CN1684021A - 针对无线输入设备无意识激活的功率降低 - Google Patents

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Abstract

一种改进方法和装置，用于当无线输入设备被无意识激活时，降低该无线输入设备的功率消耗，从而可在延长的时间范围内显著降低驱动相关电路所需的功率。在一个实施例中，检测到无线输入设备的无意识激活；使无线输入设备的功率消耗电路不能响应所述无意识激活的检测；检测到无线输入设备无意识激活的排除；使无线输入设备的功率消耗电路恢复正常工作。

Description

针对无线输入设备无意识激活的功率降低
技术领域
本发明涉及无线数字设备，尤其涉及与计算机通信的无线用户输入设备。
背景技术
数字计算机的应用中，有许多用户输入设备，包括标准键盘、触垫、鼠标和轨迹球。过去的几年中，无线通信技术得到迅速发展，为输入/输出设备与其“主机”之间提供通信的无线技术也取得快速发展。例如，无线键盘和鼠标现在通过无线连接与它们的主机相耦合。由于不需要任何与主机相连的硬连接，这些“无线”输入设备很合人意。然而，因缺少有线连接，也就需要无线输入设备自带电源，即，由电池供电。
为了延长电池的寿命，无线输入设备通常支持省电工作模式。例如，无线输入设备可以包含提供多级功率降低模式的电路，以降低设备在非激活状态下的功率消耗。当检测到激活状态时，接口电路转换到功率上升模式，以便用户接口设备与计算机之间的通信，待用户接口设备处于非激活状态预定时间间隔之后，返回到功率降低模式。
但是，当无线输入设备被无意识激活时，例如，一个物体意外地放置到无线输入设备上，无线输入设备被迫回到功率上升模式，开始消耗大量功率。这会使无线输入设备的电池寿命显著降低。
因此，业内需要一种方法和装置，使得当无线输入设备被无意识激活时，可以降低无线输入设备的功率消耗。
发明内容
本发明提供一种改进的方法和装置，用于当无线输入设备被无意识激活时，降低无线输入设备的功率消耗，从而显著降低相关电路在延长期间工作的所需功率。
在一个实施例中，本发明着重讨论当无线输入设备被无意识激活时，降低无线输入设备的功率消耗的方法和装置。检测无线输入设备被无意识激活，并使无线输入设备的功率消耗电路不响应该检测到的无意识激活；检测无线输入设备的无意识激活的排除；并使使无线输入设备的功率消耗电路恢复正常工作状态。
根据本发明的一方面，提供一种当无线输入设备被无意识激活时，降低其功率消耗的方法，所述方法包括：
检测无线输入设备被无意识激活；
使无线输入设备的功率消耗电路不能响应该无意识激活检测；
检测无线输入设备无意识激活的排除；
使无线输入设备的功率消耗电路恢复正常工作状态。
作为优选，所述检测排除包括异步检测排除。
作为优选，所述检测排除包括同步检测排除。
作为优选，所述无线输入设备为键盘。
作为优选，所述无线输入设备为鼠标。
作为优选，所述检测无意识激活包括检测物体意外地放置到无线输入设备上。
作为优选，所述检测无意识激活包括检测无线输入设备的激活，以及在无线输入设备激活之后的预定期间后，检测无线输入设备的无意识激活。
作为优选，所述使功率消耗电路不响应包括引起处理单元使所述无线输入设备的功率消耗电路不做响应。
作为优选，所述无线输入设备包含处理单元，所述使功率消耗电路不响应包括使无线输入设备的处理单元和相关控制逻辑电路不做响应。
作为优选，所述检测排除包括检测当排除了无线输入设备的无意识激活时，所产生信号的边缘。
作为优选，所述使功率消耗电路正常工作包括引起处理单元使无线输入设备的功率消耗电路正常工作。
作为优选，所述无线输入设备包含处理单元，所述使功率消耗电路正常工作包括使无线输入设备的处理单元和相关控制逻辑电路正常工作。
根据本发明的另一方面，提供一种当无线输入设备被无意识激活时，降低其功率消耗的电路，包括：
用于检测无线输入设备被无意识激活的装置；
用于使无线输入设备的功率消耗电路不能响应所述无意识激活检测的装置；
用于检测无线输入设备无意识激活的排除的装置；及
用于使无线输入设备的功率消耗电路工作在正常状态的装置。
作为优选，所述用于检测排除的装置包括用于异步检测排除的装置。
作为优选，所述用于检测排除的装置包括用于同步检测排除的装置。
作为优选，所述无线输入设备为键盘。
作为优选，所述无线输入设备为鼠标。
作为优选，所述用于检测无意识激活的装置包括用于检测物体意外放置到无线输入设备上的装置。
作为优选，所述用于检测无意识激活的装置包括用于检测无线输入设备的激活的装置，以及用于在无线输入设备激活后的预定期间之后，检测无线输入设备的无意识激活的装置。
作为优选，所述用于使功率消耗电路不响应的装置包括用于引起处理单元使所述无线输入设备的功率消耗电路不做响应的装置。
作为优选，所述无线输入设备包含处理单元，所述用于使功率消耗电路不响应的装置包括用于使无线输入设备的处理单元和相关控制逻辑电路不做响应的装置。
作为优选，所述用于排除的装置包括用于检测当排除了无线输入设备的无意识激活时，所产生信号的边缘的装置。
作为优选，所述用于使功率消耗电路正常工作的装置包括用于引起处理单元使所述无线输入设备的功率消耗电路正常工作的装置。
作为优选，所述无线输入设备包含处理单元，所述用于使功率消耗电路正常工作的装置包括使无线输入设备的处理单元和相关控制逻辑电路正常工作的装置。
根据本发明的又一方面，提供一种当其被无意识激活时，可以降低功率消耗的无线输入设备，包括：
无线接口单元；
耦合到所述无线接口单元的处理单元；
耦合到所述无线接口单元和所述处理单元的输入/输出单元；及
功率管理单元，其中，所述功率管理单元包括：
用于检测无线输入设备被无意识激活的检测电路；
用于使无线输入设备的功率消耗电路不能响应所述无意识激活检测的禁止电路；
用于检测无线输入设备无意识激活排除的触发电路；及
用于使无线输入设备的功率消耗电路工作在正常状态的允许电路。
作为优选，所述触发电路是异步的。
作为优选，所述触发电路是同步的。
附图说明
以下结合附图，通过实施例对本发明的目的、益处和特征做进一步详细说明。其中：
图1所示为根据本发明的一个实施例的典型的PC主机与无线键盘系统示意图，其中无线键盘包含有检测装置；
图2所示为根据本发明的一个实施例的典型的无线键盘结构框示意框图，其中无线键盘中包括无线接口装置；
图3所示为根据本发明的一个实施例的典型的无线接口装置的示意框图；
图4所示为根据本发明的一个实施例的典型的无线接口的处理单元的示意框图；
图5所示为根据本发明的一个实施例的典型的无线接口的输入/输出单元的示意框图；
图6所示为根据本发明的一个实施例的典型的工作状态示意图；
图7所示为根据本发明的一个实施例的典型的键盘扫描电路部分的示意图；
图8所示为根据本发明的一个实施例的键盘矩阵电路工作的典型定时示意图；
图9所示为根据本发明的一个实施例典型的当无线输入设备无意识激活时，降低无线输入设备功率消耗的过程的流程图；
图10所示为根据本发明的一个实施例的典型边缘检测电路示意图；
图11所示为根据图10的边缘检测电路典型工作定时示意图；
具体实施方式
在一个实施例中，本发明提供一种当无线输入设备被无意识激活时降低无线输入设备功率消耗的方法和装置。例如，当键盘上的某个键确认被意外地按下时，与键盘行输入相连的检测逻辑电路启动，并用于检测行输入到相反状态的转换。无线输入设备的功率消耗电路(例如：健扫描模块、控制逻辑电路及相关的时钟)之后将关断。例如，当检测到相反的状态，例如异步逻辑，功率消耗电路转回开通，无线输入设备恢复正常工作。虽然在说明书中以键盘和鼠标作为无线输入设备的例子，但下述的实施例不限于无线键盘和鼠标。其它的无线输入设备，如麦克风、传感器等等也都包括在本发明的范围内。
作为优选，检测逻辑是异步的。在这种情况下，检测逻辑的功率消耗是可以忽略不计的。除了功率消耗是可以忽略之外，由于在异步逻辑中不存在运行时钟，本发明还具有反应时间短的特点。
图1所示为根据本发明的一个实施例的个人计算机(PC)主机106和无线输入设备(如键盘108)的系统示意图，其中无线输入设备包括无线接口装置和检测装置。该无线输入设备由电池供电，由于采用了本发明的降低功率消耗的操作方式，使一组电池的工作时间得以延长。
图2所示为根据本发明的一个实施例的与无线接口装置(如集成电路202)协力操作的无线键盘矩阵203的结构示意框图。如图2所示，无线接口装置202服务于从键盘提取输入信号的键扫描矩阵203。无线接口装置202连接到电池204、晶振206、EEPROM208及天线216。指示灯205包括在键盘上发光的数字、大写和滾动指示灯。
在另一个实施例中(图2中未示出)，集成电路为鼠标和键盘输入提供服务，其可以安装于鼠标或键盘内部。在本实施例中，如本领域技术人员所知悉，由于输入信号不同，需要多路信号或信号共享。然而，不同的信号线可以指定用于键盘和鼠标输入，因而不需信号共享。
图3所示为根据本发明的一个实施例的无线接口装置的示意框图。如图3所示，无线接口装置202包括处理单元302、无线接口单元304、输入/输出单元306及功率管理单元308。无线接口单元304将无线接口装置202与天线216相连。在功率降低模式下(解释如下)，功率管理单元308驱动处理单元的电压调节电路(借助于PU_EN信号)和无线接口单元(借助于WIU_EN信号)分别降低处理单元302和无线接口单元304的功率。
无线接口单元304可以适应于按照蓝牙规范，特别是蓝牙规范的人性化接口设备(HID)部分进行操作。如本领域技术人员所知，本发明也能适用于其它无线接口标准。
处理单元302、无线接口单元304及输入/输出设备306通过系统总线310相互连接。处理单元302包括可用于将处理单元与一个或多个设备相连的处理接口。输入/输出单元306包括一组输入/输出信号线，该信号线将无线接口装置202连接到至少一个用户输入设备，如鼠标或键盘。
图4是图3所示的无线接口装置的处理单元302的示意框图。该处理单元302包括一个微处理器芯片402、只读存储器406、随机存储器404、串行控制接口408、总线适配单元410及多路复用器412。微处理器芯片402、ROM406、RAM404、串行控制接口408、总线适配单元410及多路复用器412通过本地总线连接。多路复用器412在本地总线和测试总线之间多路复用外部存储器接口。总线适配单元410将本地总线与系统总线相连接。微处理器芯片402包括通用异步接收机发射机接口，通过该接口允许对微处理器进行直接访问。另外，串行控制接口408提供了到本地总线的串行接口通道。
图5所示为图3的无线接口设备的输入/输出单元306的示意框图。输入/输出单元306包括键盘扫描模块502、鼠标正交解码器模块504、及通用输入/输出(GPIO)控制模块506。GPIO控制模块506能够许可/禁止输入/输出和控制数据的流向，即作为输入或输出，如以下参考图7所做的说明。
键盘扫描模块502、鼠标正交解码器504、及GPIO控制模块506中每一个都连接到总线。更进一步，键盘扫描模块502、鼠标正交解码器504、及GPIO控制模块506中每一个都通过多路复用器508连接到I/O口。该IO口连接了至少一台用户输入设备。
在输入/输出单元306的另一个实施例中，键盘扫描模块502、鼠标正交解码器504、及GPIO控制模块506中每一个都直接连接到外部插脚，该插脚至少连接了一台用户输入设备。
图6所示为根据本发明的一个实施例，无线接口装置202工作的典型状态示意图。如图所示，无线接口装置包括四种单独的功率保存模式：忙碌模式、空闲模式、暂停模式及功率降低模式。图6的状态图示出了这些模式中的每一种模式，以及在正常工作中如何到达每种模式。在一个实施例中，功率管理单元(如图3中的308)在处理单元的控制下，驱动处理单元的电压调节电路和无线接口单元，以驱动无线接口装置202的四种单独的功率保存模式。
当无线接口装置最初上电时，进入操作的忙碌模式。在操作的忙碌模式，无线接口装置的所有性能及无线操作都是可用的。只要I/O口的激活在连续进行，无线接口装置就保持在忙碌模式。但是，当I/O口停止激活的第一定时器期满时，操作从忙碌模式转移到空闲模式。操作会停留在空闲模式，直到第二定时器期满或I/O口出现激活，如图所示。
如果在空闲模式时I/O口出现激活，操作返回忙碌模式。当在空闲模式时，如果定时器2期满且没有另外的I/O激活，则进入暂停模式。当在暂停模式中，如果I/O激活出现，操作进入忙碌模式。但是，如果在暂停模式，直到第三定时器期满也没有另外的I/O激活出现，进入功率降低模式。当在功率降低模式中，操作将停留在功率降低模式直到出现I/O激活。当出现I/O激活，无线接口装置的操作将从功率降低模式转移到忙碌模式。
图7所示为连接到键矩阵扫描电路502上的键盘开关矩阵1102的示意图。键盘矩阵1102包括多个列1108和多个行1106。在图7所示的典型实施例中，该多个列1108包括6列C0-C5、该多个行1106包括4行R0-R3。为了简单起见，图7所示的实施例仅示出了实际键盘矩阵的一小部分。本领域技术人员知悉根据特定的用途，行和列的数量可以增加或减少。
当用户按下相应的键时，多个开关1110连接到相应的行和列。在本例中，当开关1110被按下时，开关1110连接到行R0和列C0。虽然每个开关的参考标号没有全部标出，但应当可以理解图7中所有24个开关1110都连接到行和列的交叉点上。为讨论方便，图7中所示的24个开关1110称为开关1、开关2……、开关24。当某一行中所有的相应开关是开的，该行被连接到Vdd的电阻1112拉到“高”电位。行R0-R3为键盘矩阵扫描电路502中的行解码器1120提供输入信号，这将在后面详细描述。
键矩阵扫描电路502包括列/行控制逻辑电路1114和驱动逻辑电路1115，用于产生适当的信号，以控制相应行和列的状态。驱动逻辑电路1115包括三状态驱动器1116和缓冲器1118。列/行控制逻辑电路1114产生适当的“高”和“低”信号，提供给三状态驱动器1116的输入。列/行控制逻辑电路1114能够改变特定行或列的状态，通过产生适当的“允许”信号，该信号控制控制逻辑电路1115中的三状态驱动器1116的操作。例如，如果输入三状态驱动器1116的是“高”，允许信号的产生将使三状态驱动器1116应用该“高”信号在其输出端，以驱动行或列“高”。相反，如果输入三状态驱动器1116的是“低”，允许信号的产生将使三状态驱动器驱动行或列“低”。该允许信号可以是整体允许信号，用于对所有的行，如ENB_R，或所有的列，如ENB_C允许三状态驱动器工作。允许信号也能够导到三状态驱动器，对一特定的行，如ENB_R1，或对一特定的列，如ENB_C3。
键矩阵扫描电路502还包括行解码器1120和列解码器1122，可以对从键盘矩阵1102的相应行和列接收到的输出信号进行解码。从行解码器1120和列解码器1122输出的解码信号提供给扫描逻辑电路1124，由其产生指示各个开关(键)1110的状态的数据流。
键矩阵扫描电路502还包括开关转换检测电路1126，用于接收行解码器1120和列解码器1122的输出信号。该开关转换检测电路1126通讯地连接到扫描逻辑电路1124，该扫描逻辑1124扫描各个行和列，如以下所描述。另外，开关转换检测电路1126产生“I/O激活”信号，提供给输入/输出单元306(见图3)以使系统转移到以上所述的“忙碌”模式。
参考图8的定时图，有助于对键盘扫描电路工作过程的理解。如图8所示，所有行和列的初始状态是从“准备”参考线上开始进行分析的。图中简单提供了转换到“准备”参考线的左边，以阐明在处理开始时行和列的“高”或“低”状态。从“准备”参考点开始，ENB_C是高(激活)，所有的列由三状态驱动器1116驱动为低。所有的行通过图7中所示的电阻1112拉高。
如果，作为一个例子，开关(键)#9被按下，R0从“高”转换到“低”。这一转换用作触发器以锁定(存储)所有的行值。这一转换还使得ENB_C从“高”转换到“低”。由于ENB_C是“低”，列不再被驱动，因此，R0转换回“高”。在列C2的线电容和电阻1112的RC恒量组合的作用下，实际R0转换到“高”将稍微延迟一些。由于开关#9仍然是按下的，列C2将转换到“高”。列C2从“低”到“高”的转换用作于触发器以锁定所有的列值。当列值锁定后，ENB_C从“低”转换到“高”，列C2从“高”转换到“低”。此时由于ENB_C处于高(激活)状态，其它所有列也保持在“低”状态。
在图8所示的例子中，只有一个高锁定的列值(C2)和一个低锁定的行值(R0)。单个锁定的列和单个锁定的行唯一地确定了一个键开关(开关#9)，因此，不再需要进入其它行和列的“扫描”。这样在整个周期内扫描信号保持“低”。
列/行控制逻辑电路1114与驱动器逻辑电路1115相结合，可操作产生所有的用于控制上述状态转换所需的控制信号。此外，开关转换检测电路1126可操作产生“I/O激活”信号，使输入/输出单元406立即从行解码器1120和/或列解码器1122接收输出信号，以指示开关已被激活。在本例中，一旦检测到行R0从“高”到“低”的转换，结果开关#9被激活，开关转换检测电路1126即刻产生“I/O激活”信号。
现在讨论，当某一物体，如一本书，被无意识地放置在键盘(或鼠标)上，激活了键，如键#9，系统返回到忙碌模式(见图6)，例如从功率降低模式返回。之后系统激活图7所示的所有控制逻辑电路，并向主机发送键信息(如图3中的处理器单元302)。结果，无线键盘的电池寿命大大缩短。
图9是根据本发明的一个实施例，当无线输入设备无意识激活时，降低无线输入设备功率消耗的过程的典型流程图。在步骤902，检测到无线输入设备被无意识激活，如某一物体压在键上。该键(或多个键)的激活通过上述的方法首先检测到。如果同一键(或多个键)在预定的时间段内保持激活状态，如比正常操作中一般所需的按键时间多了几毫秒，则检测出某一物体压在键上。这一功能可由计时器从键刚激活就开始计时而实现。计时器功能是业内熟知的，它可以在功率管理单元(如作为计数器)或处理单元(如作为软件计时器或硬件计数器)中实现。
根据检测到的某一物体压在键上，功率节省电路如控制逻辑电路、相关的时钟和其它相关电路将不能工作，以节省无线输入装置的功率消耗，如步骤904所示。在一个实施例中，处理单元检测到某一物体压在键上，然后，通过功率管理单元控制处理单元和无线接口单元的电压调整电路，从而使控制逻辑电路和时钟不能工作。在一个实施例中，如果处理单元具有功率节省模式(如空闲模式)，该处理单元也可以不工作(如通过功率管理单元)。
在步骤906，检测到无线输入设备的无意识激活被排除(如物体从键上移开)。在一个实施例中，当该物体从键上移开，检测到相应行的计时边缘。之后，该检测到的边缘引起处理单元使控制逻辑电路和时钟工作，如步骤908所示。如果处理单元处于功率节省模式，该检测到的边缘“唤醒”处理单元(如通过中断)，处理单元使控制逻辑电路和时钟能够工作。
根据本发明的一个实施例，图10是典型电路示意图，图11是异步检测逻辑电路的相关记时示意图。本领域技术人员知悉，也可以使用相似的同步检测逻辑电路。然而，当处于空闲模式时，同步检测逻辑电路比异同检测逻辑电路耗费的功率更多。在一个实施例中，该异步检测逻辑电路包含在功率管理单元内，控制处理单元和无线接口单元的电压调整电路，以分别降低处理单元和无线接口单元的功率。在另一个实施例中，该异步检测逻辑电路可以包含在输入/输出单元内，该输入/输出单元向功率管理单元发送检测信号，以控制处理单元和无线接口单元的电压调整电路。
在一个实施例中，检测电路是基本的异步触发电路，由行i信号作为其输入，物体压在键上的信号作为其允许输入。数据输入端连接在电源(Vdd)上。这样，触发电路能够检测到行i输入的转换边缘，并在其输出端产生高(或低)逻辑。在一个实施例中，触发电路采用CMOS技术实现。在该实施例中，当触发电路未检测到任何边缘时，它只消耗与其内部的(NMOS和PMOS)晶体管的漏电流成比例的功率。由于漏电流非常小，当未检测到边缘时，该触发电路的功率消耗也非常小。
参考图11，在时间A，有一键被按下，导致行_i信号从高到低转换，如以上参考图7所描述的。计时器开始对键激活的持续时间进行计时。如果该持续时间比预定的时间长度要长，例如比正常工作多约70毫秒，在时间B，确认(检测到)物体压在键上。随后，键扫描和相关逻辑不能工作，以降低键盘的功率消耗，在时间C，由于电阻1112(如图7所示)上拉，引起行_i信号从低到高转换。产生物体压在键上的信号，使得边缘检测触发电路动作，如图11所示。
在这一时间，如果处理单元未能禁止为键盘的功率节省模式，在时间D，该处理单元引起行_i信号转换回低状态。然而，如果处理单元被禁止为由于功率节省模式，在时间C，由行_i信号的低到高转换产生“标记”信号，以在时间D使行_i信号转换回低状态。当该物体从键盘上移开，在时间E，行_i信号再次从低到高状态转换，如上述参考图7所描述的。由触发电路检测到这一低到高的转换。检测到物体移开的结果是，被禁止的功率消耗电路恢复动作，回到正常工作状态。而且，此时，利用移开检测产生的信号对触发电路清零。
如本领域技术人员所知悉，在不脱离本发明范围的情况下，可对上述本发明示例说明的实施例及其它实施例进行各种修改。因而，也应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例或电路，而是覆盖了在本发明的权利要求书所限定的范围和精神内进行的所有任何更改、适应性改变或修改。

Claims (10)

1、一种当无线输入设备被无意识激活时，降低其功率消耗的方法，其特征在于，所述方法包括：
检测该无线输入设备被无意识激活；
使该无线输入设备的功率消耗电路不响应所述无意识激活检测；
检测该无线输入设备无意识激活的排除；
使该无线输入设备的功率消耗电路恢复正常工作。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述检测排除包括异步检测排除。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述检测排除包括同步检测排除。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无线输入设备是键盘。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无线输入设备为鼠标。
6、一种当无线输入设备被无意识激活时，降低其功率消耗的电路，其特征在于，包括：
用于检测该无线输入设备被无意识激活的装置；
用于使该无线输入设备的功率消耗电路不能响应所述无意识激活检测的装置；
用于检测该无线输入设备无意识激活排除的装置；及
用于使该无线输入设备的功率消耗电路恢复正常工作的装置。
7、如权利要求6所述的电路，其特征在于：所述用于检测排除的装置包括用于异步检测排除的装置。
8、如权利要求6所述的电路，其特征在于：所述用于检测排除的装置包括用于同步检测排除的装置。
9、一种当其被无意识激活时，可以降低功率消耗的无线输入设备，其特征在于，包括：
无线接口单元；
耦合到所述无线接口单元的处理单元；
耦合到所述无线接口单元和所述处理单元的输入/输出单元；及
功率管理单元，其中，所述功率管理单元包括：
用于检测该无线输入设备被无意识激活的检测电路；
用于使该无线输入设备的功率消耗电路不能响应所述无意识激活检测的禁止电路；
用于检测该无线输入设备无意识激活排除的触发电路；及
用于使该无线输入设备的功率消耗电路恢复正常工作的允许电路。
10、如权利要求9所述的无线输入设备，其特征在于：所述触发电路是异步的。
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