CN1734400A - 低功率模式下连续屏幕更新的设备与方法 - Google Patents

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CN1734400A CNA2005100919996A CN200510091999A CN1734400A CN 1734400 A CN1734400 A CN 1734400A CN A2005100919996 A CNA2005100919996 A CN A2005100919996A CN 200510091999 A CN200510091999 A CN 200510091999A CN 1734400 A CN1734400 A CN 1734400A
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Abstract

一种便携式设备，具备处理器，直接存储访问控制器，显示控制器，显示器和低功率模式。其中，设备接收处方信息，处方信息包括数据，和关于如何在显示器上显示数据的指令，还包括多长时间替换为新数据，多长时间重复数据循环。处理器从处方信息产生处方，将其存储于存储器中并进入低功率模式。当处理器处于低功率模式时，直接存储访问控制器根据处方指令处理处方并使数据显示在显示器上。可替换地，通过处于低功率模式的处理器，显示控制器根据处方指令处理处方并将数据显示在显示器上。

Description

低功率模式下连续屏幕更新的设备与方法
技术领域
本发明主要涉及具有电子显示器的设备，具体地，涉及具备低功率模式的手持式设备。
背景技术
电源管理已经成为，并将继续成为基于电池供电或电池操作的微处理器系统的开发与实现的主要问题，例如：膝上型电脑，笔记本电脑，掌上电脑，个人数据助理(PDA)，手持式通信设备，无线电话和其他设备，这些设备包括偶尔电池供电，但也工作于电力线(AC)电源的单元。电源管理的需求对于电池操作的单芯片微计算机系统尤其迫切，这里，对于降低整体物理尺寸(和/或重量)的期望或需求为电池系统的大小与容量加上了严格的限制，延长单元工作时间而不牺牲性能也是一个竞争需求。
为了节约能量，许多系统引入节能措施。其中一个方法是在对处理器没有预期需要时降低其工作频率。该方法是有效的，因为在CMOS电路中，功率消耗为时钟频率的线性函数。这种低频/低功率模式常称为“休眠”模式，表明在对处理器没有需求时，设备的休息状态。当用户指示需要设备资源时，如按下按键，该单元“唤醒”并在较高时钟速率下重新开始运转，以启动在最快可能速率下的处理。
除了对更长电池寿命和更小包装尺寸的竞争需求外，最近的市场趋势表现出对手持式设备的需求，这些设备支持诸如滚动实时股票报价，新闻，竞赛比分，天气信息，动画和更多的功能。现有设备具有不断更新的屏幕，在进行任何更新时，都需要激活处理器和所有支持电路。也就是说，当具有股票报价，新闻，用户定制消息或任何动画的滚动播放器在任何电话显示器运行时，该设备就不能进入低功率模式，因为主处理器必须执行指令以维持显示信息改变。这对电话的工作与待机时间造成极大影响，导致设备要么不支持这些功能，要么电池寿命遭受极大影响。
因此，存在对于可在低功率模式下持续更新显示屏的手持式电池操作的设备的需求。
发明内容
本发明涉及一种具备显示器和低功率工作模式的电子设备。设备上提供有用于显示图形和信息的屏幕；存储“处方(recipe)”的存储器，“处方”包含信息，图形，和关于如何显示这些信息与图形的指示命令。该设备还包括主处理器；在设备处于“唤醒”模式下控制主处理器的高频时钟；低频时钟；直接存储访问控制器(DMAC)，它可根据低频时钟运行，并从存储器读取处方信息；还有在主处理器处于“休眠”模式时向显示器写入的显示控制器。
设备通过无线或在设备上预编程或有线信道接收显示信息，并将其存储于存储器位置。在设备接收数据时，若有未存在的数据，它将在存储器中构造处方，该处方向设备提供指令以显示信息。例如，处方可指示显示某个图形多长时间，图形或信息条目的滚动速度，字符的颜色或大小，循环重复前需多长时间，等等。处方信息可由用户人工输入，或在输入端通过无线或有线信道接收，或者处方信息可之前在设备上编程。一旦设备接收该信息，且处方存在，设备可进入“休眠”模式。当处于休眠模式时，处理器可完全停止，也可在降低的功率模式下工作。
DMAC根据低频时钟运行，这可在“唤醒”或激活模式下，比主处理器消耗更少的功率，并能读取处方，还向显示控制器传输数据及关于如何显示数据的指令。作为另外的选择，当DMAC根据低频时钟运行或完全停止时，显示控制器可执行处方指令。
设备周期性地从休眠模式切换至唤醒模式，通过无线或有线信道接收更新的信息或接收之前存储在设备上的更新信息，将其存储于存储器中，并进入另外周期的休眠模式。以这种方式，设备节约能量并可实现更长的电池寿命，同时具备不断更新的显示屏。
附图说明
在附图中，相同的引用标号表示各个视图中相同的或功能上类似的元件，并和下面的详细说明相结合，形成说明书的一部分，附图用于进一步说明各种实施例并全面解释根据本发明的各种原理和优势。
图1为说明手持式设备和无线通信系统中提供商设备的一个实施例图；
图2为说明显示器和存储器/缓冲结构的框图；
图3为说明与显示控制器相连的处理器和图2的显示器的框图，全部位于图1中所示设备内；
图4为说明处方的框图；
图5为说明位于图1中所示设备内的直接存储访问控制器的框图；
图6为说明图1中所示设备内的处理器结构的框图；
图7为说明在主处理器处于低功率模式时更新显示器的方法流程图；
图8为说明在主处理器处于低功率模式时更新显示器的第二种方法流程图。
具体实施方式
尽管说明书概括为限定被视为新颖的本发明的特征的权利要求，相信考虑下列说明并结合所绘图形，将更好地理解本发明，图中，相同的引用标号含义如前。
手持式设备
图1显示了便携式设备100的一个实施例。图1显示的具体的便携式设备100为能在无线通信系统中发起并接收无线电话呼叫的无线电话。可使用的其他无线设备包括寻呼机，双工电台，单工电台，PDA，掌上电脑，便携电脑等等。图1所示的无线便携设备100包括机身102，容纳构成无线便携设备100的所有元件。该无线便携设备100具备操作按钮104，显示器106，和与无线通信网络中管理通信服务的提供商设备110通信的天线108。操作按钮104用于向电话输入信息，例如电话号码，双工电台专用标识符，姓名等等。这些通过数字按钮104输入的信息可在显示器106上看到。
显示器
图2更详细地显示了显示器106。显示器106将被描述为液晶显示器(LCD)，但该设备并不限制于此，也可采用其他合适的显示技术，如发光二极管显示器，而不脱离本发明的精神。
LCD显示屏106通常用于显示数据处理系统生成的图形和/或数据。诸如LCD 106的显示器通常具有选择位于显示器两面的像素的驱动程序。双面访问允许对LCD以与常规阴极射线管(CRT)类似的方式进行扫描，这种扫描方式对像素的访问从显示器的左上角开始，由左至右，由上至下进行。利用这种扫描方式，存储于存储器映象(未示出)中的用于显示的数据可顺序寻址。因此，存储阵列中的数据字节可按照它在显示器106上所看到的那样排列为这些数据的数字表示。
常规液晶显示(LCD)允许对显示数据202，212进行软件编程，这些数据以字节形式编码并存储于图形存储器206中，使得根据数据的视觉概念将数据传输至显示器106。例如，240像素宽的显示器可在行缓冲210中存储头30个字节。将存储206中的数据并行载入至移位寄存器208中，并向显示器上的行缓冲210每次串行移动一个数据位。显示器106中的行缓冲电路(未示出)重新排列串行移位的数据，这些数据表示显示器第一行的数据。以并行方式呈现显示器行缓冲210中存储的这30个字节，从而影响第一行的所有像素。重要的是注意到，尽管存储器206，移位寄存器208和行缓冲被显示为分离的元件，但在另一实施例中，将这些元件中的一个或更多集成起来以达到相同效果。
根据显示器上将要显示的信息，可变化地设置刷新率。例如，屏幕204上时间202的数字表示需要每秒更新一次以改变表示秒的数字214。而另一方面，运动图像，如弹跳的球，需要每秒更新多次以表现出运动。这些要显示的信息和屏幕更新率可由显示控制器支配。
显示控制器
显示控制器通常用于连接显示器和数据处理系统。现在看图3，表示显示器106连接至显示控制器302，控制器包括随机存取存储器(RAM)206。LCD控制器302从RAM 206读取数据及指令并能处理RAM 206中提供的指令，还将数据移动至显示器106，根据指令在此显示数据。显示控制器302还具有控制时钟312。
处方(RECIPE)
RAM 206中包含的指令及数据被称为“处方”，如图4中所示。处方400在其中限定了要显示哪个数据，显示多长时间，用什么数据来代替它，多长时间后再次显示。图4中说明的样本处方格式按时间顺序显示处方命令如何相互作用。
显示控制器302读取第一个显示命令402和将要显示的数据集404。延迟命令406告诉控制器将第一个数据集404显示多长时间。在由第一个延迟命令406定义的时间结束时，控制器302读取第二个显示命令408和根据显示命令408的将要显示的数据410。第二个延迟命令412告诉控制器将第二个数据集410显示多长时间。控制器继续如上所述读取数据，直到它遇到第n个命令414，第n个延迟指令416和第n个数据集418。显示控制循环420限定控制器是否和/或多长时间后再次执行处方循环。以这种方式，可不断更新显示器106，从而允许静态或动态呈现要显示的信息和/或图形。重要的是注意到，显示命令402，408，414可由各种公知的图形命令构成，例如显示文本，显示图形，滚动，左移，右移，上移，下移，移动到位，这里，每个图形命令包括零个或更多变量。例如，一个实施例中的移动命令包括屏幕上期望目的的X-Y显示坐标。同样，一个实施例中的延迟命令包括延迟所需的毫秒数变量。利用基本的图形命令，处方可控制大量屏幕动画。
DMAC
直接存储访问(DMA)是在DMA控制器(DMAC)的控制之下，不需要主计算机中央处理单元(CPU)的主动干预，将数据集传输至存储位置集。CPU为计算机的一部分，它解释并执行包含于软件中的指令。在大多数CPU中，将这项任务分解于指引程序流程的控制单元和一个或更多执行数据运算的执行单元间。几乎总是如此，包括一组寄存器来保持操作数和中间结果。术语CPU经常模糊地用于包括计算机其他非常重要的部分，如高速缓存和输入/输出控制器，特别是在具有现代微处理器芯片的计算机中，它们将这些功能中的几个包括在一个物理集成电路中，以处理向和从计算机存储器移动数据的任务。
任务可以相当复杂，并需要向数据应用逻辑以转换格式和其他类似工作。在这些情况下，通常要求计算机的CPU处理逻辑，但由于I/O设备非常低速的事实，CPU将停止，花费大量时间(对计算机而言)处于空闲状态等待来自设备的数据。
DMAC通过利用具有足够逻辑和板上存储器的低成本CPU处理这类任务，以避免这个问题。它们通常不足够强大或灵活至可单独使用，实际为一种形式的协处理器。协处理器为计算机中的第二处理器，它可处理通用CPU无法实现或由于效率原因不去实现的任务。这与术语多处理器截然不同，多处理器指的是具有多于一个通用CPU的计算机。
再次参考图3，可以看出，显示控制器302与主处理器304相连。第一处理器，即主处理器304，包括微处理器306，随机访问存储器(RAM)308，和第二处理器，如直接存储访问控制器(DMAC)310。为了进行DMA传输，由微处理器306向DMAC 310发送一系列指令，用来从特定存储器，即源存储器，向另一存储器，即目的存储器传输数据。接着，DMAC执行这些指令。重要的是要注意到，在另一实施例中，显示控制器302可位于如嵌入式基带处理器的主处理器304中。
如图5中所示，常规DMAC设备310包括计数寄存器502，用于存储需要执行的DMA传输次数；控制寄存器504，用于存储发自微处理器(未示出)的指令；源地址发生器506，用于生成存储待传数据的源存储器的地址；目的地址发生器508，用于生成目的存储器的地址，从源存储器传输的数据被传输至目的存储器；状态寄存器512，用于存储DMA传输期间产生的状态。DMAC 310的所有元件受到微引擎510的控制，微引擎510与通用处理器中的算术逻辑单元功能类似，如同DMAC领域的普通技术人员所理解。
DMAC 310在预定字数的突发中，用来自系统存储器308的显示数据填充行缓冲510。一旦数据进入行缓存510，可被写入显示控制器302中的存储器310，或由显示控制器302直接从行缓冲510读取它，并立刻用该数据刷新屏幕。
在另一实施例中，执行处方400。第一种方法如前面描述显示控制器302的段落中所述。第二种方法使DMAC 310处理处方400，并根据处方指令将数据加载至它的行缓冲。如果每次加载数据时都通知显示控制器302，那么，处方可跟在发生向显示器106的上载之后。无论选择何种方法，都需要周期性地更新处方400。
MCU
现在看图6，可以看出，微处理器(MCU)306根据振荡电路602提供的工作时钟运行。振荡电路602包括用于低速模式的低速振荡电路604，输出低速时钟；用于高速模式的高速振荡电路606，输出高速时钟；和选择低速时钟或高速时钟并将其提供至MCU 306的MCU时钟控制器608。重要的是注意，在另一实施例中，低速振荡电路604和高速振荡电路可为同一电路。
当MCU 306工作于高速模式时，选择对应于高速时钟606的第一时钟信号，当它工作于低速模式时，选择低速时钟604。按照这种方式，有如此配置，低速模式工作期间的内部电源电压低于高速模式工作期间的内部电源电压，这使电压降低，并由此获得设备内功率消耗的极大下降率。
休眠模式
当不需要MCU 306工作时，MCU时钟控制器608切换，从而仅将对应于低速时钟信号的第二时钟信号输入至MCU 306。可提供外部电路监控MCU 306以确定休眠模式是否合适，或MCU本身可监控低速时钟信号输入MCU的它的需求和使用和请求。在休眠模式，与全时钟速率模式相比，MCU 306只使用1/10至1/100的功率。此外，在休眠模式期间，可完全关闭MCU 306，以进一步实现更大地降低功率消耗。
在休眠模式，DMAC 310还可由低速时钟信号驱动以节省功率。选择DMAC 310，因此，即使在时钟速率低于高速时钟速率的情况下，它如前面段落所述运行。图6显示了MCU时钟控制器608的第二个输出610。第二个输出610向DMAC 310提供时钟信号。然而，DMAC310不需要以与MCU 306相同的速度运行，它可从单独的振荡器接收其时钟。
显示控制器302不受MCU时钟控制器608的影响，即使设备处于休眠模式，还以向其提供的时钟速率312继续执行指令。
结论
通过刚才所述的结构，MCU 306可切换至低功率模式，同时，DMAC 310保持激活，以实现更新显示器106。以这种方式，如图7的流程图所示，设备接收处方信息702，基于此信息构造处方704，通过MCU 306，在向其提供的内部存储器308中存储数据706，传输处方708至DMAC 310，并将MCU 306切换至低功率模式710。接着，DMAC 310独立地遵守处方信息712，根据处方将数据传输至显示控制器302，314，显示控制器然后更新显示器106，714。
在一个替换实施例中，在步骤708，DMAC 310将处方传输至显示控制器302，该控制器然后执行处方指令400以向显示器106显示信息。在显示控制器302执行指令400时，DMAC 310和MCU 306既可根据低速时钟信号604运行，也可完全关闭，以降低便携设备100的整体功率消耗。
但在另一替换实施例中，如图8的流程图所示，设备在步骤802接收到完整的处方，并在步骤706将其存储于存储器。然后，处理如图7所示继续进行，如上所述。通过图8中所示方法，可不需要构造处方所需的时间与资源。
尽管说明和描述了本发明的优选实施例，但将会明白，本发明并不局限于此。本领域的技术人员可对本发明进行大量修改，变化，变形，替换和等效物而不脱离本发明所附权利要求限定的精神与范围。

Claims (10)

1.一种便携式设备，包括：
至少一个用于显示信息的显示器；
第一处理器；
第二处理器；
至少一个振荡器，产生第一时钟信号和频率低于第一时钟信号的第二时钟信号；以及
处方，包括向显示器写入的显示命令和延迟命令中的至少一个；
其中，第二处理器在第一处理器以第二时钟信号提供的低频工作时，执行处方命令。
2.根据权利要求1的便携式设备，其中，第二处理器包括直接存储访问控制器。
3.根据权利要求1的便携式设备，其中，第二处理器包括显示控制器。
4.根据权利要求3的便携式设备，其中，处方存储于位于显示控制器内的存储器中。
5.根据权利要求1的便携式设备，其中，处方存储于存储器中，可由第一处理器和第二处理器访问。
6.根据权利要求1的便携式设备，还包括：
第二处理器独立于第一处理器执行处方命令。
7.根据权利要求1的便携式设备，其中，处方还包括：
显示数据；以及
循环控制命令。
8.根据权利要求1的便携式设备，还包括：
接收处方信息的输入端。
9.根据权利要求8的便携式设备，其中，输入端包括：
无线接收机。
10.根据权利要求8的便携式设备，其中，第一处理器基于接收到的处方信息产生处方并将其存储于存储器中。
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