和第三时刻产生第一传感器信号、第二传感器信号和第三传感器信号。将所述第一传感器信号选择为参考值。确定所述第二传感器信号与所述参考值之间的第一差值，确定所述第三传感器信号与所述参考值之间的第二差值，并且当所述第一差值和所述第二差值中的至少一个差值未能超过阈值时，防止将唤醒信号传送到所述电子装置。

Description

唤醒电路和用于减少假唤醒事件的方法
技术领域
本发明总体上涉及电池供电电子装置。更具体地说，本发明涉及唤 醒电路和用于减少被配置成进入睡眠模式的电子装置中的假唤醒事件的 方法。
背景技术
小型电子装置用于各种应用中，如汽车、家用装置、可穿戴装置、 运动装置、游戏装置等。此类电子装置通常是电池驱动的。为了节省电 力，电子装置可以进入睡眠模式，在睡眠模式下，装置的任何不需要的 部分的电力都被切断。所述装置通过多种技术(如检测运动、触摸键、 按压按钮等)从睡眠模式中觉醒。尽管将电子装置置于睡眠模式可以节 省电池驱动装置中的电力，但是另外降低功耗对于延长电池寿命和/或实 现对更小且更便宜的电池的使用是有用的。
发明内容
在所附权利要求中限定了本公开的各方面。
在第一方面，提供了一种方法，所述方法包括：响应于在第一时刻 由唤醒电路的传感器检测到的物理刺激而产生第一传感器信号，所述第 一传感器信号被选择为参考值；响应于在第二时刻由所述传感器检测到 的所述物理刺激而产生第二传感器信号，所述第二时刻在所述第一时刻 之后发生；确定所述第二传感器信号与所述参考值之间的第一差值；响 应于在第三时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第三传感器 信号，所述第三时刻在所述第二时刻之后发生；确定所述第三传感器信 号与所述参考值之间的第二差值；以及当所述第一差值和所述第二差值 中的至少一个差值未能超过阈值时，防止将唤醒信号传送到处于睡眠模 式的电子装置。
在一个或多个实施例中，所述方法可以另外包括执行所述产生所述 第三传感器信号并且仅当所述第一差值超过所述阈值时才确定所述第二 差值。
在一个或多个实施例中，所述获得所述参考值可以包括从所述第一 传感器信号移除噪声分量以获得所述参考值，所述移除操作在确定所述 第一差值和所述第二差值之前执行。
在一个或多个实施例中，所述产生所述第三传感器信号可以包括从 所述第三传感器信号移除噪声分量，所述移除操作在确定所述第二差值 之前执行。
在一个或多个实施例中，所述移除所述噪声分量可以包括获得所述 第三传感器信号的多个连续测量结果以及对所述第三传感器信号的所述 多个连续测量结果求平均，以移除所述噪声分量。
在一个或多个实施例中，所述移除所述噪声分量可以包括在测量持 续时间内获得所述第三传感器信号，以及对在所述测量持续时间内获得 的所述第三传感器信号进行滤波以移除所述噪声分量。
在一个或多个实施例中，所述方法可以另外包括当所述第一差值和 所述第二差值两者均超过所述阈值时，将所述唤醒信号提供到所述电子 装置。在一个或多个实施例中，所述方法可以另外包括：响应于所述提 供所述唤醒信号而将所述第三传感器信号选择为第二参考值；响应于在 第四时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第四传感器信号； 确定所述第四传感器信号与所述第二参考值之间的第三差值；响应于在 第五时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第五传感器信号， 所述第五时刻在所述第四时刻之后；确定所述第五传感器信号与所述第 二参考值之间的第四差值；以及当所述第三差值和所述第四差值中的至 少一个差值未能超过所述阈值时，防止将所述唤醒信号传送到所述电子 装置。
在一个或多个实施例中，所述方法可以另外包括在将所述第三传感 器信号选择为所述第二参考值之前，从所述第三传感器信号移除噪声分 量。
在一个或多个实施例中，所述方法可以另外包括：基于所述第一传 感器信号、所述第二传感器信号和所述第三传感器信号中的至少一些传 感器信号执行对所述参考值的低通滤波，以响应于所述提供所述唤醒信 号而获得第二参考值；响应于在第四时刻由所述传感器检测到的所述物 理刺激而产生第四传感器信号；确定所述第四传感器信号与所述第二参 考值之间的第三差值；响应于在第五时刻由所述传感器检测到的所述物 理刺激而产生第五传感器信号，所述第五时刻在所述第四时刻之后；确 定所述第五传感器信号与所述第二参考值之间的第四差值；以及当所述 第三差值和所述第四差值中的至少一个差值未能超过所述阈值时，防止 将所述唤醒信号传送到所述电子装置。
在一个或多个实施例中，所述执行低通滤波可以利用一阶无限脉冲 响应(IIR)滤波器。
在一个或多个实施例中，所述电子装置可以是电池供电装置，所述 传感器可以包括被配置成检测所述电池供电装置的运动的运动传感器， 并且所述第一传感器信号、所述第二传感器信号和所述第三传感器信号 可以指示所述电池供电装置的所述运动。
在第二方面，提供了一种用于被配置成进入睡眠模式的电子装置的 唤醒电路，所述唤醒电路包括：传感器，所述传感器被配置成检测物理 刺激并且响应于所述物理刺激而在连续的第一时刻、第二时刻和第三时 刻产生连续的第一传感器信号、第二传感器信号和第三传感器信号；以 及检测电路，所述检测电路可操作地耦接到所述传感器以接收所述第一 传感器信号、所述第二传感器信号和所述第三传感器信号，所述检测电 路被配置成将所述第一传感器信号选择为参考值，确定所述第二传感器 信号与所述参考值之间的第一差值，确定所述第三传感器信号与所述参 考值之间的第二差值，当所述第一差值和所述第二差值中的至少一个差 值未能超过阈值时防止将唤醒信号传送到所述电子装置，并且当所述第 一差值和所述第二差值两者均超过所述阈值时将所述唤醒信号提供到所 述电子装置。
在一个或多个实施例中，所述检测电路可以被另外配置成在确定所 述第二差值之前从所述第三传感器信号移除噪声分量。
在一个或多个实施例中，所述检测电路可以被另外配置成：从所述 第三传感器信号移除噪声分量；响应于提供所述唤醒信号并且在将所述 噪声分量从所述第三传感器信号移除之后，将所述第三传感器信号选择 为第二参考值；响应于在第四时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激 而接收第四传感器信号；确定所述第四传感器信号与所述第二参考值之 间的第三差值；响应于在第五时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激 而从所述传感器接收第五传感器信号，所述第五时刻在所述第四时刻之 后；确定所述第五传感器信号与所述第二参考值之间的第四差值；并且 当所述第三差值和所述第四差值中的至少一个差值未能超过所述阈值 时，防止将所述唤醒信号传送到所述电子装置。
在一个或多个实施例中，所述检测电路可以被另外配置成：基于所 述第一传感器信号、所述第二传感器信号和所述第三传感器信号中的至 少一些传感器信号执行对所述参考值的低通滤波，以响应于提供所述唤 醒信号而获得第二参考值；响应于在第四时刻由所述传感器检测到的所 述物理刺激而从所述传感器接收第四传感器信号；确定所述第四传感器 信号与所述第二参考值之间的第三差值；响应于在第五时刻由所述传感 器检测到的所述物理刺激而从所述传感器接收第五传感器信号，所述第 五时刻在所述第四时刻之后；确定所述第五传感器信号与所述第二参考 值之间的第四差值；并且当所述第三差值和所述第四差值中的至少一个 差值未能超过所述阈值时，防止将所述唤醒信号传送到所述电子装置。
在第三方面，提供了一种系统，所述系统包括被配置成进入睡眠模 式的电子装置，并且另外包括所述唤醒电路。
在一个或多个实施例中，所述电子装置可以是电池供电装置，所述 传感器可以包括被配置成检测所述电池供电装置的运动的运动传感器， 并且所述第一传感器信号、所述第二传感器信号和所述第三传感器信号 可以指示所述电池供电装置的所述运动。
在第四方面，提供了一种方法，所述方法包括：响应于在第一时刻 由唤醒电路的传感器检测到的物理刺激而产生第一传感器信号，其中所 述产生所述第一传感器信号包括从所述第一传感器信号移除噪声分量以 获得参考值；响应于在第二时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而 产生第二传感器信号，所述第二时刻在所述第一时刻之后发生；确定所 述第二传感器信号与所述参考值之间的第一差值；响应于在第三时刻由 所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第三传感器信号，所述第三时 刻在所述第二时刻之后发生，其中所述产生所述第三传感器信号包括从 所述第三传感器信号移除噪声分量；确定所述第三传感器信号与所述参 考值之间的第二差值；当所述第一差值和所述第二差值中的至少一个差 值未能超过阈值时，防止将唤醒信号传送到处于睡眠模式的电子装置； 以及当所述第一差值和所述第二差值两者均超过所述阈值时，将所述唤 醒信号提供到所述电子装置。
在一个或多个实施例中，所述方法可以另外包括执行所述产生所述 第三传感器信号并且仅当所述第一差值超过所述阈值时才确定所述第二 差值。
附图说明
附图用于另外说明各个实施例并且用于解释全部根据本发明的各 种原理和优点，在附图中，贯穿单独视图，相似的附图标记指代相同或 功能上类似的元件，附图不一定按比例绘制，并且附图连同以下详细说 明并入到本说明书中并形成本说明书的一部分。
图1示出了根据实施例的包括唤醒电路和电子装置的系统的框图；
图2示出了展示电子装置响应于检测到的运动而从睡眠模式觉醒的 配置的图；
图3示出了展示可以在图1的用于检测运动事件的唤醒电路处发生 的周期性测量和可以根据一些实施例而采取的一次或多次另外的非周期 性运动检测测量的图；
图4示出了用于检测物理刺激的参考模式的例子的图；
图5示出了用于检测物理刺激的差分模式的例子的图；
图6示出了根据实施例的检测过程的流程图；并且
图7示出了根据另一个实施例的检测过程的流程图。
具体实施方式
总体而言，本公开涉及用于被配置成进入睡眠模式的电子装置的唤 醒电路以及用于检测和防止假阳性唤醒事件的方法。更具体地说，唤醒 电路和方法需要检测其中并入唤醒电路的系统处的物理刺激(例如，运 动、光、压力、磁场等)。在最初检测到物理刺激时，执行另外的测量以 获得较高的精度值，所述精度值可以拒绝噪声引起的假阳性唤醒事件。在检测的差分模式中，相关联的对参考值(例如，信号)的低通滤波可 以实现更强地拒绝假阳性。唤醒电路和方法可以在各种电池供电装置中 实施，在所述电池供电装置中，感测到的参数(例如，运动)具有与唤 醒阈值相比不可忽略的噪声。假阳性唤醒事件的减少可以引起功耗显著 减少，从而延长电池寿命和/或实现对更小且更便宜的电池的使用。尽管 本文讨论了电池供电电子装置，但是应当理解，唤醒电路和方法可以适 用于与被配置成进入睡眠模式的其它电子装置(例如，通过计算机鼠标 的运动唤醒的计算机)一起使用。
提供本公开以便以使能方式另外解释根据本发明的至少一个实施 例。另外提供本公开用于增强对本发明的发明性原理及其优点的理解和 认识，而不是以任何方式对本发明进行限制。本发明仅由所附权利要求 限定，所附权利要求包括本申请未决期间所作的任何修改以及所发布的 那些权利要求的所有等效物。
应当理解，对如第一和第二、顶部和底部等关系型术语(如果有的 话)的使用仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不是必 然要求或者暗示这种实体或动作之间的任何这种实际的关系或顺序。用 集成电路(IC)或在所述IC中实施许多发明性功能和许多发明性原理是 最佳方式，所述IC包括可能地专用IC或具有集成处理结构或控制结构 或其它结构的IC。预期的是，尽管存在通过例如可用时间、当前技术和 经济考虑激发的可能重大的努力和许多设计选择，但是当受本文公开的 概念和原理指导时，本领域的技术人员将容易通过最少的实验产生此类 IC或结构。因此，为了简洁起见并且为了最小化任何模糊根据本发明的 原理和概念的风险，对此类结构和IC的另外讨论(如果有的话)将限于有关各个实施例的原理和概念的要点。
图1示出了根据实施例的包括唤醒电路22和电子装置24的系统20 的框图。唤醒电路22和电子装置24可以并入到单个装置中，例如，系 统20。因此，系统20可以是例如车辆或建筑的访问控制钥匙坠、无线 计算机鼠标、助听器、TV/立体声遥控器、健身跟踪器、包裹跟踪标签、 游戏控制器等等。唤醒电路22和电子装置24可以由电池26供电。然而， 为了节省电池电力，电子装置24可以被配置成进入睡眠模式，在所述睡 眠模式中，会在不需要时从电子装置24移除电力。唤醒电路22不进入 睡眠模式。因此，唤醒电路22被配置成检测物理刺激并且响应于检测到 的物理刺激将电子装置24从睡眠模式唤醒，使得电子装置24可以执行 其预期功能。在所示出的例子中，唤醒电路22包括感测元件28(在本 文中也被称为传感器)、模拟处理电路30、模数转换器(ADC)32和检 测电路34。如将在下文更详细地讨论的，唤醒电路22用于当在此例子 中检测到运动时唤醒电子装置24。例如，当用户拿起系统20时、当正 在摇动包裹时、当正在移动计算机鼠标时等，可以检测到运动。参考图 2连同图1，图2示出了展示电子装置24响应于检测到的运动而从睡眠 模式觉醒的配置。具体地说，第一迹线38表示采用运动事件42的形式 的相对于时间40的一系列事件，所述运动事件42由系统20的非运动周 期44分隔开。第二迹线46表示电子装置24相对于时间40的睡眠模式 48和唤醒模式50。当感测元件28检测运动事件42时，唤醒电路22提 供唤醒信号(例如，设置中断52，参见图1)以使电子装置24能够从睡 眠模式48切换到唤醒模式50，使得电子装置24可以执行其预期功能。 当感测元件28发出系统20不再处于运动中的信号时，并且在某些合理延迟之后，电子装置24在其运作时可以最大程度地掉电。仅唤醒电路 22以及可能一些小逻辑保持通电以能够产生下一个唤醒信号(例如，中 断52)。当仅很少地移动系统20时，可以实现节省大量电力，从而可以 延长电池寿命或者可以使用更小且更便宜的电池。在一些实施例中，感 测元件28可以是加速度计，如微机电系统(MEMS)加速度计。MEMS 加速度计由于其较小、便宜且消耗低电力而可能有利于在唤醒电路22 中进行运动检测。即使在唤醒电路22内具有低功耗的MEMS加速度计， 也非常需要另外减少功耗。在现有技术配置中，另外减少功耗会对传感 器的测量程序中固有的噪声产生负面影响。举例来说，当模拟处理电路30处的测量时间增加时或者当对多个测量结果一起求平均(抽取)时， 可以减小噪声。然而，这两个过程均可以引起更大的功耗。相反，当试 图最小化功耗时，加速度测量可能会变得更嘈杂。
传感器的测量程序中固有的噪声会降低测量结果，从而对运动检测 产生负面影响。负面影响可以是假阳性和假阴性。假阴性在运动检测应 该已发生时出现。然而，未检测到运动事件，因为由于噪声而未达到检 测阈值。由于运动(例如，用户拿起装置)通常会产生一系列处于快速 序列的运动事件，因此在许多应用中可能不用过度担忧假阴性。如此，即使未检测到单个运动事件，丢失多个连续的运动事件的概率也指数式 下降。
假阳性在没有运动事件发生时出现，但是传感器的测量程序中固有 的噪声会导致所测量的传感器信号超过运动检测阈值，从而发出假运动 事件的信号，从而唤醒电子装置。这种情况在本文中被称为假唤醒事件。 由于整个电子装置被唤醒，因此这种假阳性对功耗可能产生很强的负面 影响，特别是在假阳性频繁地发生时。在系统20内实施的唤醒电路22 用于在最小化电池供电装置的功耗的同时避免运动检测的假阳性。返回 参考图1，感测元件28被配置成检测物理刺激并响应于物理刺激而产生 传感器信号54AS。在一个例子中，感测元件28是MEMS加速度传感器， 如先前所讨论的。如此，物理刺激是可检测为传感器的电容变化的加速 度。尽管本文讨论了MEMS加速度计，但是在唤醒电路22中可以替代 性地利用其它适合的传感器(例如，旋转传感器、光传感器、压力传感 器、磁场传感器等)来唤醒被配置成进入睡眠模式的电子装置。传感器 信号54由模拟处理电路30控制，所述模拟处理电路30将感测元件28 的电特性变化(例如，在MEMS加速度传感器的情况下为电容变化)转 换为电传感器信号56AV(例如，电压电平)。电传感器信号56被输入 到ADC 32，所述ADC32将电信号转换为数字传感器信号58AADC(例 如，数值数据)。为了简单起见，原始传感器信号54、电传感器信号56 和数字传感器信号58在本文中将被统称为“传感器信号”。检测电路34 对从ADC 32输出的一系列数字传感器信号58进行操作。检测电路34 可以以硬件(例如，数字逻辑)、软件或硬件和软件的组合来实施。在一 些实施例中，检测电路34以第一模式(在本文中被称为参考模式)操作 来检测运动。在其它实施例中，检测电路34以第二模式(在本文中被称 为差分模式)操作来检测运动。在两种操作模式下，当检测到潜在假阳 性时，触发另外的测量，或执行具有延长的测量时间的另外的测量，以 显著地降低由于噪声而产生假唤醒事件(即，假阳性)的概率。下文将 详细地讨论两种操作模式。图3示出了展示可以用于检测运动事件的唤 醒电路处发生的周期性测量和可以根据一些实施例而采取的一次或多次 另外的非周期性运动检测测量的图。在图3中，预定的测量事件62由具 有宽阴影线的竖直条表示。预定的测量事件62相对于时间40以预定输 出数据速率(ODR)(也称为测量频率或采样速率)分隔开或间隔开。 根据操作的参考模式和差分模式两者，如果在定期预定的测量事件62 (在图3中表示为运动检测事件66)期间检测到运动，则将进行一次或多次随后的测量68。在图3中，随后的测量68由具有狭窄、向下指向 的阴影线的竖直条表示。这些一次或多次随后的测量68在初始运动检测 事件66之后立即发生，并且与预定的输出数据速率不一致。因此，随后 的测量68可以被视为非周期性测量。在图3中，多次测量结果由多个竖 直条表示。然而，可以采用具有延长的测量持续时间的单个随后的测量 68，所述延长的测量持续时间可以是多个竖直条的经过组合的总持续时 间。图4示出了用于检测物理刺激的参考模式72的例子。在图4示出的 例子中，物理刺激是可检测为加速度的运动。在图4中，变化的实线表 示相对于时间40的连续时间加速度74，并且周期性间隔的点表示周期 性预定的测量事件62(结合图3所描述的)。在参考模式72中，第一测 量值(即，初始值)用作参考值76，由线点线水平线表示。当新的测量 值与参考值76之间的差超过预定义阈值时检测到运动。此新的值变为再 次由线点线水平线表示的新的或更新的参考值76。只要检测到运动，就 标记中断。在图4中，竖直虚线表示当差值78未超过预定义阈值时新的测量值与参考值76之间的差值78。竖直实线表示运动检测中断52(例 如，超过预定义阈值的情况，结合图1所描述的)和更新参考值76的时 间。参考模式72的简化变体需要使用未通过运动检测中断52更新的固 定、预定义参考值。图5示出了用于检测物理刺激的差分模式82的例子。 再次，在图5示出的例子中，物理刺激是可检测为加速度的运动。像图 4一样，变化的实线表示相对于时间40的连续时间加速度74，并且周期 性间隔的点表示周期性测量事件62。在差分模式82中，将两个连续测 量值之间的差与预定义阈值进行比较，并且当两个连续值之间的差超过 预定义阈值时，检测到运动。因此，在差分模式82中，在测量事件62之一处获得的初始测量值充当仅对于在下一次测量事件62处采取的紧 接着“下一个”测量值86的参考值84。在图5中，竖直虚线表示两个 连续的测量值之间的差值88。竖直实线表示运动检测中断52，即两个连 续测量值(例如，参考值84和测量值86)之差超过预定义阈值的情况。 根据特定应用的要求，检测电路34可以实施参考模式72和差分模式82 中的任何一种。更具体地说，本文所描述的实施例实现了执行另外的测 量以获得更高的精度值，所述精度值在最初检测到物理刺激时可以拒绝 噪声引起的假阳性唤醒事件，并且可以将此技术并入到参考模式72和差 分模式82中的任何一种。
图6示出了根据实施例的检测过程100的流程图。在唤醒电路处执 行检测过程100，以检测物理刺激并且响应于检测到的物理刺激将电子 装置从睡眠模式唤醒。更具体地说，执行检测过程100以检测物理刺激， 并且当最初检测到物理刺激时，执行另外的测量来获得更高的精度值， 从而拒绝噪声引起的假阳性唤醒事件。结合在系统20内实施的唤醒电路 22描述了检测过程100，所述系统20包括电池供电电子装置24。检测 过程100的执行可以在电子装置24进入睡眠模式48(图2)之后开始， 或者检测过程100可以连续执行。因此，执行检测过程100以通过感测 元件28检测系统20的运动，所述感测元件28可以是MEMS加速度计。 另外地，检测过程100并入了检测的参考模式72。因此，应该结合检测 过程100的操作框来观察图1和4。应当理解，检测过程100可以在利 用其它适合的传感器(例如，旋转传感器、光传感器、压力传感器、磁 场传感器等)的唤醒电路中实施，以唤醒被配置成进入睡眠模式的电子 装置。在框104处，测量并产生第一传感器信号。例如，在第一测量事 件62(在图4中标记为621)处，感测元件28响应于检测到的物理刺激 (例如，在此例子中为运动)而产生“初始”或第一传感器信号SINIT。 参见图4，在图4中，箭头106表示第一测量事件621处的加速度的值。 第一传感器信号106 SINIT在模拟处理电路30处以适当方式处理，在ADC 32处被转换为数字传感器信号，并在检测电路34处接收。在框108处， 检测电路34从数字化的初始传感器信号106 SINIT获得参考值76REF。 在一些实施例中，检测电路34通过从初始传感器信号106 SINIT移除噪声 分量来获得参考值76，使得参考值76相对于初始传感器信号106 SINIT为较低噪声测量。使用较低噪声参考值76可以减少假阳性的概率，所述 假阳性可能另外导致如上文讨论的假唤醒事件。可以通过立即进行另外 的测量而非等待下一个测量事件62来获得较低噪声测量。较低噪声测量 (例如，参考值76)可以通过对这些多次测量结果(也被称为抽取)求 平均来获得。可替换的是，可以通过延长模拟侧(例如，模拟处理块30) 处的测量持续时间，然后进行低通滤波来获得较低噪声测量。另一种技 术可以用于将模拟电路系统(模拟处理块30)切换到低噪声模式。然而， 这种技术可能消耗更多电力。尽管本文描述了一些技术，但是本领域的 技术人员将认识到可以采用替代性技术来获得较低噪声参考值76。不管 实施的技术如何，用于获得较低噪声参考值76的另外的功耗都可以是可 忽略的，因为此活动将在开始运动检测(例如，电子装置24已进入睡眠 模式48(图2)后的第一测量事件62)时仅执行一次。接下来，在框110 处，唤醒电路22等待下一个预定的测量事件62。例如，以预定频率测 量加速度，所述预定频率有时被称为输出数据速率(ODR)。因此，时 钟信号可以触发下一个预定的测量事件62。在框112处，测量并产生下 一个传感器信号。例如，紧接着第一测量事件621，在第二测量事件62 (在图4中标记为622)处，感测元件28响应于检测到的物理刺激而产 生“下一个”或第二传感器信号SN。再次参见图4，在图4中，箭头114 表示第二测量事件622处的加速度的值。下一个传感器信号114 SN在模拟处理电路30处以适当方式处理，在ADC 32处被转换为数字传感器信 号，并在检测电路34处接收。在查询框116处，确定下一个(第二)传 感器信号114 SN与较低噪声参考值76 REF之间的差值78N(例如， SN-REF)。另外，在查询框116处，就差值78N的绝对值是否大于预定义运动检测阈值而进行确定。当差值78N未超过预定义阈值时，过程控 制循环回到框110以等待下一个测量事件62(例如，在图4的例子中的 623)。如此，未检测到运动，并且防止了将唤醒信号(例如，中断52) 传送到处于睡眠模式48的电子装置24。因此，没有向电子装置24发出 从睡眠模式48(图2)唤醒的信号，并且较低噪声参考值76 REF的当 前值不变。在此例子中，阈值118被指定为较低噪声参考值76 REF与 预定加速度幅度AM之间的差，不论REF的当前值如何，所述预定加速 度幅值均指示运动。预定义阈值118取决于所检测的特定运动。例如， 介于0.1g与0.3g之间的阈值118(其中“g”是由于重力引起的加速度) 对于检测人正在行走可能是现实的。在其它应用中，像针对助听器检测 头部运动一样，可以将运动检测的阈值118设置为较低的位。在查询框 116处，当差值78N的绝对值超过预定义阈值118时，检测过程100继 续框120。在查询框116的初始比较活动处，当差值78N超过预定义阈 值118时，检测到“潜在”运动事件。此时，潜在运动事件可以是实际 运动事件(例如，系统20处于运动中)，或者潜在运动事件可以是噪声 引起的运动事件(例如，系统20处于静止)。在现有技术的系统中，这 种噪声引起的运动事件可能触发假阳性，并且从而导致噪声引起的假阳性唤醒事件，这会不期望地消耗电池电力。执行框120处的检测过程100 的继续执行，以将实际运动事件与噪声引起的运动事件区分开。此外， 仅当差值78N超过预定义阈值118时，才执行检测过程100的框120和 随后的查询框124处的继续执行。
在框120处，立即进行具有较低噪声的新的测量。这些立即测量由 紧接着图3中运动检测事件66的测量68表示。如此，此新的测量不会 在周期性测量事件62中的一个周期性测量事件处进行。根据框120，响 应于检测到的物理刺激而测量并产生下一个或第三传感器信号SN+1。再 次参见图4，在图4中，箭头122表示在第二测量事件622之后但在第三 测量事件623之前的时间处的加速度的值。下一个传感器信号122 SN+1在模拟处理电路30处以适当方式处理，在ADC 32处被转换为数字传感 器信号，并在检测电路34处接收。在一些实施例中，检测电路34通过 从下一个传感器信号122 SN+1移除噪声分量来获得下一个传感器信号 122 SN+1(第三传感器信号)，使得下一个传感器信号122为较低噪声测 量。再次，使用较低噪声的下一个传感器信号122可以减少假阳性的概 率，所述假阳性可能另外导致如上文讨论的假唤醒事件。如先前所描述 的，较低噪声测量可以通过以下来获得：立即进行多次测量并对这些多 次测量结果(抽取)求平均来获得较低噪声的下一个传感器信号122。 可替换的是，可以通过延长模拟侧(例如，模拟处理块30)处的测量持 续时间，然后进行低通滤波来获得较低噪声测量。再次，可以采用替代 性技术来获得较低噪声的下一个传感器信号122。
在查询框124处，确定下一个(第三)传感器信号122 SN+1与较低 噪声参考值76REF之间的另一个(第二)差值78N+1(例如，SN+1-REF)。 另外，在查询框124处，就第二差值78N+1(例如，SN+1-REF)的绝对值 是否大于预定义运动检测阈值118而进行确定。当差值78N+1不超过阈 值118时，过程控制循环回到框110以等待下一个测量事件62(例如， 在图4的例子中的623)。如此，查询框124的重新测量和执行确认了在 查询框116处检测到的“潜在”运动事件可能已经是假阳性(例如，其 中系统20处于静止的噪声引起的运动事件)。如此，未检测到系统20 的实际运动，并且防止了将唤醒信号(例如，中断52)传送到处于睡眠 模式48的电子装置24。因此，没有向电子装置24发出从睡眠模式48 (图2)唤醒的信号，并且较低噪声参考值76REF的当前值不变。因此， 避免了假唤醒事件，从而防止不需要的功耗。在查询框124处，当下一 个差值78N+1(例如，SN+1-REF)的绝对值超过阈值118时，检测过程100 继续框126。在框126处，将唤醒信号提供到电子装置24。即，设置中 断52。因此，仅当低噪声传感器信号122 SN+1与较低噪声参考值76之 间的差值78N+1超过阈值118时，才设置运动中断52，从而唤醒电子装 置24。相反，当差值78N、78N+1中的至少一个差值未能超过阈值118时，防止将运动中断52传送到电子装置24。在框128处，获得“下一个” 参考值。根据检测的参考模式72(图4)的实施例，在已经发出中断52 的信号之后，将低噪声传感器信号122 SN+1选择为新的或更新的参考值 76REF。此后，检测过程100循环回到框110以等待下一个测量事件62， 在框112处响应于在下一个(例如，第四)时刻由传感器检测到的物理 刺激而产生另一个(例如，第四)传感器信号，在框116处确定下一个 传感器信号(例如，第四)与更新的参考值76之间的另一个(例如，第 三)差值，在框120处在下一个(例如，第五)时刻产生另一个(例如， 第五)传感器信号，在框124处确定下一个传感器信号(例如，第五) 和更新的参考值之间的另一个(例如，第四)差值，并且当新的计算的 差值中的至少一个差值未能超过阈值118时防止将中断52传送到电子装 置24。在一些配置中，当电子装置24处于睡眠模式48和唤醒模式50 中的任一个模式时，检测过程100可以连续操作。在其它配置中，检测 过程100的执行可以暂停，直到电子装置24进入睡眠模式48并且下一 个测量事件62发生为止。图7示出了根据另一个实施例的检测过程130 的流程图。再次，结合在系统20内实施的唤醒电路22描述了检测过程 130，所述系统20包括电池供电电子装置24。检测过程130的执行可以 在电子装置24进入睡眠模式48(图2)之后开始，或者检测过程130 可以连续执行。检测过程130并入了检测的差分模式82。因此，应该结 合检测过程130的操作框来观察图1和5。检测过程130可以在利用其 它适合的传感器(例如，旋转传感器、光传感器、压力传感器、磁场传 感器等)的唤醒电路中实施，以唤醒被配置成进入睡眠模式的电子装置。 检测过程130的许多操作框对应于结合检测过程100(图6)详细讨论的 那些操作框。因此，对应的框将用相同的附图标记表示，并且为了简洁 起见，将不结合检测过程130对其进行详细描述。
在框104处，测量并产生第一传感器信号。在第一测量事件62(在 图5中标记为621)处，感测元件28响应于检测到的物理刺激(例如， 在此例子中为运动)而产生“初始”或第一传感器信号SINIT。参见图5， 在图5中，箭头136表示第一测量事件621处的加速度的值。第一传感 器信号136 SINIT在模拟处理电路30处以适当方式处理，在ADC32处被 转换为数字传感器信号，并在检测电路34处接收。在框108处，检测电 路34从数字化的初始传感器信号136 SINIT中获得参考值84 REF。在一 些实施例中，检测电路34可以通过从初始传感器信号136 SINIT(上文所 讨论的在图6的框108处的)移除噪声分量来获得参考值84，使得参考值84相对于初始传感器信号136 SINIT为较低噪声测量。使用较低噪声参 考值84可以再次减少假阳性的概率，所述假阳性可能另外导致如上文讨 论的假唤醒事件。接下来，在框110处，唤醒电路22等待下一个预定的 测量事件62。例如，以预定频率测量加速度，所述预定频率有时被称为 输出数据速率(ODR)。因此，时钟信号可以触发下一个预定的测量事 件62。在框112处，测量并产生下一个传感器信号。例如，紧接着第一 测量事件621，在第二测量事件62(在图5中标记为622)处，感测元件 28响应于检测到的物理刺激而产生“下一个”或第二传感器信号SN。 再次参见图4，在图4中，箭头144表示第二测量事件622处的加速度的 值。下一个传感器信号144 SN在模拟处理电路30处以适当方式处理， 在ADC 32处被转换为数字传感器信号，并在检测电路34处接收。在查 询框116处，确定下一个(第二)传感器信号86SN与立即之前的较低 噪声参考值84 REF之间的“第一”差值88N(例如，SN-REF)。另外， 在查询框116处，就差值88N的绝对值是否大于预定义运动检测阈值148 (类似于上文讨论的阈值118)而进行确定。当差值88N不超过预定义阈 值148时，过程控制继续框158(下文所讨论的)以根据检测的差分模 式82(图5)的实施例而更新或以其它方式获得参考值84。如此，未检 测到运动，并且防止了将唤醒信号(例如，中断52)传送到处于睡眠模 式48的电子装置24。因此，不向电子装置24发送从睡眠模式48(图2) 觉醒的信号。然而，与检测过程100的参考模式72(图4)不同，参考 值84将被更新。在查询框116处，当差值88N的绝对值超过预定义阈值 148时，检测过程130继续框120。再次执行120处的检测过程130的继 续执行，以将实际运动事件与噪声引起的运动事件区分开。此外，仅当 差值88N超过预定义阈值148时，才执行检测过程130的框120和随后 的查询框124处的继续执行。
在框120处，立即进行具有较低噪声(例如，如上文所讨论的通过 抽取、较长的测量时间、低噪声模式等)的新的测量(紧接着图3中的 运动检测事件66的测量68)。如此，此新的测量不会在周期性测量事件 62中的一个周期性测量事件处进行。根据框120，响应于检测到的物理 刺激而测量并产生下一个或第三传感器信号SN+1。再次参见图5，在图5 中，箭头152表示在第二测量事件622之后但在第三测量事件623之前的 时间处的加速度的值74。传感器信号152 SN+1在模拟处理电路30处以 适当方式处理，在ADC 32处被转换为数字传感器信号，并在检测电路 34处接收。此后，检测电路34可以从下一个传感器信号152 SN+1移除 噪声分量，使得下一个传感器信号152为较低噪声测量，这可以降低假 阳性的概率，所述假阳性可能另外导致如上文所讨论的假唤醒事件。
在查询框124处，确定下一个(第三)传感器信号152 SN+1与较低 噪声参考值84REF之间的另一个(第二)差值88N+1(例如，SN+1-REF)。 另外，在查询框124处，就第二差值88N+1(例如，SN+1-REF)的绝对值 是否大于运动检测阈值148而进行确定。当差值88N+1不超过阈值148 时，继续框158。如此，查询框124的重新测量和执行确认了在查询框 124处检测到的“潜在”运动事件可能已经是假阳性(例如，其中系统 20处于静止的噪声引起的运动事件)。因此，未检测到系统20的实际运 动，并且防止了将唤醒信号(例如，中断52)传送到处于睡眠模式48 的电子装置24。因此，不向电子装置24发送从睡眠模式48(图2)觉 醒的信号。再次，与检测过程100的参考模式72(图4)不同，参考值84将被更新。因此，避免了假唤醒事件，从而防止不需要的功耗。在查 询框124处，当差值88N+1(例如，SN+1-REF)的绝对值超过阈值148时， 检测过程130继续框126。在框126处，将唤醒信号提供到电子装置24。 即，设置中断52。因此，仅当低噪声传感器信号152 SN+1与较低噪声参 考值84之间的差值88N+1超过阈值148时，才设置运动中断52，从而唤 醒电子装置24。相反，当差值88N、88N+1中的至少一个差值未能超过阈 值148时，防止将运动中断52传送到电子装置24。根据检测过程130 的差分模式82，在框158处在已经发出中断52的信号之后，获得“下 一个”参考值。可替换的是，在查询框116和124中的任一个查询框处 在阴性响应之后获得“下一个”参考值。如前所述，在差分模式82中， 现有技术将先前的测量值简单地用作下一次测量的参考值。此先前的测 量值可能是嘈杂的，从而增加假阳性的概率。根据一些实施例，可以基 于传感器信号136、144、152中的至少一些信号(例如，先前的参考值 和先前测量的传感器值)来执行对参考信号136的低通滤波。低通滤波 可以由例如无限脉冲响应(IIR)滤波器或有限脉冲响应(FIR)滤波器 来执行。在一个实施例中，具有特定系数的一阶IIR滤波器可以是有利 的，因为一阶IIR滤波器可以具有特别有效的面积和电力实施方案中：
REF[N]＝(1-2-M)×REF[N-1]+2-M×SN (1)
可以选择参数“M”(正整数)来控制REF[N]值的噪声。然而，低 通滤波意味着与原始严格差分运动检测的偏差，因为参考值REF不再是 先前的测量，而相反地是一系列最后测量的经过滤波的版本。如果选择 了更强的滤波，则与原始差分检测的偏差会变得更大。可以根据应用单 独地确定较强的滤波与和原始差分检测的偏差之间的权衡。此后，检测过程130循环回到框110以等待下一个测量事件62，在框112处响应于 在下一个(例如，第四)时刻由传感器检测到的物理刺激而产生另一个 (例如，第四)传感器信号，在框116处确定下一个传感器信号(例如， 第四)与更新的参考值84之间的另一个(例如，第三)差值，在框120 处在下一个(例如，第五)时刻产生另一个(例如，第五)传感器信号， 在框124处确定下一个传感器信号(例如，第五)和更新的参考值之间 的另一个(例如，第四)差值，并且当新的计算的差值中的至少一个差 值未能超过阈值148时防止将中断52传送到电子装置24。在一些配置 中，当电子装置24处于睡眠模式48和唤醒模式50中的任一个模式时， 检测过程130可以连续操作。在其它配置中，检测过程130的执行可以 暂停，直到电子装置24进入睡眠模式48并且下一个测量事件62发生为 止。因此，检测过程100(图6)或检测过程130(图7)的执行使得能 够检测和防止被配置成进入到睡眠模式并且从睡眠模式唤醒的电子装置中的假阳性唤醒事件。应当理解，图6和7中所描绘的过程框中的某些 过程框可以彼此或与执行其它过程并行执行。另外，在实现基本相同的 结果的同时，可以修改图6和7中所描绘的过程框的特定顺序。因此， 此类修改旨在包括在本发明主题的范围内。
本文所公开的实施例需要用于被配置成进入睡眠模式的电子装置 的唤醒电路和用于检测和防止假阳性唤醒事件的方法。方法的实施例包 括响应于在第一时刻由唤醒电路的传感器检测到的物理刺激而产生第一 传感器信号，所述第一传感器信号被选择为参考值；响应于在第二时刻 由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第二传感器信号，所述第二 时刻在所述第一时刻之后发生；以及确定所述第二传感器信号与所述参 考值之间的第一差值。所述方法另外包括响应于在第三时刻由所述传感 器检测到的所述物理刺激而产生第三传感器信号，所述第三时刻在所述 第二时刻之后发生；确定所述第三传感器信号与所述参考值之间的第二 差值；以及当所述第一差值和所述第二差值中的至少一个差值未能超过 阈值时，防止将唤醒信号传送到处于睡眠模式的电子装置。
用于被配置成进入睡眠模式的电子装置的唤醒电路的实施例包括 传感器，所述传感器被配置成检测物理刺激并响应于所述物理刺激在连 续的第一时刻、第二时刻和第三时刻检测连续的第一传感器信号、第二 传感器信号和第三传感器信号；以及检测电路，所述检测电路可操作地 耦接到所述传感器以接收所述第一传感器信号、所述第二传感器信号和 所述第三传感器信号。所所述检测电路被配置成将所述第一传感器信号 选择为为参考值，确定所述第二传感器信号与所述参考值之间的第一差 值，确定所述第三传感器信号与所述参考值之间的第二差值，当所述第 一差值和所述第二差值中的至少一个差值未能超过阈值时防止将唤醒信 号传送到所述电子装置，并且当所述第一差值和所述第二差值两者均超 过所述阈值时将所述唤醒信号提供到所述电子装置。
方法的另一个实施例包括响应于在第一时刻由唤醒电路的传感器 检测到的物理刺激而产生第一传感器信号，其中所述产生所述第一传感 器信号包括从所述第一传感器信号移除噪声分量以获得参考值；响应于 在第二时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第二传感器信 号，所述第二时刻在所述第一时刻之后发生；以及确定所述第二传感器 信号与所述参考值之间的第一差值。所述方法另外包括响应于在第三时 刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第三传感器信号，所述第 三时刻在所述第二时刻之后发生，其中所述产生所述第三传感器信号包 括从所述第三传感器信号移除噪声分量；确定所述第三传感器信号与所 述参考值之间的第二差值；当所述第一差值和所述第二差值中的至少一 个差值未能超过阈值时，防止将唤醒信号传送到处于睡眠模式的电子装 置；以及当所述第一差值和所述第二差值两者均超过所述阈值时，将所 述唤醒信号提供到所述电子装置。
提供了一种唤醒电路和方法，所述方法用于检测并防止处于睡眠模 式的电子装置中的假阳性唤醒事件。方法需要响应于由所述唤醒电路的 传感器检测到的物理刺激在连续的第一时刻、第二时刻和第三时刻产生 第一传感器信号、第二传感器信号和第三传感器信号。将所述第一传感 器信号选择为参考值。确定所述第二传感器信号与所述参考值之间的第 一差值，确定所述第三传感器信号与所述参考值之间的第二差值，并且 当所述第一差值和所述第二差值中的至少一个差值未能超过阈值时防止 将唤醒信号传送到所述电子装置。
所述唤醒电路和方法需要检测其中并入唤醒电路的系统中的物理 刺激(例如，运动、光、压力、磁场等)。在最初检测到物理刺激时，执 行另外的测量以获得较高的精度值，所述精度值可以拒绝噪声引起的假 阳性唤醒事件。在检测的差分模式中，相关联的对参考值(例如，信号) 的低通滤波可以实现更强地拒绝假阳性。唤醒电路和方法可以在各种电池供电装置中实施，在所述电池供电装置中，感测到的参数(例如，运 动)具有与唤醒阈值相比不可忽略的噪声。假阳性唤醒事件的减少可以 引起功耗显著减少，从而延长电池寿命和/或实现对更小且更便宜的电池 的使用。
本公开旨在解释如何设计并使用根据本发明的各个实施例，而不旨 在限制本发明的真实、预期且合理的范围和精神。前述说明不旨在是详 尽的或将本发明限制于所公开的确切形式。鉴于以上教导，修改或变化 是可能的。选择并描述了一个或多个实施例，以便提供对本发明的原理 和其实际应用的最佳说明并且使本领域的技术人员能够在各个实施例中 且连同如适合于所设想的特定用途的各种修改而利用本发明。在根据公 平、合法和合理授权的范围来解释时，所有这种修改和变化都处于本发 明的如由可在本专利申请未决期间加以修改的所附权利要求及其所有等 效物确定的范围内。

Claims (10)

1.一种方法，其特征在于，包括：
响应于在第一时刻由唤醒电路的传感器检测到的物理刺激而产生第一传感器信号，所述第一传感器信号被选择为参考值；
响应于在第二时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第二传感器信号，所述第二时刻在所述第一时刻之后发生；
确定所述第二传感器信号与所述参考值之间的第一差值；
响应于在第三时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第三传感器信号，所述第三时刻在所述第二时刻之后发生；
确定所述第三传感器信号与所述参考值之间的第二差值；以及
当所述第一差值和所述第二差值中的至少一个差值未能超过阈值时，防止将唤醒信号传送到处于睡眠模式的电子装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，另外包括执行所述产生所述第三传感器信号并且仅当所述第一差值超过所述阈值时才确定所述第二差值。
3.根据在前的任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述获得所述参考值包括从所述第一传感器信号移除噪声分量以获得所述参考值，该移除操作在确定所述第一差值和所述第二差值之前执行。
4.根据在前的任一项权利要求所述的方法，其特征在于，产生所述第三传感器信号包括从所述第三传感器信号移除噪声分量，该移除操作在确定所述第二差值之前执行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，从所述第三传感器信号移除噪声分量包括：
获得所述第三传感器信号的多个连续测量结果；以及
对所述第三传感器信号的所述多个连续测量结果求平均，以移除所述噪声分量。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，从所述第三传感器信号移除噪声分量包括：
在测量期间获得所述第三传感器信号；以及
对在所述测量期间获得的所述第三传感器信号进行滤波以移除所述噪声分量。
7.根据在前的任一项权利要求所述的方法，其特征在于，另外包括当所述第一差值和所述第二差值两者均超过所述阈值时，将所述唤醒信号提供到所述电子装置。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，另外包括：
响应于提供所述唤醒信号而将所述第三传感器信号选择为第二参考值；
响应于在第四时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第四传感器信号；
确定所述第四传感器信号与所述第二参考值之间的第三差值；
响应于在第五时刻由所述传感器检测到的所述物理刺激而产生第五传感器信号，所述第五时刻在所述第四时刻之后；
确定所述第五传感器信号与所述第二参考值之间的第四差值；以及
当所述第三差值和所述第四差值中的至少一个差值未能超过所述阈值时，防止将所述唤醒信号传送到所述电子装置。
9.一种用于电子装置的唤醒电路，所述电子装置被配置成进入睡眠模式，其特征在于，所述唤醒电路包括：
传感器，所述传感器被配置成检测物理刺激并且响应于所述物理刺激而在连续的第一时刻、第二时刻和第三时刻产生连续的第一传感器信号、第二传感器信号和第三传感器信号；以及
检测电路，所述检测电路可操作地耦接到所述传感器以接收所述第一传感器信号、所述第二传感器信号和所述第三传感器信号，所述检测电路被配置成将所述第一传感器信号选择为参考值，确定所述第二传感器信号与所述参考值之间的第一差值，确定所述第三传感器信号与所述参考值之间的第二差值，当所述第一差值和所述第二差值中的至少一个差值未能超过阈值时防止将唤醒信号传送到所述电子装置，并且当所述第一差值和所述第二差值两者均超过所述阈值时将所述唤醒信号提供到所述电子装置。
10.一种系统，其特征在于，包括被配置成进入睡眠模式的电子装置，并且另外包括根据权利要求9所述的唤醒电路。
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