CN1964155A - 移动终端电压动态管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端电压动态管理系统和方法。该移动终端电压动态管理系统，用于根据外设的接入及移除状态，动态的改变系统的IO电压，包括：微处理器；电池，用于向移动终端系统提供提工作电压；电源管理IC，用于管理系统各部分的工作电压，与电池连接；外接端口，用于接入外设；其中，当所述微处理器探测到外设接入所述外接端口时，将通过总线设置电源管理IC，将电源管理IC提供的IO电压从第一电压升高至第二电压；当所述微处理器探测到外设从所述外接端口移除时，将通过总线设置电源管理IC，将电源管理IC提供的IO电压从第二电压降低至第一电压。

Description

移动终端电压动态管理系统及方法

技术领域

本发明涉及移动终端电压动态管理，具体涉及移动终端的电源根据接入USB或者外设的情况动态调整系统IO电压的系统及方法。

背景技术

随着移动终端的种类越来越多，如移动电话、PDA、数码相机等，其功能也越来越强大，不仅能够接入各种无线网络，包括GSM，3G，Bluetooth，WirelessLan，也具备很多有线接入功能如USB，UART，以及扩展卡和一些外设的接口如SDIO。这些功能的添加带来了很大的方便，但接入外设导致的移动终端的功耗增加的问题也不容忽视。

一些接入到移动终端的外设，或移动终端接入到其他连接的设备要求的移动终端的IO电压比较高，如：USB2.0通信协议规定的电源线Vbus定义为5V，因此移动终端中的USB收发器(transceiver)的供电电压通常都比较高，一般为3.6V～3.0V，为了稳定可靠地工作，通常要求其设置为中间电平3.3V，这个电压高于目前移动终端系统的正常供电电压3.0V，单独为USB收发器或者高电压外设供电，会提高电源系统设计的复杂度，提高成本；而为了USB或高电压外设的供电而提高移动终端的正常供电电压会提高系统的功耗。如保持系统地IO电压一直维持3.3V的高电压会使得移动终端的系统功耗增大，加大电池的负荷，减少电池的供电时间。

为了解决这一个问题，需要动态的调整移动终端的系统IO电压，使得当需要高电压的USB或者外设接入时，将系统的IO电压升高，而当该USB或者外设移除或断开时，将系统的IO电压恢复正常状态下的电压，这样可以避免移动终端一直处于高功耗的状态。

技术内容

本发明的目的在于提供一种移动终端电压动态管理系统和方法，其能够使IO电压随USB或外设的接入及移除状态而动态的调整。

本发明的一种移动终端电压动态管理系统，用于根据外设或USB的接入及移除状态，动态的改变系统的IO电压，其包括：微处理器；电池，用于向移动终端系统提供提电源；电源管理IC，用于输出并管理移动终端系统各部分的工作电压，与电池连接；外接端口，用于接入外设或连接到USB；其中，当所述微处理器探测到外设或USB接入所述外接端口时，将电源管理IC提供的IO电压从第一电压升高至第二电压；当所述微处理器探测到外设或USB从所述外接端口移除时，将电源管理IC提供的IO电压从第二电压降低至第一电压。

其中，所述第一电压为低电压，所述第二电压为高电压。

所述微处理器包括一中断控制器，其用于响应由微处理器或电源管理IC发出的中断请求，并根据中断请求的类型判断外设或USB的插入和移除。

所述电源管理IC或微处理器包括一寄存器，用于存储外设或USB接入及移除的状态信息。

所述微处理器包括一定时器，该微处理器依照定时器的定时，轮询微处理器或电源管理IC的寄存器状态，并根据寄存器的状态，判断外设或USB的插入和移除。

所述电源管理IC包括与外接端口和电源连接的充电电路，当所述外设为高电压有源外设时，该充电电路对电池进行充电。

所述的电源管理IC包括一寄存器，用于存储系统的IO电压配置信息，并且该系统IO电压配置信息可被微处理器修改。

本发明的一种移动终端电压动态管理方法，包括：步骤一：探测外接端口的外设或USB的插入和移除，当探测到外设或USB的插入时，进行至步骤二，当探测到外设或USB的移除时，进行至步骤三；步骤二，将外接端口的IO电压从第一电压升高至第二电压；步骤三，将外接端口的IO电压从第二电压降低至第一电压。

其中，在步骤一中，移动终端的微处理器根据外接端口的状态变化向中断控制器发出中断请求，以及中断控制器根据中断请求的类型，判断外设或USB插入和移除。

或者，在步骤一中，微处理器每隔一定的时间间隔读取微处理器的寄存器的状态信息，判断该状态信息有否改变，如有改变则根据寄存器的状态信息改变的类型，来判断外设或USB插入和移除，该寄存器存储有外设或USB接入及移除的状态信息。

或者，在步骤一中，移动终端的电源管理IC根据外接端口的状态变化向中断控制器发出中断请求；中断控制器根据中断请求的类型，判断外设或USB插入和移除。

或者，在步骤一中，微处理器每隔一定的时间间隔读取电源管理IC的寄存器状态信息，判断该状态信息有否改变，如有改变则根据寄存器的状态信息改变的类型，来判断外设或USB插入和移除，该寄存器存储有外设或USB接入及移除的状态信息。

本发明的有益之处在于可以使移动终端的IO接口电压随USB或外设的接入状况而动态的改变，从而既使得系统符合USB或外设的高电压要求也降低了系统的负荷，可以延长系统的使用寿命和电池的待机时间。

附图说明

图1为本发明的移动终端电压动态管理系统结构示意图；

图2为本发明的实施例1的结构示意图；

图3为本发明的实施例2的结构示意图；

图4为本发明的实施例3的结构示意图；

图5为本发明的实施例4的结构示意图；

图中

1移动终端    2微控制器

3电源管理IC  4电源

5外接端口    6USB控制器

7寄存器      8充电电路

9寄存器      10寄存器

11中断控制器 13定时器

具体实施方式

依照本发明的移动终端电压动态管理系统，在正常使用时系统的IO电压为低电压VL，当接入USB或外设时，系统的IO电压提高到高电压VH，以符合USB2.0协议对VBUS信号的规定，达到与USB或外设进行数据通信的要求；当接入的USB或外设拔出或移除时，系统的IO电压恢复到正常电压值低电压VL，以降低系统的功率，节省电池的电能。

以USB为例，对本发明进行详细的描述。根据图1所示，本发明的移动终端电压动态管理系统1，包括微处理单元(MPU)2、电源管理IC3、电池4和外接端口5。其中，MPU2包括一USB控制器6。所述的MPU2与电源管理IC3通过总线连接通信。外接端口5接受接入的USB，并分别与微处理单元2上的USB控制器6和电源管理IC3连接。电池4与电源管理IC3连接，向移动终端系统提供电源。

其中，电源管理IC3具有移动终端系统的电压动态管理功能，可根据系统的要求，向系统的各单元提供工作电压，如图1所示，其与MPU通过供电线路连接并向MPU提供可调控的移动终端系统IO电压。具体的来说，电源管理IC具有一个寄存器9，该寄存器9可用于配置移动终端的IO电压，只需要MPU2通过总线改变该寄存器9的IO电压配置值，即可改变向系统输出的IO电压。

此外，所述的电源管理IC具有充电的功能，其包括一充电电路8，当外接端口5接入高电压有源外设(如PC时)，该充电电路可以对电池4进行充电，弥补移动终端系统由于插入外设提高系统电压引起的电能损耗。此时，与移动终端连接的PC被看成是移动终端的一个外设。

其中，所述的外接端口5可以是一种USB连接器，该USB连接器与一般的USB连接器略有不同，除有连接线与USB控制器6连接外，还有连接线与电源管理IC3相连接。当系统接入的外设为有恒电源的高电压USB外设(如PC)，通过连接线电源管理IC的充电电路向电池4进行充电，弥补使用移动终端使用过程中电池的电能损耗。

本发明的技术方案的关键是及时响应外接端口5的USB外设接入和移除这两个事件，并对其做出动态反应，即动态地升高或降低系统IO电压。在USB系统中，可通过VBUS信号来检测移动终端系统与外接设备(通常是PC)的连接状态：接入时，外接端口5的VBUS信号电平与外设的VBUS信号接通从而使VBUS信号线的电平由低位变高电平；移除时，VBUS信号线的电平相应的由高电平变低。同时，移动终端系统的电源管理IC也可检测USB外设的连接状态，USB外设接入或移除影响或改变电源管理IC的状态寄存器的状态信息。因此，既可以通过USB控制器的VBUS信号也可以通过电源管理IC来响应USB接入和移除。其中，VBUS为来自主机的电源线。而对于其中任何一种，又可以采用轮询和中断两种不同的响应方式。综合来说，可用四种方式检测及响应移动中断系统插入或移除USB外设的状态变化。

实施例1

如图2所示，本发明的移动终端电压动态管理系统的MPU包括一中断控制器11，该中断控制器11响应外接端口接入USB外设时VBUS信号电平升高而由USB控制器6发出的中断信号。

由前述可知，当外接端口5插入USB外设时及USB外设移除时，集成在MPU上的USB控制器6分别向中断控制器11发出中断信号。MPU2根据中断信号，进行中断管理，通过总线改变电源管理IC3的寄存器9的系统IO电压配置，从而改变移动终端系统的IO电压，从正常的电压VL到高电压VH或者是从高电压VH到正常电压VL。其中，在移动终端的系统初始化过程中注册两类IO端口中断子程序，分别响应USB外设接入中断或移除中断。

通过VBUS信号中断方式进行移动终端系统IO端口的电压动态管理方法，包括以下：

外接端口5接入USB外设或USB外设移除时，USB控制器6向中断控制器发出中断信号；

中断控制器11根据预先注册的中断子程序响应USB控制器6产生的中断信号，并判断USB控制器的状态变化的类型，确定是USB外设接入或USB外设移除；

根据上一步的判断，如果是接入了USB外设引起的中断，则MPU通过总线改变电源管理IC的寄存器9的系统IO电压配置从而改变移动终端系统的IO电压，由电源管理IC3将移动终端系统的IO电压由VL升高为VH；如判断是移除了USB外设，则将系统IO电压由高电压VH降低为正常的VL。

另外，当外接端口5有高电压USB外设PC接入时，电源管理IC3的充电电路8对电池4进行充电。外接端口5有连接线与电源管理IC3的充电电路8连接。当电池4充满，电源管理IC3自动停止进行充电。

实施例2

如图3所示，本发明的移动终端电压动态管理系统的MPU2包括一定时器13，该定时器13可重复一定的时间周期进行重复计时。另外，USB控制器6包括一状态寄存器10，该状态寄存器10反映外接端口5接入USB外设的状态。本实施例的移动终端电压动态管理系统在系统初始化过程中启动定时器13，例如定时间隔可设为100ms，每隔这样的时间间隔，微控制器MPU2定时读取USB控制器6的状态寄存器10的状态信息，判断是否有USB外设接入外接端口；或者USB外设从外接端口拔出。因为100MS的时间间隔一般小于外设接入或移除所需的动作时间，所以一般可认为系统IO电压的调整与外接端口接入/移除的状态变化是同步进行。

本实施例通过轮询USB控制器状态的方式进行IO端口的电压动态管理方法，包括以下：

MPU2每隔一定的时间间隔(如100MS)读取USB控制器6的状态寄存器10，判断该寄存器10的状态信息是否有变化；

如果寄存器10的状态信息没有变化，则继续保持系统的电源管理IC的IO电压，并等待定时器的下个定时周期继续读取USB控制器的寄存器10的信息；

如果寄存器10的状态信息有变化，判断是外设接入还是外设移除引起：如果是USB接入，则MPU2通总线改变电源管理IC的寄存器9的系统IO电压的配置，将系统的IO电压由正常状态的VL升高为VH；如果是USB外设移除，则MPU2通过总线改变电源管理IC的寄存器9的系统IO电压的配置，将系统的IO电压由高电压VH恢复为正常状态VL。

另外，当外接端口有高电压有源外设接入时，电源管理IC3的充电电路8对电池4进行充电。外接端口5有连接线与电源管理IC3的充电电路连接。当电池4充满，电源管理IC自动停止进行充电。

实施例3

如图4所示，本发明的移动终端电压动态管理系统，其中MPU2包括一中断控制器11，该中断控制器11可响应外部接口接入USB外设或者移除USB外设时电源管理IC3的状态寄存器变化引起的中断，其中该中断控制器11中在系统初始化程中注册入由外接端口5接入USB外设或移除USB外设产生的中断。

具体的，当外接端口5接入USB外设时及USB外设移除时，由于外接端口与电源管理IC间的连线传输相应的信号，使得电源管理IC3向中断控制器11发出中断信号。

根据中断信号的类型，微控制器MPU2通过总线改变电源管理IC3的寄存器9的IO电压配置信息；电源管理IC3根据修改的电压配置向MPU输出IO电压。具体的说，当外接端口插入高电压USB外设时，系统地IO电压随之由正常的电压VL升高到VH，以符合USB2.0协议的要求；而当该高电压的USB外设使用完毕后移除时，系统的IO电压从高电压VH恢复到正常的VL。

本实施例的电源管理IC中断方式，其流程包括以下：

外接端口接入外设时，电源管理IC向MPU的中断控制器11发出中断信号；其中，中断控制器11的中断处理子程序由本发明的移动终端系统在初始化过程中注册在系统中；

MPU根据中断的类型，通过总线改变电源管理IC的寄存器9的IO电压配置信息；电源管理IC根据修改后的寄存器9的IO电压配置信息输出系统IO电压，即从正常的VL升到高电压VH或者从VH恢复到正常的VL。

实施例4

如图5所示，本发明的移动终端电压动态管理系统，其中MPU2包括一定时器13，该定时器13可重复一定的时间周期进行重复计时。另外，电源管理IC3具有一寄存器7，该寄存器7的状态信息反映外接端口5接入或移除USB外设的状态。

移动终端电压动态管理系统1在系统初始化过程中启动定时器13，例如定时间隔可设为100ms，每隔这样的时间间隔，微控制器MPU2定时读取电源管理IC3的状态寄存器7的状态信息，判断是否有USB外设接入外接端口或者USB外设从外接端口拔出。

其中，当外接端口接入USB外设或USB外设从外接端口移除时，电源管理IC的状态寄存器7的状态信息发生变化。微控制器(MPU)2读取到寄存器7的状态信息有改变，根据状态信息改变的类型，确定移动终端系统的IO电压由正常的VL升到高电压的VH或者是将高电压的VH恢复到正常的VL。

具体的，微控制器通MPU过总线向电源管理IC发出改变系统IO电压的操作命令。该命令改变电源管理IC的系统IO电压输出的参数，即改变寄存器9的配置信息，从而改变向MPU输出的系统IO电压。

本实施例通过轮询电源管理IC的寄存器7的方式实现动态的配置系统IO电压，其流程包括以下的步骤：

启动定时器13，该定时器13在系统初始化过程中设定间隔时间例如100ms，每隔这样的时间间隔，MPU2通过总线读取电源管理IC的寄存器7的状态信息；

微控制器MPU2判断USB状态是否发生了改变，如果确定外接端口5的接入状态发生了变化是从“无”到“有”，则通过总线配置电源管理IC的寄存器9的系统IO输出电压参数，从而调整系统的IO电压，将电压由正常的VL升到高电压的VH；如果确定接入状态发生变化是由“有”回“无”，则通过总线配置电源管理IC的寄存器9的系统IO输出电压参数，调整系统IO电压，将电压由高电压的VH降低到正常的VL；如果确定状态没有发生变化，则维持系统的IO电压。

在本发明中，当接入和移除USB时，可以控制IO电压在3.0V-3.3V之间切换，但是也可以是在其他电压之间切换。本发明的移动终端电压动态管理系统及方法可以使移动终端的IO接口电压随USB或外设的接入状况而动态的改变，从而既使得系统符合USB或外设的高电压要求也降低了系统的负荷，可以延长系统的使用寿命和电池的待机时间，具有很好的适应性。

Claims (14)

1.一种移动终端电压动态管理系统，用于根据外设或USB的接入及移除状态，动态的改变系统的IO电压，包括：

微处理器；

电池，用于向移动终端系统提供提电源；

电源管理IC，用于输出并管理移动终端系统各部分的工作电压，与电池连接；

外接端口，用于接入外设或连接到USB；

其中，当所述微处理器探测到外设或USB接入所述外接端口时，将电源管理IC提供的IO电压从第一电压升高至第二电压；

当所述微处理器探测到外设或USB从所述外接端口移除时，将电源管理IC提供的IO电压从第二电压降低至第一电压。

2.如权利要求1所述的移动终端电压动态管理系统，特征在于所述第一电压为低电压，所述第二电压为高电压。

3.如权利要求2所述的移动终端电压动态管理系统，特征在于所述微处理器包括一中断控制器，其用于响应由微处理器或电源管理IC发出的中断请求，并根据中断请求的类型判断外设或USB的插入和移除。

4.如权利要求2所述的移动终端电压动态管理系统，特征在于所述的电源管理IC包括一寄存器，用于存储外设或USB接入及移除的状态信息。

5.如权利要求4所述的移动终端电压动态管理系统，特征在于所述的微处理器包括包括一寄存器，用于存储外设或USB接入及移除的状态信息。

6.如权利要求5所述的移动终端电压动态管理系统，特征在于所述微处理器包括一定时器，该微处理器依照定时器的定时，轮询微处理器或电源管理IC的寄存器状态，并根据寄存器的状态，判断外设或USB的插入和移除。

7.如权利要求1-6任一项所述的移动终端电压动态管理系统，特征在于所述电源管理IC包括与外接端口和电源连接的充电电路，当所述外设为高电压有源外设时，该充电电路对电池进行充电。

8.如权利要求7所述的移动终端电压动态管理系统，特征在于所述的电源管理IC包括一寄存器，用于存储系统的IO电压配置信息，并且该系统IO电压配置信息可被微处理器修改。

9.一种移动终端电压动态管理方法，包括以下步骤：

步骤一：探测外接端口的外设或USB的插入和移除，当探测到外设或USB的插入时，进行至步骤二，当探测到外设或USB的移除时，进行至步骤三；

步骤二，将外接端口的IO电压从第一电压升高至第二电压；

步骤三，将外接端口的IO电压从第二电压降低至第一电压。

10.如权利要求9所述的方法，其中，

所述第一电压为低电压，所述第二电压为高电压。

11.如权利要求10所述的方法，其中，

在步骤一中，移动终端的微处理器根据外接端口的状态变化向中断控制器发出中断请求，以及中断控制器根据中断请求的类型，判断外设或USB插入和移除。

12.如权利要求10所述的方法，其中，

在步骤一中，微处理器每隔一定的时间间隔读取微处理器的寄存器的状态信息，判断该状态信息有否改变，如有改变则根据寄存器的状态信息改变的类型，来判断外设或USB插入和移除，该寄存器存储有外设或USB接入及移除的状态信息。

13.如权利要求10所述的方法，其中，

在步骤一中，移动终端的电源管理IC根据外接端口的状态变化向中断控制器发出中断请求；中断控制器根据中断请求的类型，判断外设或USB插入和移除。

14.如权利要求10所述的方法，其中，

在步骤一中，微处理器每隔一定的时间间隔读取电源管理IC的寄存器状态信息，判断该状态信息有否改变，如有改变则根据寄存器的状态信息改变的类型，来判断外设或USB插入和移除，该寄存器存储有外设或USB接入及移除的状态信息。

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