CN1551098A - 为图形加速器和显示屏降低功耗 - Google Patents

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Abstract

本发明优选实施例提供一种系统和方法，用于降低结合有图形显示屏(301)的手持设备(300)所需的电池功率。图形显示屏(301)、显示驱动器(307)、LCD控制器(403)和存储器(405)被优化为，当设备工作在部分显示模式时，几个信息像素可同时受控于时钟。优化的电路降低了所需的刷新时钟频率(411)因此降低了当前设备上的消耗，由此增加了设备工作时间。

Description

为图形加速器和显示屏降低功耗
技术领域
本发明一般涉及图形显示屏，更特别涉及用于降低图形加速器功耗的装置和方法。
背景技术
许多手持设备，诸如个人数字助理(PDA)、无线电话、蜂窝电话和膝上电脑，都结合有图形显示屏。因为这些设备靠电池供电来操作，所以它们的操作被限制为基于电池消耗的有限时间。某些设备的显示屏即使在设备没有完全使用的情况下也会引起电池的耗尽。例如，典型的手持设备可以指示状态，诸如指示设备的开或关。此外，显示屏可以提供对从网络接收到的无线信号强度的指示以及电池充电状态的指示。近来的移动电话模型使用了图形显示屏，其结合有全部或更多的这样如标准的指示，而不管电话是全功率模式还是待机模式。因为图形显示屏需要电池功率来维持标准指示，电池充电时间和移动设备的操作时间由此会被不便地缩短。
可使用各种不同的技术来降低由设备显示屏造成的电池消耗。一种这样的技术是限定部分显示区域，诸如当某段时间内不存在用户输入时，就只有一部分显示屏接收功率。
另一项技术是降低显示像素的色彩深度。通常，对于全图形显示屏，使用几个比特来限定每像素基本光谱色中的每个。但是，当设备处于待机模式时，不必提供全色彩深度。在待机模式，可使用降低了的色彩量从而每基本光谱色只需要更少的比特。这个降低的比特数通过降低刷新显示屏所需的功率而减少了电池消耗。
虽然诸如部分显示和降低色彩深度的技术帮助降低了显示屏的电池消耗，但与显示屏相关的手持设备内的其他元件仍需要电池功率。例如，没有一项技术能够解决图形显示屏缓冲或维持显示屏处于待机模式所需的其他类似存储元件所消耗的功率。
因此，当设备显示屏处于待机模式或部分显示模式时，存在降低由显示电路的其他元件所造成的电池消耗的需要。
附图说明
图1图示说明了典型的手持设备。
图2进一步图示说明了图1手持设备的细节。
图3是图示说明图1手持设备组件的方框图。
图4是根据本发明优选实施例的方框图。
图5是设备根据本发明优选实施例操作的流程图。
具体实施方式
这里提供了一种用于降低显示图形加速器功率的装置和方法。在本发明的优选实施例中，处于待机模式的手持设备切换到部分图形显示模式。在部分图形显示模式中，结合部分图形显示使用的显示模块和存储元件被优化为数据线同时受控于时钟。因为数据线同时受控于时钟，可同时刷新多像素。这样，在部分显示模式期间降低了刷新时钟频率，从而降低了电池消耗并增加了工作时间。
本发明的第一方面是用于降低图形显示屏功耗的电路，图形显示屏包括存储组件。存储组件具有对应于第一时钟周期的全显示模式和对应于不同于第一时钟周期的第二时钟周期的部分显示模式。存储组件在全显示模式每时钟周期输出单一像素，在部分显示模式每时钟周期输出多个像素。
本发明的第二方面是显示控制器。存储组件具有适合于储存色彩比特信息的比特宽度，该比特信息用于该比特宽度内的多个像素，存储组件还能够并行传送用于多个像素的色彩比特信息。显示控制器能够从存储组件并行接收用于多个像素的色彩比特信息，并且并行发送该色彩比特信息。
本发明的第三方面是包括第一和第二信号输入的显示模块。第一信号输入接收部分模式信号。第二信号输入并行接收用于多个像素的色彩比特信息。
本发明的第四方面是包括图形显示屏、存储组件和显示控制器的电池供电设备。该存储组件具有适合于储存色彩比特信息的比特宽度，该色彩比特信息用于该比特宽度内的多个像素，该存储组件还能够并行传送用于多个像素的色彩比特信息。显示控制器能够从存储组件并行接收用于多个像素的色彩比特信息，并且并行发送该色彩比特信息。
本发明的第五方面是实现用于电池供电设备的部分显示模式的方法。电池供电设备被切换到待机模式，显示屏被切换到部分显示模式。接着，在部分显示模式期间，将每像素降低的多个色彩表现比特储存在存储器中。然后通过与像素数相关的一个因子将时钟频率降低。此后，从存储器到控制器并行发送用于多个像素的像素数据。最后，从控制器到显示屏并行发送像素数据。
本发明涉及用于降低图形加速器所消耗的功率的装置和方法。对于这里所述的优选实施例，具有显示屏的手持设备根据检测到的用户活动级别而被切换到待机模式。在待机模式和部分显示模式时，显示屏使用由显示屏中水平和垂直像素数以及所需的刷新率所决定的时钟频率。
部分显示的总像素数(“部分显示像素”)是通过将部分显示中的垂直像素数与部分显示中的水平像素数相乘而确定的。例如，假定总共具有220个垂直像素和176个水平像素的图形显示屏仅使用部分显示模式中的32行，则部分显示的总像素数为：
32×176＝5632(部分显示像素)
部分显示模式所需的刷新时钟频率是通过将显示刷新率与部分显示的总像素数相乘而确定的。例如，假定显示刷新率为15Hz，则所需的刷新时钟频率为：
15Hz×5632(部分显示像素)＝84.48kHz
在本发明的优选实施例中，显示屏在部分显示模式期间每像素使用降低的色彩深度。例如，八色实现需要每像素3比特，从而红、绿和蓝各需要1比特表现。在优选实施例的手持设备中，LCD控制器通过数据和控制线(诸如18条数据线和3条控制线)连接到LCD驱动器。可使用每条数据线从LCD控制器发送一比特色彩信息到LCD驱动器。但是，如果几个色彩信息比特同时受时钟控制并由此从存储器发送到LCD控制器，可以降低时钟刷新频率。在本发明的优选实施例中，LCD控制器结构所使用的存储器时钟具有适合于储存多个比特(诸如18比特)的宽度。对于这里提供的示例部分显示，使用八色深度，则提供部分显示所需的色彩数据的总比特数为：
(部分显示像素数)×(每像素的色彩数据比特数)，即
5632×3＝16896比特
给定存储器宽度为18比特，用于容纳部分显示所需总比特的行数为：
16986/18列＝939行
因此，对于本例，根据本发明的优选实施例，容纳这里提供的示例部分显示需要18×939比特的存储块。
因为本发明的目标是同时传送色彩数据比特到LCD控制器，所以用于部分显示的时钟刷新频率会被降低。再次基于这里提供的示例部分显示，用于将6个色彩数据比特传送到LCD控制器的部分显示的刷新时钟频率为：
84.48kHz/6＝14.08kHz
因为对于本发明优选实施例来说，待机模式将需要更低的刷新频率，可以获得电池消耗的降低，从而增加手持设备的电池操作时间。
现在来看附图，在附图中相似的标号指示相似的组件，图1和2图示说明了根据本发明优选实施例的手持设备。该设备可包括“蛤壳”设计，其中翻盖101通过铰链连接209连接到主体205。翻盖101还可包括双显示屏，即外部显示屏103和内部显示屏207。只有当翻盖101位于图2所示的打开位置时，用户才可以看得见内显示屏。
手持设备还可包括键盘213，操纵杆控制211，这二者都有助于用户输入。手持设备响应于用户输入而显示的输出，例如，可显示在内显示屏207上。
当翻盖101位于图1所示的闭合位置时，可在外显示屏103上显示出诸如时间、日期和接收到的网络信号强度的标准指示。当翻盖101如图2所示打开时，外显示屏103被禁用，则标准指示可提供在内显示屏207上。因为内显示屏207通常比外显示屏103更大，内显示屏207可显示由于空间限制而没有在外显示屏103上显示的其他指示。
也可在本发明优选实施例中使用其他手持设备结构。例如，主体205可结合有显示屏。在此情况中，翻盖101将不具有外显示屏，而是具有一个开孔。当翻盖101位于闭合位置时，该开孔大小足够允许用户观看到主体205上的显示屏。任何标准指示都将显示在结合到主体205中的显示屏上。
本发明优选实施例中可使用的第三种设备结构是“块糖”设计。在使用“块糖”设计的设备中，设备的主体不具有翻盖而是包括单独的显示屏、键盘和操纵控制。单独的显示屏通常将在电话电源接通的任何时候提供标准指示给用户。
尽管任意上述设备结构都适于使用本发明的优选实施例，但本发明并不限定于这样的设备。因为本发明的目标是降低图形显示屏元件所消耗的电池功率，所以结合有这样的显示屏的任意手持设备都将从优选实施例的这种结合中得到好处。
图3提供了根据优选实施例图示说明手持设备300的组件的方框图。应该注意到，图3仅用于说明的目的，适用于上述任意的物理设备结构，诸如图1和2所示的设备。图3图示说明了手持设备的典型组件。手持设备300从电池319中得到了其功率，电池319连接到稳压器317。
稳压器317连接到电压供应总线Vsup，该总线进一步连接到设备300的所有电路元件。设备300进一步包括用户输入装置309，诸如键盘和操纵杆控制。因此，如图3所示的用户输入309表示了多个用户输入机制。用户输入309连接到中央处理单元CPU313。CPU313还可连接到射频(RF)电路315，以使设备300可以从网络(未示出)接收信号并与网络通信。
设备300还结合有传感器321，用以检测设备的各种不同状态。图3所示的传感器块321表示了多种感应机制。例如，传感器321的电路可以结合有光检测装置，从而根据检测到的光的程度来调节显示器的亮度。此外，传感器可以结合有活动检测装置，用以检测与用户输入309有关的用户活动。在本发明优选实施例中可由传感器321检测的另一种设备状态是设备位置。例如，传感器可以检测设备何时与地面水平，诸如设备何时平置于桌面或台面上。
CPU313可使用上述任意状态或任意其他设备状态(如传感器321所检测并传送到CPU313的)以控制与设备300有关的操作。
在本发明优选实施例中，传感器321可检测和测量与用户输入309有关的用户活动，并除了与其他检测到的状态组合之外还单独使用检测到的用户活动来控制图形显示屏301的状态。图形显示屏301是液晶显示屏(LCD)并且包括多个水平和垂直像素。图形显示屏301还分割成部分显示屏303，适于即使在显示屏301的其余部分停用时也能显示设备300的标准指示。图形显示屏301还需要显示驱动器307，其连接到图形显示屏301，在某些优选实施例中，可集成图形显示屏301以组成显示模块。
对于图形显示屏301的任一实现，显示驱动器307通过数据和控制线305连接到CPU313。在本发明优选实施例中，数据和控制线305包括18条数据线和3条控制线，其将CPU313连接到显示驱动器307。
显示图像存储器311也连接到CPU313并用于出于渲染图形显示屏301上的图形图像的目的而储存图形显示屏301的像素数据。在某些优选实施例中，显示图像存储器311集成显示驱动器307，以使显示驱动器307包括驱动器和显示图像存储器311。
图4根据本发明优选实施例图示说明了设备300组件的进一步的细节。在某些优选实施例中，使用图形加速器401来从渲染图形显示屏301上图像所需的任务中卸载主处理器。图形加速器包括LCD控制器403，其通过数据和控制线305连接到显示驱动器307。进一步连接到LCD控制器403的是存储器405和图形引擎407，其执行渲染图形显示屏301上图像所需的处理任务。图形加速器401通过定时逻辑415接收时钟信号411。
特别注意到，存储器405可以具有用于本发明优选实施例的三种不同结构中的一种。在第一结构中，设备300的主存储器的小部分专用于部分显示模式。在第二结构中，设备300结合有专用于部分显示模式操作的存储器。最后，可根据上述任意结构来方便使用不同的存储比特宽度。
回到图4，状态控制逻辑419仅用于说明的目的，表示主处理器所使用的控制信号，用以确定发送到图形加速器401的时钟信号411频率。例如，传感器321发送状态指示到CPU313，其随后实现状态控制逻辑419，以确定时钟切换413的位置。如图4所示，应该注意到时钟切换413仅用于显示设备300的基本逻辑操作的目的，并没有指定具体的实现。状态控制逻辑419和时钟切换413的实现表示了任意合适的实现。
在设备300的正常操作中，具体地说，在设备300不处于待机模式时，时钟切换413位于位置“B”，从而使得定时逻辑415提供显示屏301的水平和垂直显示总像素数以及所需刷新率所确定的时钟信号411。
在本发明的优选实施例中，当状态控制逻辑419确定设备300应该切换到待机操作模式时，时钟切换413切换到位置“A”，从而使定时逻辑415所产生的时钟信号通过除法模块的因子(诸如6)而被降低。注意到，定时逻辑415和除法模块417都仅用于说明逻辑操作的目的，而并非对这样逻辑的实现的限制。实际上，定时逻辑415和除法模块417的实际实现可以通过任意合适的方式完成。
一旦设备300切换到待机模式，图形显示屏301类似地切换到部分显示模式，从而仅使部分显示屏303活动。
在本发明的优选实施例中，当设备300切换到部分显示模式时，使用降低的色彩数，从而每像素只需要有限数量的色彩表现比特。例如，在部分显示模式中，仅使用8种色彩，从而每像素只需要3个色彩表现比特。此外，在本发明的优选实施例中，数据和控制线305包括附加控制线，具体地说，使得LCD控制器403可以发送控制信号到显示驱动器307，以使显示驱动器307在部分模式中操作。图形显示模块包括图形显示屏301和显示驱动器307，在优选实施例中被优化为可以从LCD控制器403并行且由此同时接收用于部分显示303像素(诸如6个部分显示像素)的数据比特。
类似地，存储器405在优选实施例中优化为具有使图形加速器401所接收的分数时钟信号411有助于将全比特宽度传送到图形显示模块的宽度。在优选实施例中，全比特宽度将包含用于多个像素的信息。例如，对于18比特的宽度，1/6时钟信号411可有助于6像素数据传送到图形显示模块。进一步，对于本例，因为在部分显示模式中使用8色，因此每个部分显示303像素需要3比特，所以18比特代表6像素色彩信息(3比特/像素×6像素＝18比特)。因为优选实施例的时钟频率被因子(诸如6)所降低，所以当前电池319上的消耗可被降低，由此根据本发明的目标，增加了设备300的操作时间。
如上所述，优选实施例的存储宽度不必是18比特。根据本发明优选实施例，可使用更小的比特宽度，诸如15比特。
图5是图示说明根据本发明优选实施例的基本操作的方框图。在框501，手持设备切换到待机模式并因此切换到部分显示模式。在503，控制信号从LCD控制器发送到显示模块或显示驱动器以使显示模块或显示驱动器在部分显示模式操作。在505，显示屏的操作使用例如8色并因此每像素需要3个色彩数据比特。在507，部分模式所需的时钟频率与同时从存储器到显示模块或显示驱动器受控于时钟的比特数成比例地降低。框509指示了使用特殊存储模块来储存部分显示像素数据；可以是主存储器中配置的部分，或专用于部分显示模式的特殊存储器。在511，根据本发明优选实施例的操作，多个像素同时从存储器到显示屏受控于时钟。在513和515，根据优选实施例，保持到部分显示模式存储模块的功率和到部分显示屏的功率。
尽管图示说明和描述的是本发明的优选实施例，但应该理解本发明并不限制于此。本领域技术人员可以进行各种不同的修改、变化、变形、替换以及等同物，而并不背离所附权利要求限定的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于降低图形显示屏功耗的电路，包括：
存储组件，具有对应于第一时钟周期的全显示模式和对应于不同于所述第一时钟周期的第二时钟周期的部分显示模式，所述存储组件可配置用于：对于所述全显示模式，每时钟周期输出单独像素，对于所述部分显示模式，每时钟周期输出多个像素。
2.一种用于降低图形显示屏功耗的电路，包括：
存储组件，具有适用于储存色彩比特信息的比特宽度，所述色彩比特信息用于所述比特宽度内的多个像素，所述存储组件能够并行传送用于所述多个像素的所述色彩比特信息；和
显示控制器，能够从所述存储组件并行接收用于所述多个像素的所述色彩比特信息，并且并行发送所述色彩比特信息。
3.如权利要求2所述的电路，还包括显示模块，所述显示模块具有控制线以接收部分模式信号并且从所述显示控制器并行接收用于所述多个像素的所述色彩比特信息。
4.如权利要求3所述的电路，其中，当所述图形显示屏工作在部分模式时，所述多个像素的像素数小于所述显示控制器和所述显示模块之间的数据线连接的数量。
5.如权利要求4所述的电路，还包括定时逻辑，所述定时逻辑能够提供至少两个时钟频率输出给所述存储组件、所述显示控制器和所述显示模块，其中，用等于所述像素数的数来除所述时钟频率输出之一。
6.如权利要求4所述的电路，还包括定时逻辑，其能够提供至少两个时钟频率输出给所述存储组件、所述显示控制器和所述显示模块，其中，第一时钟频率是第二时钟频率的六分之一。
7.一种显示模块，包括：
第一信号输入，用以接收部分模式信号；和
第二信号输入，配置用来并行接收用于多个像素的色彩比特信息。
8.一种为电池供电设备实现部分显示模式的方法，包括：
将所述电池供电设备切换到待机模式并将显示屏切换到部分显示模式；
在部分显示模式期间，在存储器中储存每像素的数量降低了的多个色彩表现比特；通过与像素数相关的因子来降低时钟频率；
将来自所述多个像素的像素数据从存储器并行发送到控制器；
从所述控制器并行发送所述像素数据到所述显示屏。
9.如权利要求8所述的方法，其中，当所述显示屏工作在所述部分显示模式时，所述多个像素的像素数小于所述控制器和所述显示屏之间的数据线连接的数量。
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