CN1645955A - Td-scdma手机系统电源管理及省电的方法 - Google Patents
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Abstract
一种TD-SCDMA手机系统电源管理及省电的方法,电源管理模块分布在顶层系统控制模块以及各子系统模块中,各个系统的具体电源管理和省电功能是由类似的状态机决定或控制的,该状态机有睡眠、闲置和运转三个状态;该顶层电源管理模块具有一慢时钟控制的,它只有在顶层系统睡眠状态下有效,此时所有子系统也都处于睡眠状态,慢时钟用了一颗32K的晶振,当整个系统处于睡眠时,系统快时钟被关闭,从而基带主控制器和基带处理器的核心硬件也被关闭,其它硬件外设组块也被关闭。本发明主要用以解决TD-SCDMA移动终端的耗电问题,从而增加待机和通话时间。
Description
技术领域:
本发明涉及电源管理技术领域,特别是一种TD-SCDMA手机系统电源管理及省电的方法。
背景技术:
目前,市场上尚无第三代TD-SCDMA商业化手机。最近出现一些半成品的样机,基本都没有电源管理功能,因此耗电非常巨大,比如,使用900mAH的电池,手机不到半个小时,电池就耗光电了。
发明内容:
由于TD-SCDMA是一项新兴的第三代移动通信技术,其电源管理及省电技术尚未成熟,本发明的是提供一种行之有效的方法用以解决TD-SCDMA移动终端的耗电问题,从而增加待机和通话时间。
为了降低耗电,系统对各个硬件组块配有专门的电源管理和低耗电控制机制。此机制即在某些硬件组块在某些时候不需使用时,立即关掉电源或使之进入低电耗状态,这些硬件组块分别是射频、显示器、和弦芯片、图像处理芯片、IrDA、通用串行总线(简称:USB)、通用异步收发机(简称:UART)等等。当手机终端闲置时,大部分硬件组块都可关掉,有些核心控制部分如基带主控制器(简称:MCU)可进入慢时钟驱动下的低耗能状态。
为解决上述技术问题,本发明是这样实现的:
一种TD-SCDMA手机系统电源管理及省电的方法,其特征在于:电源管理模块分布在顶层系统控制模块以及各子系统模块中,各个系统的具体电源管理和省电功能是由类似的状态机决定或控制的,该状态机有睡眠、闲置和运转三个状态;
其中,睡眠状态表示所有硬件组块的电源被切断或置于低耗电状态;闲置状态表示部分硬件组块的电源被切断或置于低耗电状态;运转状态表示所有硬件组块全部供电;
该顶层电源管理模块具有一慢时钟控制的,它只有在顶层系统睡眠状态下有效,此时所有子系统也都处于睡眠状态,慢时钟用了一颗32K的晶振,当整个系统处于睡眠时,系统快时钟被关闭,从而MCU和基带处理器(简称:DSP)的核心硬件也被关闭,其它硬件外设组块也被关闭。
系统进入睡眠状态,必须满足如下条件:
①子系统必须处于慢时钟可启动的状态;
②32K的晶振必须校准;
③时间参考点必须建立,以确定下次醒来的时间;
④协议栈必须完成所有的处理;
⑤语音部分闲置;
⑥高层应用全部闲置;
⑦检查下一个时间中断,确认在睡眠期间无定时中断发生。
当进行睡眠调度时,以下步骤需完成:
①检查并确定文件系统的操作完成;
②检查并确定没有慢时钟的定时器在运行;
③检查在SLEEP任务运行前是否有定时器在启动或停止;
④检查并确定无高层任务在启动或运行中;
⑤检查睡眠时间参考点;
⑥安排在下一个周期性的硬件时钟中断时进入睡眠;
⑦把MCU和DSP内核在下一个中断来临时置于睡眠。
所说的32KHz晶振的要求是,
频率:32.768kHz;
频率精度:±100ppm;
温度稳定性最大值:0.052ppm/(℃2);
运行温度:-20℃到+85℃。
附图说明:
图1是本发明中电源管理系统结构下图。
图2是本发明的电源管理核心状态机。
图3是本发明省电接收过程示意图。
具体实施方式:
在TD-SCDMA手机里头,不同的硬件模块负责完成不同的功能。如有的模块用于发射及接收信号,有的处理人机互动,有的处理输入或输出。所有的这些模块都需耗电来完成其所承担的功能任务。当有些功能在某些时候不需要时,相应的模块必须尽早关掉或使之睡眠。在系统框架中,这些模块包含DSP、射频、模拟处理器、TD-SCDMA层一(L1)加速器和诸如USB、UART、和弦芯片、LCD、背光、键盘、照相控制IC、IrDA IC、蓝牙IC等MCU外围设备。
TD-SCDMA整机系统是由多个子系统组成的,每个子系统都有其相应的硬件组块和软件组块。电源管理则分布在顶层系统控制模块以及各子系统模块中。每个电源管理模块负责该系统的省电任务,也即它会将其负责的硬件组块在不需要的情况下关掉供电或置于低耗电状态,整个系统的电源管理和省电结构如图1所示。
如图2所示:各个系统的具体电源管理和省电功能是由类似的状态机决定或控制的,该状态机有三个状态:睡眠、闲置和运转状态。其中:
*睡眠状态:所有硬件组块的电源被切断或置于低耗电状态。
*闲置状态:部分硬件组块的电源被切断或置于低耗电状态。
*运转状态:所有硬件组块全部供电。
在没有无线活动、没有声音活动以及没有其它应用运行的情况下,慢时钟是用于使核心控制器处于最低耗能状态下的有效方法。慢时钟是由顶层电源管理模块控制的,它只有在顶层系统睡眠状态下有效,此时所有子系统也都处于睡眠状态,慢时钟用了一颗32K的晶振。
当整个系统处于睡眠时,系统快时钟则被关闭,从而MCU和基带处理器(简称:DSP)的核心硬件也被关闭,其它硬件外设组块也被关闭,这样就达到了最大的省电效果。
为使系统在睡眠中醒来时,也即从慢时钟状态中醒来时能很快进到正确的时序中正常运行,系统必须
在进入睡眠之前,对醒来的“闹钟”进行校核。这些校核的参数被用来控制系统进入正常运行状态。
省电模块提供一种机制让系统的其它部分要求和释放某个硬件组块的资源,如该组块不再需要,则可被关掉供电或置于低耗电状态。
本发明以无线通信子系统和顶层系统电源管理的设计为例子,来说明它们自身如何动作并且如何互动来达到系统省电的目的,其它子系统的设计都与此类似。
1、无线通信子系统的省电控制模块
以下硬件组块受该模块的控制:
①射频(简称:RF)前端;
②TD-SCDMA层一(L1)加速器;
③语言编解码器和上/下行数模转换器(模拟处理器中的一部分)。
设计的原则是,如上述当中的一组块被要求,其余组块也同样被要求。因此,如要求RF前端,则意味着TD-SCDMA层一(L1)加速器以及语音编解码器和上/下行编码器也自动被要求到,但是释放可分别或整体释放。
以下函数是用来要求硬件组块的:
PwrSaveRequestDevice(DEVICE)
当一硬件组块不再需要时,该组块可用以下函数释放:
PwrSaveReleaseDevice(DEVICE,This only)
当一硬件组块不再被任何应用使用时,该组块可被闲置起来,也即关掉供电或置于低电耗状态:
PwrSaveDeactivateDevice(DEVICE)
从表1中数据可看出不同组块上电和下电所需的时间不同,故在对其控制时要谨慎考虑到延迟,这样才能保证系统正常工作:
部件 | 上电 | 下电 | 备注 |
射频前端 | 2T | 1T | T大约是5ms |
TD-SCDMA层一(L1)加速器 | 1S | 1T | S大约是500us |
语言编解码器和上/下行数模转换器 | 1S | 1T |
表1:硬件组块的上/下电时间
如图3所示,是无线通信子系统接收呼叫信息的上电和下电的时序,其间隔大约2~3秒取决于基站的设定要求。
2、顶层模块的省电操作
每个电源管理及省电的子模块在操作系统中都由单个或多个任务组成,子模块与顶层模块的互动都是自动完成的,它们的互动不需要进行信息或信号的传递。
当轮到系统中的睡眠任务运行时,也即无任何任务要运行,MCU的核会被闲置,直至下一个中断的到来,慢时钟功能使得我们的这种设计变成可能并且简单好用。
3、慢时钟
慢时钟模块负责维护在没有任务运行时的系统信息,可使系统以最省电的方式待命。
3.1设计
为使系统进入睡眠状态,如下任务及条件必须完成和满足:
①TD-SCDMA层一,即L1必须处于慢时钟可启动的状态;
②32K的晶振必须校准。
③时间参考点必须建立,以确定下次醒来的时间;
④协议栈必须完成所有的处理;
⑤语音部分闲置;
⑥高层应用全部闲置;
⑦检查下一个时间中断,确认在睡眠期间无定时中断发生。
为了辅助慢时钟功能,本发明设计了一个进程定时器。此进程定时器使所有的定时器与无线动作的时序相对应,从而使睡眠时间最长,这样使系统避免了系统在睡眠中因其它过早的定时中断而产生频繁醒来。
3.2.1启动
慢时钟功能在即将进入睡眠之前被启动,而从睡眠中醒来时被挂起,这样就使慢时钟避免在不合适的状态被误用。
PwrSaveEnableSlowClocking(Boolean enable)
以上函数被用来完成慢时钟的启动和挂起动作。
3.2.2慢时钟定时器
多个定时器被设计用来防止慢时钟被误用,表2所示为各种不同定时器以及它们的作用。
定时器 | 时间段 | 描述 |
SLOW_CLK_KEY _TIMER | T Sec | 用来防止在按多个键时进入睡眠状态,每当按键事件发生时,这个定时器将重启。 |
SLOW_CLK _IDLE_TIMER | 4T Sec | 用来防止系统在解码广播信息时进行,进入睡眠的时候校准。 |
SLOW_CLK_POWER_ON_TIMER | 20T Sec | 用来防止系统在上电时马上进行进入睡眠的时间校准。 |
3.2.3 Not32KsleepReq
这是一个信号,它被设计来让高层的任务使用,用来告诉慢时钟模块高层任务在忙,不宜进入睡眠。
当慢时钟功能被挂起时,它将一直处于被挂起状态,直至高层任务发来重启信号。
下面的模块可使用此信号
·用户交互模块(简称:UIM)驱动器
·分组交换数据的加密处理
3.2.4 时间校准
当被启动时,慢时钟子系统必须首先在进入睡眠之前校准。校准是基于比较32KHz的晶振的频速与TD-SCDMA的无线动作时间,校准的数据则被用来计算睡眠周期长度。
校准在跨越一定的时间长度上进行以达到所需的精度,校准中还考虑和测量温度值,并将其用来补偿32K晶振。
3.2.5 时间参考点
为了确定系统醒来的时间,我们必须拥有相对于周期性硬件定时器中断的参考时间点,这个参考点需在睡眠前计算出来,并且进行周期性的重算和校正。顶层模块指令慢时钟模块合适进行时间参考点的计算。
3.2.6 调度睡眠
当睡眠调度时,以下步骤需完成:
①检查并确定文件系统的操作完成;
②检查并确定没有慢时钟的定时器在运行;
③检查在SLEEP任务运行前是否有定时器在启动或停止;
④检查并确定无高层任务在启动或运行中;
⑤检查睡眠时间参考点;
⑥安排在下一个周期性的硬件时钟中断时进入睡眠;
⑦把MCU和DSP内核在下一个中断来临时置于睡眠。
进入睡眠的系统可以被提早中断而醒来,提早中断的事件可能是按键、其他外设的连接事件等等。
由于RF活动时间及睡眠调度的延迟,醒来的最短时间为40ms。
4、32KHz晶振
32KHz晶振的要求如下:
频率 | 32.768kHz | |
频率精度 | ±100ppm | |
温度稳定性 | 0.052ppm/(℃2) | 最大值 |
运行温度 | -20℃到+85℃ |
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰,都应为本发明的技术范畴。
Claims (4)
1、一种TD-SCDMA手机系统电源管理及省电的方法,其特征在于:电源管理模块分布在顶层系统控制模块以及各子系统模块中,各个系统的具体电源管理和省电功能是由类似的状态机决定或控制的,该状态机有睡眠、闲置和运转三个状态;
其中,睡眠状态表示所有硬件组块的电源被切断或置于低耗电状态;闲置状态表示部分硬件组块的电源被切断或置于低耗电状态;运转状态表示所有硬件组块全部供电;
该顶层电源管理模块具有一慢时钟控制的,它只有在顶层系统睡眠状态下有效,此时所有子系统也都处于睡眠状态,慢时钟用了一颗32K的晶振,当整个系统处于睡眠时,系统快时钟被关闭,从而基带主控制器和基带处理器的核心硬件也被关闭,其它硬件外设组块也被关闭。
2、根据权利要求1所述的TD-SCDMA手机系统电源管理及省电的方法,其特征在于:系统进入睡眠状态,必须满足如下条件:
①子系统必须处于慢时钟可启动的状态;
②32K的晶振必须校准;
③时间参考点必须建立,以确定下次醒来的时间;
④协议栈必须完成所有的处理;
⑤语音部分闲置;
⑥高层应用全部闲置;
⑦检查下一个时间中断,确认在睡眠期间无定时中断发生。
3、根据权利要求2所述的TD-SCDMA手机系统电源管理及省电的方法,其特征在于:当进行睡眠调度时,以下步骤需完成:
①检查并确定文件系统的操作完成;
②检查并确定没有慢时钟的定时器在运行;
③检查在SLEEP任务运行前是否有定时器在启动或停止;
④检查并确定无高层任务在启动或运行中;
⑤检查睡眠时间参考点;
⑥安排在下一个周期性的硬件时钟中断时进入睡眠;
⑦把MCU和DSP内核在下一个中断来临时置于睡眠。
4、根据权利要求1或2或3所述的TD-SCDMA手机系统电源管理及省电的方法,其特征在于:所说的32KHz晶振的要求是,
频率:32.768kHz;
频率精度:±100ppm;
温度稳定性最大值:0.052ppm/(℃2);
运行温度:-20℃到+85℃。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |