CN1897383A - 使用者操作阻断装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种使用者操作阻断装与方法，包括重置单元、侦测单元、逻辑控制电路以及开关元件。重置单元，根据电源系统所输出的外部电源信号以及系统电压大小，输出重置信号。侦测单元根据电源系统所输出的系统电压大小，以及系统核心所输出的基本指示信号，进而输出电压指示信号。逻辑控制电路根据电源系统所输出的外部电源信号、系统核心所输出的系统模式信号、重置信号以及电压指示信号，输出开关信号。开关元件根据开关信号，决定是否导通系统核心与输入装置。

Description

使用者操作阻断装置与方法

技术领域

本发明是有关于一种使用者操作阻断装置与方法，且特别是有关于一种在电压不足时保护系统的使用者操作阻断装置与方法。

背景技术

当现在一般电子装置中，其中央处理器或者是微处理器在侦测到电源或电池的电压过低时，通常会命令系统进入休眠模式以节省电力。此外，已经进入休眠模式的装置在长时间的待机之后，也会面临电压不足。

当系统已经处于休眠模式而且电源的电压过低时，使用者经由按键、开关以及插卡等等任何的动作而唤醒系统时，因为系统电压已经过低，有可能会在系统激活时或激活后不久，发生系统故障或者是资料遗失的事件。

为了解决上述的问题，先前的方法是在系统中多加了一层保护装置，即是利用另一颗独立的微处理器经由电量计(gas gauge)等方式侦测电源的电压或剩余电量来决定是否要阻断使用者的操作，让系统不被唤醒，使得系统不至于发生故障或者是资料遗失的事件。

但是利用另一颗独立的微处理器与电量计，不但电路较为复杂，所花费的成本较高，且耗电量也很高，故必须继续加以改善。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种使用者操作阻断装置，以取代先前技术中之独立的微处理器与电量计，并达到保护系统及资料之相同功能，不但能够更节省成本，更能够节省电路的耗电量，电路在设计上亦更加的简化。

本发明的再一目的是提供一种使用者操作阻断方法，用以取代先前技术，其优点为较先前技术更加的节省成本，且能达到保护系统及资料之相同功能。

本发明提出一种使用者操作阻断装置，此装置包括重置单元、侦测单元、逻辑控制电路以及开关元件。重置单元，根据电源系统所输出的外部电源信号以及系统电压的电压大小，决定输出的重置信号。而在重置单元中还包括了第一电压侦测器、第一反相器以及第一逻辑门。其中第一电压侦测器根据电源系统所输出的系统电压的电压大小，而输出电量侦测信号至第一反相器，经由第一反相器接收电量侦测信号并加以反相后，而输出反相电量侦测信号后，再经由第一逻辑门，之后再根据反相电量侦测信号与外部电源信号，而输出重置信号至逻辑控制电路。侦测单元根据电源系统所输出的系统电压的电压大小，以及系统核心所输出的基本指示信号，输出电压指示信号。而在侦测单元中还包括了第二电压侦测器、第二反相器以及第二逻辑门。其第二电压侦测器根据电源系统所输出的系统电压的电压大小，输出电压侦测信号至第二反相器，并经由电压侦测信号加以反相后，输出反相电压侦测信号，第二逻辑门根据反相电压侦测信号与基本指示信号，而输出电压指示信号至逻辑控制电路。逻辑控制电路根据电源系统所输出的外部电源信号、系统核心所输出的系统模式信号、重置信号以及电压指示信号，输出开关信号。而在逻辑控制电路中还包括延迟正反器以及第三逻辑门。其中延迟正反器根据重置信号与电压指示信号，输出参考信号，且当重置信号处于逻辑低电位时，参考信号处于逻辑高电位，当电压指示信号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，参考信号处于逻辑低电位。而第三逻辑门则根据外部电源信号、参考信号与系统模式信号，输出开关信号至开关元件。最后再经由开关元件根据开关信号来决定系统核心与输入装置是否导通。

本发明亦提出一种使用者操作阻断方法，其步骤根据电源系统所输出的系统电压的电压大小，产生电量侦测信号，且将电量侦测信号加以反相后，产生依反相电量侦测信号，并将反相电量侦测信号与外部电源信号进行逻辑或运算后的结果，做为重置信号。且根据电源系统所输出的系统电压的电压大小，产生电压侦测信号，且将电压侦测信号加以反相后，产生依反相电压侦测信号，并将反相电压侦测信号与系统核心所输出的基本指示信号进行逻辑或运算后的结果，做为电压指示信号。再根据重置信号以及电压指示信号，而产生一个参考信号。其中当该重置信号处于逻辑低电位时，该参考信号处于逻辑高电位，当该电压指示信号由逻辑低电位转为逻辑高电位时，该参考信号处于逻辑低电位。之后再根据外部电源信号、系统模式信号以及参考信号，而产生开关信号，并且由开关信号来决定系统核心与输入装置是否导通。

本发明因采用上述的装置与方法而不用传统的独立微处理器与电量计，因此与先前技术相较之下，在电路的设计方面上，可以更加的简单，并且节省成本，以及可以节省所需的电量。

附图说明

图1为依照本发明一较佳实施例的一种使用者操作阻断装置的电路方块图。

图2为本发明一较佳实施例的一种使用者操作阻断方法的流程图。

具体实施方式

请参照图1所示，图1为依照本发明一较佳实施例的一种使用者操作阻断装置的电路方块图。此使用者操作阻断装置包括重置单元106、侦测单元108、逻辑控制电路110以及开关元件112。

重置单元106根据电源系统102所输出的系统电压136的电压的大小以及外部电源信号134，经内部运算处理后，而输出一重置信号142。而重置单元106中还包括了第一电压侦测器116、第一反相器(inverter)118以及第一逻辑门(logic gate)120。在本实施例中，第一逻辑门120为或门(OR gate)，但本发明并不限于或门，也可以使用其它种类的逻辑电路。

侦测单元108根据电源系统102所输出的系统电压136的电压的大小以及系统核心104所输出的基本指示信号148，经内部运算处理后，而输出一电压指示信号142。而侦测单元108中还包括了第二电压侦测器122、第二反相器124以及第二逻辑门126。在本实施例中，第二逻辑门126为或门，但本发明并不限于或门，也可以使用其它的逻辑电路。

逻辑控制电路110则接收电源系统102所输出的外部电源信号134、系统核心104所输出的系统模式信号152、重置单元106所输出的重置信号142以及侦测单元108所输出的电压指示信号150，进而输出一开关信号156。而逻辑控制电路110中还包括延迟正反器(D flip-flop)128以及第三逻辑门130。在本实施例中，第三逻辑门130为或门，但本发明并不限于或门，也可以使用其它种类的逻辑电路。

开关元件112根据开关信号156来决定系统核心104与输入装置114是否导通。在本实施例中，开关元件112为N型场效应晶体管(N-MOSFET)，但本发明并不限于N型场效应晶体管。其中当开关信号156为逻辑高电位时，开关元件112会导通系统核心104与输入装置114，当开关信号156为逻辑低电位时，开关元件112会关断系统核心104与输入装置114。另外，输入装置114在本实施例中可为按键、开关、卡片槽(card slots)或缆线接头(cable connecters)，但本发明并不限于以上种类之输入装置。

上述的重置单元106中之第一电压侦测器116根据电源系统102所输出的系统电压134的电压大小，并输出电量侦测信号138至第一反相器118。在本实施例中，当系统电压136的电压大于或等于第一预设电压时，第一电压侦测器116会输出逻辑高电位的电量侦测信号138，当系统电压136的电压小于第一预设电压时，第一电压侦测器116会输出逻辑低电位的电量侦测信号138，且在本实施例中第一预设电压大约为4.2伏特，但不以此为限。

而第一反相器118会将电量侦测信号138加以反相后，输出一反相电量侦测信号140，并且再经由第一逻辑门120将所接收之反相电量侦测信号140与电源系统102之外部电源信号134进行逻辑或运算，而输出重置信号142至逻辑控制电路110。

侦测单元108中之第二电压侦测器122根据电源系统102所输出的系统电压136的电压大小，并输出电压侦测信号144至第二反相器124。在本实施例中，当系统电压136的电压大于或等于第二预设电压时，第二电压侦测器122会输出逻辑高电位的电压侦测信号144，当系统电压136的电压小于第二预设电压时，第二电压侦测器122会输出逻辑低电位的电压侦测信号144，且在本实施例中第二预设电压大约为3.4伏特，但不以此为限。

而第二反相器124会将电压侦测信号144加以反相后，输出一反相电压侦测信号146，并且再经由第二逻辑门126将所接收之反相电压侦测信号146与系统核心104之基本指示信号148进行逻辑或运算，而输出电压指示信号150至逻辑控制电路110。在本实施例中，系统核心104之基本指示信号148于该电源系统102所输出的系统电压的电压大于或等于第三预设电压时处于逻辑低电位，在系统电压的电压小于第三预设电压时处于逻辑高电位，且在本实施例中第三预设电压大约为3.3伏特，但不以此为限。

逻辑控制电路110中延迟正反器128以PRESET输入端接收重置单元106所输出的重置信号142，并且以接收脉冲信号的CK输入端接收侦测单元108所输出的电压指示信号150，并且于Q输出端输出一个参考信号154。最后，再由第三逻辑门130将所接收之参考信号154、电源系统102所输出的外部电源信号134以及系统核心104所输出的系统模式信号152三者信号，进行逻辑或运算，并根据其逻辑或运算后的结果，而输出一开关信号156至开关元件112。

而开关元件112以逻辑控制电路110所输出的开关信号156来决定系统核心104与输入装置114是否导通。

下面以各种状况来说明本实施例的详细操作。首先，当有外部电源供应时，外部电源信号134会处于逻辑高电位，此时逻辑控制电路110中之第三逻辑门130会接收到逻辑高电位，因此输出逻辑高电位之开关信号156。在这时候开关元件会导通系统核心104与输入装置114，使系统核心104能收到来自输入装置114的使用者操作。

若当系统没有连接外部电源时，外部电源信号134会进入逻辑低电位。此时系统的电源由内部的电池所提供，因此系统电压136会随着时间渐渐的降低。

无论有无外部电源，只要系统电压136能够在第四预定电压(在本实施例中大约为3.2伏特，但不以此为限)以上，系统就能保持在正常模式(run mode)。在正常模式时，系统模式信号152会处于逻辑高电位，因此在逻辑控制电路110中之第三逻辑门130会输出逻辑高电位的开关信号156，使开关元件112导通系统核心104与输入装置114，使得系统核心104能收到使用者的操作。

在正常模式时，若系统电压降至第四预定电压以下，则系统核心104内建的省电机制(power preservation scheme)就会让系统自动进入休眠模式(suspension mode)。进入休眠模式后，系统模式信号152会跟着进入逻辑低电位。此时因为系统电压136已经过低，参考信号154早已进入逻辑低电位(原因后述)，第三逻辑门130的三个输入端都处于逻辑低电位，因此第三逻辑门130会输出逻辑低电位的开关信号156，使开关元件112关断。除非连接外部电源或让电池充电至第一预设电压以上，使得开关元件112恢复导通(细节后述)，否则使用者的操作已经不能唤醒系统。如此可达到在电压不足时保护系统的目的。

除了系统自动进入休眠模式外，也可以由使用者下命令使系统进入休眠模式。在系统进入休眠模式之前，如果系统电压在第二预设电压以上，进入休眠模式后，开关元件112不会关断，系统核心104还能够收到使用者操作。

然而，当系统在进入休眠模式之前，如果系统电压从第二预设电压以上降至第二预设电压以下，第二电压侦测器122所输出的电压侦测信号144会从逻辑高电位进入逻辑低电位，之后经过第二反相器124，在经过第二逻辑门126，使得延迟正反器128的CK端接收到一个由低而高之脉冲信号。由于在本实施例中，延迟正反器128为正向触发(positive edge-triggered)，上述的脉冲信号会使延迟正反器128将D输入端的逻辑低电位加载至Q输出端，输出一逻辑低电位的参考信号154。若此时使用者下令进入休眠模式，系统模式信号152会进入逻辑低电位，且外部电源信号亦为逻辑低电位，则第三逻辑门130的三个输入端皆为逻辑低电位，故开关信号156也是逻辑低电位，使得开关元件112关断，并将系统核心104与使用者操作隔绝。

在上述情况中，如果在系统进入休眠模式之前，系统电压进一步从第三预设电压以上降至第三预设电压以下，基本指示信号148会从逻辑低电位上升至逻辑高电位，并经由第二逻辑门126给延迟正反器128的CK端一个由低而高的脉冲。如同上面的说明，此时若进入休眠模式，也会使开关元件112关断。

当系统处于休眠模式时，如果没有外部电源，系统电压136就会随着时间渐渐降低。这时候，只要系统电压136高于第二预设电压以及第三预设电压，延迟正反器128的CK端没有收到脉冲信号，开关元件112就不会关断，使用者可以随意的唤醒系统。不过，如同上述的说明，一但系统电压降至第二预设电压或第三预设电压以下时，由于系统模式信号152已经处于逻辑低电位，延迟正反器128的CK端所接收到的脉冲信号就会造成开关元件112关断，使得系统核心104不会被使用者的操作唤醒。

无论上述的哪一种状况，当开关元件112在休眠模式关断之后只有连接外部电源或将内部电池充电至第一预设电压以上，才能使开关元件112恢复导通。如同上述的说明，连接外部电源之后，外部电源信号134会从逻辑低电位上升至逻辑高电位，并经过第三逻辑门130而输出逻辑高电位的开关信号156，使得开关元件112导通。或者在没有外部电源，而且内部电池充电至第一预设电压以上时，第一电压侦测器116输出的电量侦测信号138会从逻辑低电位升至逻辑高电位，通过第一反相器118使第一逻辑门120输出逻辑低电位的重置信号142。如此一来，延迟正反器128会输出逻辑高电位之参考信号154，使第三逻辑门130输出逻辑高电位之开关信号156，使得开关元件112恢复导通。

请参照图2所示，图2为依照本发明一较佳实施例的一种使用者操作阻断方法的流程图，其流程和上一个实施例的电路操作大致相同。首先，步骤202根据电源系统所输出的系统电压的电压大小，而产生电量侦测信号(如同上个实施例的第一电压侦测器116)，步骤204将电量侦测信号加以反相后，而产生一反相电量侦测信号，步骤206再根据反相电量侦测信号与外部电源信号进行逻辑或运算，而产生重置信号。

然后，步骤208会根据电源系统所输出的系统电压大小，而产生电压侦测信号(如同上个实施例的第二电压侦测器122)，步骤210将侦测信号加以反相后，而产生一反相电压侦测信号，步骤212会将反相电压侦测信号与系统核心所输出的基本指示信号进行逻辑或运算，而产生电压指示信号。

步骤214会根据重置信号与电压指示信号，而产生参考信号(如同上个实施例的延迟正反器128)。再由步骤216将参考信号、外部电源信号、以及系统核心输出的系统模式信号三者做逻辑或运算，而产生开关信号。最后，步骤218会根据开关信号决定是否导通系统核心与输入装置。

综合以上所述，本发明因采用上述的装置与方法而不用传统的独立微处理器与电量计(gas gauge)，因此与先前技术相比，在电路设计上可以更加的简单，以及节省成本，更可以节省电路的耗电量。

Claims (25)

1.一种使用者操作阻断装置，其特征在于包括：

一重置单元，根据一电源系统所输出的一外部电源信号以及该电源系统所输出的一系统电压的大小，输出一重置信号；

一侦测单元，根据该系统电压的大小，以及一系统核心所输出的一基本指示信号，输出一电压指示信号；

一逻辑控制电路，根据该外部电源信号、该系统核心所输出的一系统模式信号、该重置信号以及该电压指示信号，输出一开关信号；以及

一开关元件，根据该开关信号，决定是否导通该系统核心与一输入装置。

2.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该重置单元还包括：

一第一电压侦测器，根据该系统电压的大小，输出一电量侦测信号；

一第一反相器，接收该电量侦测信号，加以反相后，输出一反相电量侦测信号；以及

一第一逻辑门，根据该反相电量侦测信号与该外部电源信号，输出该重置信号。

3.如权利要求2所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该电量侦测信号于该系统电压大于或等于一第一预设电压时处于一逻辑高电位，且于该系统电压小于该第一预设电压时处于一逻辑低电位。

4.如权利要求3所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第一预设电压大约为4.2伏特。

5.如权利要求2所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第一逻辑门为一或门，且该重置信号为该反相电量侦测信号与该外部电源信号进行逻辑或运算的结果。

6.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该侦测单元还包括：

一第二电压侦测器，根据该系统电压的大小，输出一电压侦测信号；

一第二反相器，接收该电压侦测信号，加以反相后，输出一反相电压侦测信号；以及

一第二逻辑门，根据该反相电压侦测信号与该基本指示信号，输出该电压指示信号。

7.如权利要求6所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该电压侦测信号于该系统电压大于或等于一第二预设电压时处于一逻辑高电位，且于该系统电压小于该第二预设电压时处于一逻辑低电位。

8.如权利要求7所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第二预设电压大约为3.4伏特。

9.如权利要求6所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第二逻辑门为一或门，且该电压指示信号为该反相电压侦测信号与该基本指示信号进行逻辑或运算的结果。

10.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该基本指示信号于该系统电压大于或等于一第三预设电压时输出一逻辑低电位，且于该系统电压小于该第三预设电压时输出一逻辑高电位。

11.如权利要求10所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第三预设电压大约为3.3伏特。

12.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该逻辑控制电路还包括：

一延迟正反器，根据该重置信号与该电压指示信号，输出一参考信号，其中当该重置信号处于一逻辑低电位时，该参考信号处于一逻辑高电位，当该电压指示信号由该逻辑低电位转为该逻辑高电位时，该参考信号处于该逻辑低电位；以及

一第三逻辑门，根据该外部电源信号、该参考信号与该系统模式信号，输出该开关信号。

13.如权利要求12所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该第三逻辑门为一或门，且该开关信号为该外部电源信号、该参考信号与该系统模式信号三者进行逻辑或运算的结果。

14.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该系统模式信号于该系统核心所属的系统处于一执行模式时处于一逻辑高电位，且于该系统核心所属的系统处于一休眠模式时处于一逻辑低电位。

15.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该开关元件于该开关信号处于一逻辑高电位时导通该系统核心与该输入装置，且于该开关信号处于一逻辑低电位时关断该系统核心与该输入装置。

16.如权利要求1所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：该开关元件包括一N型晶体管。

17.一种使用者操作阻断方法，其特征在于包括：

根据一外部电源信号，以及一电源系统所输出的一系统电压的大小，产生一重置信号；

根据该系统电压的大小，以及一系统核心所输出的一基本指示信号，产生一电压指示信号；

根据该外部电源信号、该系统核心所输出的一系统模式信号、该重置信号以及该电压指示信号，产生一开关信号；以及

根据该开关信号，决定是否导通该系统核心与一输入装置。

18.如权利要求17所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：产生该重置信号的步骤，还包括下列步骤：

根据该系统电压的大小，产生一电量侦测信号；

将该电量侦测信号加以反相后，产生一反相电量侦测信号；以及

根据该反相电量侦测信号与该外部电源信号，进行逻辑或运算，而产生该重置信号。

19.如权利要求18所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：该电量侦测信号于该系统电压大于或等于一第一预设电压时处于一逻辑高电位，且于该系统电压小于该第一预设电压时处于一逻辑低电位。

20.如权利要求17所述的使用者操作阻断装置，其特征在于：产生该电压指示信号的步骤，还包括下列步骤：

根据该系统电压的大小，产生一电压侦测信号；

将该电压侦测信号加以反相后，产生一反相电压侦测信号；以及

根据该反相电压侦测信号与该基本指示信号，进行逻辑或运算，而产生该电压指示信号。

21.如权利要求20所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：该电压侦测信号于该系统电压大于或等于一第二预设电压时处于一逻辑高电位，且于该系统电压小于该第二预设电压时处于一逻辑低电位。

22.如权利要求17所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：该基本指示信号于该系统电压大于或等于一第三预设电压时处于一逻辑低电位，且于该系统电压小于该第三预设电压时处于一逻辑高电位。

23.如权利要求17所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：产生该开关信号的步骤，还包括下列步骤：

根据该重置信号与该电压指示信号，产生一参考信号，其中当该重置信号处于一逻辑低电位时，该参考信号处于一逻辑高电位，当该电压指示信号由该逻辑低电位转为该逻辑高电位时，该参考信号处于该逻辑低电位；以及

将该外部电源信号、参考信号与该系统模式信号进行逻辑或运算，产生一开关信号。

24.如权利要求17所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：根据该开关信号决定是否导通该系统核心与该输入装置的步骤，还包括下列步骤：

若该开关信号处于一逻辑高电位，则导通该系统核心与该输入装置；以及

若该开关信号处于一逻辑低电位，则关断该系统核心与该输入装置。

25.如权利要求17所述的使用者操作阻断方法，其特征在于：该系统模式信号于该系统核心所属的系统处于一执行模式时处于一逻辑高电位，且于该系统核心所属的系统处于一休眠模式时处于一逻辑低电位。

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