DE69333222T2 - Verfahren und vorrichtung zur reduzierung des leistungsverbrauchs in einem öffentlichem fernsprechgerät - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur reduzierung des leistungsverbrauchs in einem öffentlichem fernsprechgerät Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von elektrischen Geräten mit Mikroprozessoren und insbesondere ein Verfahren sowie eine Vorrichtung, deren mittleren elektrischen Energieverbrauch zu verringern.
  • Bei bestimmten elektrischen Geräten ist die Notwendigkeit, den elektrischen Energieverbrauch auf einen minimalen Wert zu begrenzen, sehr wichtig. Dies trifft insbesondere auf öffentliche Fernsprechstellen zu. Diese werden nämlich allgemein über die Telefonleitung versorgt, und die erlaubte elektrische Energie, die für den Betrieb entnommen werden kann, ist sehr begrenzt.
  • Das Problem wird in dem Ausmaß heikler, als die öffentlichen Fernsprechstellen immer weiter vervollkommnet werden.
  • Das Dokument EP-A-0 275 566 beschreibt ein Verfahren, um den elektrischen Verbrauch einer öffentlichen Fernsprechstelle zu verringern, in der die Steueranlage einen Mikroprozessor enthält. Bei diesem Verfahren wird die Grundzyklenfrequenz des Systems, die von Außen gesteuert wird, durch ein zu einem gegebenen Zeitpunkt intern erzeugtes Unterbrechungssignal vom Mikroprozessor unterbrochen und zu einem späteren Zeitpunkt durch ein extern erzeugtes Wiederherstellungssignal wieder hergestellt, wobei das Wiederherstellungssignal von einem Steuertakt abgeleitet ist, dessen Frequenz im Vergleich zur Grundzyklenfrequenz des Systems niedrig ist. Dieses Verfahren weist die folgenden Nachteile auf:
    • – das System funktioniert nur bei einer einzigen Frequenz, nämlich der des Systemtakts. Der Steuertakt schaltet den Systemtakt lediglich ein oder aus. Während der Zeit, die ein solches Ausschalten vom folgenden Einschalten trennt, ist der Mikroprozessor lahmgelegt und nicht in der Lage, Unterbrechungssignale oder Äußere Bedingungen zu erkennen, auf die er normalerweise reagieren müsste;
    • – der Mikroprozessor kann nicht die Zeit verwalten, da der Systemtakt vorübergehend unterbrochen wird;
    • – es ist leicht ersichtlich, dass die realisierbare Energieeinsparung im besten Fall 50% nicht übersteigen kann.
  • Das Dokument EP-A-0 391 543 beschreibt einen Mikroprozessoren-Taktgeber für eine öffentliche Fernsprechstelle, in der ein Peripheriegerät des Mikroprozessors zugleich mit der Beschleunigung des Taktsignals ein Unterbrechungssignal schickt, wenn ein Datenpaket von der Fernsprechzentrale empfangen wird. Das Unterbrechungssignal wird mit Hilfe des beschleunigten Taktsignals verarbeitet, um die Ansprechverzögerung des Systems zu verringern, wodurch es möglich wird, die normale Taktfrequenz zu verringern, um Energie zu sparen. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, sich übermäßig auf das Peripheriegerät des Mikroprozessors zu verlassen.
  • In diesem Dokument wird angenommen, dass der Mikroprozessor der hauptsächliche Energieverbraucher ist, und man begnügt sich damit, seinen Verbrauch zu verringern, ohne sich mit dem des Peripheriegeräts zu befassen, der ebenfalls bedeutend sein kann. Der Gesamtverbrauch der Anlage wird daher nicht genügend verringert.
  • Verfahren sind zum Beispiel aus dem Europäischen Patent Nr. EP-A-0 155 126 bekannt, in denen ein Oszillator für den Betrieb des Mikroprozessors erforderliche Taktimpulse liefert und wo ein erwartetes Äußeres Ereignis oder Unterbrechungssignal wie zum Beispiel der Einwurf eines Geldstücks in den entsprechenden Schlitz einer öffentlichen Fernsprechstelle ein Teilsystem der Anlage, nämlich das System der Erkennung und Bewertung der Geldstücke, veranlasst, vom Inaktivitäts- in den aktiven Zustand überzugehen.
  • In diesen Verfahren bleibt aber die Kontrolle des elektrischen Verbrauchs des Mikroprozessors rudimentär. Im Inaktivzustand wird der Mikroprozessor weiter mit der normalen Frequenz gespeist, was einen noch verhältnismäßig hohen elektrischen Energieverbrauch hervorruft.
  • Die EP-A-0 343 528 beschreibt ein System für ein Mobiltelefon, von dem eine erhebliche Verringerung der Energie erwartet werden kann, wenn die Taktfrequenz des Mikroprozessors während inaktiver Phasen unterbrochen wird.
  • Erste Schritte in Richtung auf eine verfeinerte Kontrolle der Frequenz des Mikroprozessors sind in den Dokumenten JP 3104360 , JP 1119155 und JP 59200537 beschrieben worden. Sie bestehen darin, Zustände zu definieren, in denen die Frequenz ihr Maximum haben muss, sowie andere, in denen eine verringerte Frequenz genügen kann. Unter Zustand versteht man einen Zeitraum, der einige Sekunden wie bei der Verarbeitung eines ankommenden Anrufs bis zu einigen Minuten wie bei der Verwendung fortgeschrittener Funktionen des Telefons wie des Telefonverzeichnisses dauern kann. Eine wesentliche Einschränkung liegt bei diesen Lösungen darin, die Verarbeitung von höheren Aufgaben bei der Maximalfrequenz zu verlangen. Man muss auch daran erinnern, dass gerade in diesen Zuständen weitere Verbraucher wie der Münzschlucker, die Beleuchtung von Tasten oder die Anzeige hinzukommen. Aus diesem Grunde gestatten es die vorgeschlagenen Lösungen nicht, die verbrauchte Höchstenergie zu verringern, sie verringern nur die durchschnittliche Energie. Bei einer Telefonleitung ist es aber sehr wohl der Maximalwert, der bestimmend ist.
  • Die nachstehend beschriebene Erfindung gestattet es, bei automatischen Fernsprechstellen, die mit einer Vorrichtung ausgerüstet sind, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben wird, den Energieverbrauch durch die im kennzeichnenden Teil dieses gleichen Anspruchs beschriebenen Mittel noch weiter und sehr beträchtlich herabzusetzen.
  • Die hier vorgeschlagene Lösung beruht auf der Tatsache, dass die Mikroprozessoren elektrische Energie vor allem bei der Kommutierung der Zeitimpulse verbrauchen, die verwendet werden, damit sie funktionieren. Folglich verringert man automatisch den elektrischen Energieverbrauch eines Mikroprozessors, wenn man während seiner Wartezeiten seine Taktfrequenz herabsetzt.
  • Da der Hauptoszillator bei den üblichen Frequenzen von 4 MHz einen nicht vernachlässigbaren Verbrauch aufweist (etwa 1 mA), sieht die Erfindung allgemein ein System von Oszillatoren vor, die dem Zeitverwalter vorangestellt sind, wobei das Ganze in der Lage ist, die dem Mikroprozessor zugeführte Taktfrequenz zu variieren.
  • Das Prinzip besteht darin, die Inaktivität und den Kommutierungsrhythmus zwischen der normalen und der Nebenfrequenz einem Zeitverwalter zu überlassen, der eine feste Zeitbasis umfaßt, deren Frequenz noch weit unterhalb der für den Inaktivzustand des Mikroprozessors gewählten Nebenfrequenz liegt. Die Frequenz dieser festen Zeitbasis hängt von der Nebenfrequenz ab. Wenn die normale Betriebsfrequenz des Mikroprozessors 4 MHz beträgt, ist die typische Nebenfrequenz des Inaktivzustands zum Beispiel 250 kHz, während die Frequenz der festen Zeitbasis zum Beispiel 50 Hz beträgt.
  • Eine erste Leitung verbindet den Verwalter mit dem Mikroprozessor und gestattet es, die Impulse der festen Zeitbasis zu übermitteln.
  • Jedes Mal, wenn ein der Frequenz der festen Zeitbasis entsprechender Impuls über eine zweite Leitung vom Zeitverwalter an den Mikroprozessor übermittelt wird, geht dieser in den aktiven Zustand über und führt eine Anzahl von Kontrollen des Zustands von Peripheriegeräten (Tastatur, Hörerkontakt usw.) aus. Wenn der Mikroprozessor diese Kontrollen beendet hat, befiehlt er gegebenenfalls dem Verwalter über eine dritte Leitung, wieder in den Wartezustand überzugehen.
  • Der Übergang in den aktiven Zustand kann auch durch das Eintreffen eines Unterbrechungssignals bestimmt werden, das seinerseits durch ein Äußeres Ereignis wie Eintreffen eines Gebührenzählimpulses von der Zentrale, Einwurf einer Münze in einen Schlitz, Überwachung der Speisespannungen usw. verursacht wird.
  • Der vom Mikroprozessor an den Verwalter übermittelte Befehl hängt von der Aktivität dieses Mikroprozessors ab. Er kann beschließen, zu kommutieren oder bei der normalen Frequenz zu bleiben, wenn ein Bedürfnis dafür empfunden wird (zum Beispiel Zeitmessung eines Zeitabschnitts wie der Dauer einer Gebühreneinheit). Wenn die Kontrollen ergeben haben, dass eine Zeitmessung nicht vorliegt, befiehlt der Mikroprozessor dem Verwalter, in den Inaktivzustand überzugehen.
  • In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung lässt der Verwalter die Taktfrequenz diskontinuierlich variieren, d. h. zwischen diskreten Werten. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von einer Ausführungsform, in der von vornherein alle Frequenzwerte zwischen einem Minimum und einem Maximum wählbar sind.
  • In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Frequenz nur zwei Werte annehmen, den Wert der normalen Frequenz des Grundzyklus des Mikroprozessors, normale Frequenz genannt, und einen geringeren Wert, Nebenfrequenz genannt, die gewählt wird, um den elektrischen Verbrauch des Mikroprozessors herabzusetzen, wenn die Bedingungen es gestatten, dass er in den Wartezustand übergeht.
  • In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht das System der Oszillatoren aus einem einzigen Oszillator, der die normale Frequenz liefert, während der Verwalter aus einem Frequenzteiler besteht.
  • In einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht das System von Oszillatoren aus zwei Oszillatoren, wobei der eine, Hauptoszillator genannt, die normale Frequenz liefert, während der andere, Nebenoszillator genannt, die Nebenfrequenz liefert. Der Verwalter schaltet die Speisung des Hauptoszillators ab, wenn der Nebenoszillator, der die Nebenfrequenz erzeugt, die niedriger als die normale Frequenz ist, vom Verwalter ausgewählt wird. Die einzigen Signale, die auf der zweiten Leitung weiter vorliegen, sind die durch den Nebenoszillator erzeugten.
  • In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung beträgt die normale Frequenz 4 MHz und die Nebenfrequenz 250 kHz. Im Falle eines Frequenzteilers ist diese Nebenfrequenz nur die vom Verwalter durch 16 geteilte normale Frequenz.
  • Weitere Vorteile der Erfindung werden hierunter in der eingehenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung hervortreten, die aus den 1 bis 4 besteht, in denen
  • 1 ein Blockdiagramm darstellt, das schematisch die Wirkungsweise des Verfahrens aufzeigt, das mit einem Frequenzteiler arbeitet;
  • 1a das gleiche Blockdiagramm im Falle eines Systems von Oszillatoren darstellt, das aus zwei Oszillatoren besteht;
  • 2 ein Flussdiagramm des Arbeitsprozesses des Zeitverwalters 2 darstellt;
  • 3 ein Blockdiagramm des Zeitverwalters 2 der 1 im Falle eines einzigen Oszillators mit Frequenzteilung darstellt;
  • 4 schematisch die Anordnung der Logikkreise 5 der 1 sowie der Zentraleinheit des Mikroprozessors 4 und der diese Elemente physisch verbindenden Schienen darstellt.
  • In der 1 wird durch
    • – Rechteck 1 der Oszillator;
    • – Rechteck 2 der Zeitverwalter;
    • – Rechteck 4 der Mikroprozessor;
    • – Rechteck 5 die Gesamtheit der Schaltkreise dargestellt, die durch den Mikroprozessor 4 gesteuert werden, wenn er aktiv ist.
  • Eine erste Leitung 3 verbindet die im Verwalter 2 enthaltene feste Zeitbasis mit dem Mikroprozessor 4. Sie leitet die Signale der festen Zeitbasis, deren Frequenz über einen Frequenzteiler von der Nebenfrequenz abhängt, der diese Frequenz durch den Wert P teilt (3), vom Verwalter 2 zum Mikroprozessor 4. Diese Frequenz der festen Zeitbasis wird viel niedriger gewählt als der minimale Wert einer Taktfrequenz, die über eine zweite Leitung 6 zwischen dem Verwalter 2 und dem Mikroprozessor 4 befördert wird. Diese Taktfrequenz wird wie folgt zugleich durch den Verwalter 2 und durch den Mikroprozessor 4 bestimmt:
    • – der Mikroprozessor 4 führt jedesmal, wenn er über die erste Leitung 3 einen Impuls von der festen Zeitbasis empfängt, einen Komplex von Kontrollen durch. Am Ende dieses Komplexes von Kontrollen wird vom Mikroprozessor 4 ein für den Verwalter 2 bestimmter Befehl erzeugt und über eine dritte Leitung 7 befördert, die in 1 mit einem nach links gerichteten Pfeil versehen ist;
    • – dieser Befehl wird durch den Verwalter 2 interpretiert, der die Taktfrequenz der über die zweite Leitung 6 zum Mikroprozessor 4 beförderten Zeitimpulse entsprechend variieren lässt.
  • Die Optimierung der Taktfrequenz durch ununterbrochene Wechselwirkung zwischen dem Verwalter 2 und dem Mikroprozessor 4 gestattet ihrerseits, den Energieverbrauch des Mikroprozessors 4 und damit der Sprechstelle auf ein Minimum herabzusetzen.
  • Die durch den Mikroprozessor 4 in seinem aktiven Zustand gesteuerten Schaltkreise 5 sind über einen Adressenbus 15, der an sich bekannt ist, mit dem Mikroprozessor verbunden.
  • Die Rückkehr zur normalen Frequenz der Zeitimpulse, bei der der Mikroprozessor 4 seine normale Aktivität wieder aufnehmen, das heißt, Programmzeitverwaltung ausüben kann, erfolgt:
    • – entweder vermittels der Zeitbasis, deren Signale über die erste Leitung 3 an den Mikroprozessor 4 übermittelt werden, der so periodisch dem Verwalter 2 über die dritte Leitung 7 befiehlt, zur normalen Frequenz der Zeitimpulse zurückzukehren,
    • – oder automatisch in bekannter Weise bei Feststellung eines jeglichen Unterbrechungssignals, also zum Beispiel durch ein Gebührensignal, den Einwurf einer Münze in den Apparat, das Drücken einer Taste auf der Tastatur, das Abnehmen oder Einhängen des Hörers oder durch irgendeinen in 1 nicht dargestellten Befehl. Der Verwalter 2 empfängt vom Adressenbus 15 (3) des Mikroprozessors 4 die Adressen A0 bis A15, wodurch es ihm gestattet wird, dank des Komparators 12 die Unterbrechungssignale automatisch zu erkennen und bei Erkennen derselben ohne Hilfe der dritten Leitung 7 zur normalen Frequenz zu kommutieren. Aus diesem Grunde reagiert der Mikroprozessor 4 auf Unterbrechungssignale mit der normalen Frequenz, was bewirkt, dass die Leistung nicht vermindert ist. Während des verbleibenden Teils der 20 ms (im Falle, wenn die Frequenz der festen Zeitbasis 50 Hz beträgt) arbeitet der Mikroprozessor bei der geringeren Nebenfrequenz.
  • 1a stellt ein Blockdiagramm für die Ausführungsform der Erfindung dar, in der ein aus zwei Oszillatoren bestehendes System von Oszillatoren eingesetzt wird:
    • – einem Hauptoszillator 1, der eine hohe Frequenz liefert, die normal genannt wird;
    • – einem Nebenoszillator 1', der eine niedrige Frequenz liefert, die Nebenfrequenz genannt wird.
  • Wenn die bei der Sprechstelle vorherrschenden Bedingungen es gestatten, dass der Mikroprozessor 4 in den Wartezustand versetzt wird, übermittelt dieser über die dritte Leitung 7 dem Verwalter 2 den Befehl zum Versetzen in den Wartezustand. Über die Leitung 8, die in dieser Ausführungsform der Erfindung, wie sie in 1a dargestellt wird, nicht erscheint, schickt der Verwalter 2 einen Ausschaltbefehl an den Hauptoszillator 1. Dieser wird dann abgeschaltet, und die einzigen zum Verwalter gelangenden Impulse sind die Nebenfrequenzimpulse, die über die zweite Leitung 6 an den Mikroprozessor übermittelt werden, sowie die Impulse der festen Zeitbasis, die über die erste Leitung 3 an den Mikroprozessor 4 übermittelt werden.
  • 2 stellt ein Flussdiagramm dar, das den Prozess schildert, demzufolge der Verwalter 2 nach einem Unterbrechungssignal zur normalen Frequenz übergeht und in der Folge versucht, zur Nebenfrequenz zurückzukehren und Einsparungen elektrischer Energie zu erzeugen.
  • Dieses Flussdiagramm, das von oben nach unten zu lesen ist, umfaßt die folgenden Schritte:
    • – Schritt A bezeichnet einen Wartezustand des Mikroprozessors 4 entweder bei der normalen oder der Nebenfrequenz.
    • – Schritt B bezeichnet das Auftreten eines äußeren Unterbrechungssignals, das vom zufallsbedingten Typ ist.
    • – Schritt C, der eine Alternative zu Schritt B darstellt, aber das gleiche Ergebnis liefert, nämlich den Übergang zu normaler Frequenz, bezeichnet einen internen Softwarevorgang im Verwalter 2, das heißt, ein internes Unterbrechungssignal, das entweder durch die feste Zeitbasis des Verwalters Order durch den Abschluss der gewöhnlich als Timers (Zeitgeber) bezeichneten Unterzyklen des Mikroprozessors hervorgerufen wird.
  • In diesen beiden Fällen erfolgt der Übergang zur normalen Frequenz automatisch durch den Verwalter 2, indem entweder ein äusseres oder ein inneres Unterbrechungssignal erkannt wird.
    • – Schritt D bezeichnet den Übergang zur oder die Aufrechterhaltung der normalen Frequenz.
    • – Schritt E bezeichnet einen Zustand, in dem der Mikroprozessor 4 mindestens einen Zyklus von Kontrollen ausführt. Dieser Zyklus kann nur unter guten Bedingungen ausgeführt werden, wenn die Frequenz normal ist. Er kann die Ingangsetzung von Zeitgebern des Mikroprozessors 4 umfassen, die unbedingt bei der normalen Frequenz arbeiten müssen, bis sie jeweils abgelaufen sind, damit die Folge der Arbeitsschritte richtig ausgeführt wird.
    • – Schritt F stellt nach einem Arbeitszyklus des Mikroprozessors 4 eine innere Routine des Mikroprozessors 4 dar, die prüft, ob die verschiedenen Zeitgeber abgelaufen sind oder nicht.
    • – Schritt G stellt den Weg dar, den der Prozess nimmt, wenn der vorausgehende Test ein positives Ergebnis hatte: nachdem alle Zeitgeber abgelaufen sind, kann der Mikroprozessor 4 in den Wartezustand und die Taktfrequenz zur Nebenfrequenz übergehen. Dieser Übergang zur Nebenfrequenz erfolgt durch Übermittlung eines Befehls an den anwendungsspezifischen Schaltkreis, gemeinhin ASIC genannt, in den der Verwalter 2 integriert ist, damit die Zahl der integrierten Schaltkreise verringert werden kann.
    • – Schritt H stellt den Weg dar, den der Prozess nimmt, wenn der Test des Schritts F ein negatives Ergebnis lieferte: zumindest einer der Zeitgeber ist nicht abgelaufen, der Mikroprozessor 4 darf nicht in den Wartezustand versetzt werden, folglich muss man die normale Frequenz aufrechterhalten.
    • – wenn Schritte G oder N ausgeführt worden sind, wird der Prozess mit Schritt A wieder aufgenommen.
  • 3 stellt ein Blockdiagramm des Zeitverwalters 2 dar, der im Falle eines einzigen Oszillators einen Frequenzteiler enthält. Dieser Verwalter 2 ist Teil des als ASIC bezeichneten anwendungsspezifischen Schaltkreises. Der Oszillator 1 ist über den Punkt CKIN mit dem Verwalter 2 verbunden und liefert im vorliegenden Beispiel eine feste Frequenz von 4 MHz. Der Mikroprozessor 4 ist über die zweite Leitung 6, die am Punkt CKOUT endet, mit dem Verwalter 2 verbunden. Zwischen diesen beiden Punkten umfaßt der Verwalter in dieser Ausführungsform der Erfindung einen Frequenzteiler 11 zur Teilung durch eine Potenz N von 2, wobei N eventuell variieren kann. Der Höchstwert von N ist durch die niedrigste Frequenz bestimmt, bei der der Mikroprozessor 4 normal arbeiten kann. Die Auswahl zwischen den beiden Frequenzen erfolgt entweder über die dritte Leitung 7 (die den hiernach mit SPEED bezeichneten Befehl befördert) oder durch Erkennen eines Unterbrechungssignals vermittels eines Komparators 12, der an die Adressen A0 bis A15 des Adressenbusses 15 angeschlossen ist. Die Referenz 13 stellt eine ODER-Funktion dar, die einerseits aus einem Flipflop vom Typ D besteht, der synchron mit der Ausführung der internen Befehle des Mikroprozessors 4 den Zustand des Komparators 12 speichert (Ankunft eines Unterbrechungssignals), und andererseits aus dem spezifischen Befehl des Mikroprozessors 4 (Leitung 7), wobei diese beiden Bedingungen die Stellung des Kommutators 14 und somit die über die Leitung 6 beförderte Frequenz bestimmten.
  • Die ODER-Funktion wirkt im einzelnen wie im nachfolgenden Abschnitt dargestellt, worin 1 den positiven Zustand und 0 den negativen Zustand bezeichnet:
    • – wenn sich der Adressenbus 15 bei 1 und SPEED ebenfalls bei 1 befindet, ist das Ergebnis auch 1;
    • – wenn sich der Adressenbus 15 bei 1 und SPEED bei 0 befindet, ist das Ergebnis 1;
    • – wenn sich der Adressenbus 15 bei 0 und SPEED bei 1 befindet, ist das Ergebnis 1;
    • – wenn sich der Adressenbus 15 bei 0 und SPEED bei 0 befindet, ist das Ergebnis 0.
  • Das Erkennen eines Unterbrechungssignals durch den Komparator 12 gestattet es, zur normalen Frequenz überzugehen, ungeachtet des Zustands des Befehls SPEED, der über die dritte Leitung 7 eintrifft. Das Ergebnis dieses Erkennens gelangt zum Kommutator 14 und bestimmt unmittelbar die Frequenz der zweiten Leitung 6, die zum Mikroprozessor 4 führt.
  • Im Vergleich zu einer Ausführungsform, die mit einem Frequenzteiler arbeitet, beträgt im gewählten Beispiel die Frequenz der festen Zeitbasis 20 Millisekunden. Diese feste Zeitbasis ist ebenfalls ein Teil des anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises, ASIC genannt, der in 3 dargestellt ist. Sie umfaßt vor allem zwei kaskadenartig angeordnete Teiler, einer durch 4000 teilend, der andere durch eine ganze Zahl P teilend, die zwischen 1 und 128 variieren kann. Im dargestellten Beispiel wurden eine normale Frequenz des Oszillators von 4 MHz und ein N-Wert von 20 gewählt. Man erhält dann alle 20 ms ein Signal von der festen Zeitbasis, das heißt, eine Frequenz von 50 Hz.
  • Dieser Wert hat den Vorteil, dass die Zeitimpulse verwendet werden können, um die Signale zu erzeugen, die von der Zifferntastatur der Sprechstelle ausgesendet werden, wenn diese eine Telefonnummer aufruft, die durch den Benutzer auf der Tastatur gewählt wurde. Die Tastatursignale werden bei einer Frequenz gebildet, die in den meisten Ländern zwischen einem hohen Wert „HIGH", der einer Periode von 40 ms entspricht, und einem niedrigen Wert „LOW", der einer Periode von 60 ms entspricht, variieren kann. In Frankreich ist allerdings die Verwendung einer Zeitbasis von 16,6 ms erforderlich, um eine Rufnummer zu wählen. Darin liegt der Grund für das Vorhandensein eines Teilers durch P. Der Wert von P wird vor Auslieferung der Sprechstelle eingestellt. Übrigens sind 20 ms der erlaubte Höchstwert, um zu vermeiden, dass das System der Erkennung von in den Zahlschlitz der Sprechstelle eingeworfenen Münzen keine Münzen verpasst, die direkt hintereinander eingeworfen wurden.
  • Die Wahl der Frequenz von 250 kHz ist an die Eigenschaften des verwendeten Mikroprozessors 4 gebunden. Es ist die niedrigste Frequenz, die eine gefahrlose Arbeit ermöglicht.
  • Die Telefonleitung liefert ungefähr 150 mW. Je tiefer die verwendeten Frequenzen oder, umgekehrt, je länger die Perioden, desto energiesparender ist der intelligente Teil der Sprechstelle und desto mehr Energie kann dafür gespeichert werden, um zum Beispiel die Magnete des Münzwählers zu betätigen.
  • 4 zeigt für das vorliegende Ausführungsbeispiel schematisch die Anordnung der Logikkreise 5 der 1 auf der Logikkarte der Sprechstelle zusammen mit der Verbindung der verschiedenen Bauteile über den Adressenbus 15, der durch breite Pfeile dargestellt wird. Selbstverständlich können auch die dünnen Pfeile mehrere Leiter bzw. allgemeiner mehrere Mittel zur Signalübermittlung umfassen, zum Beispiel durch Multiplexen.
  • Der Adressenbus 15 verbindet das Modem (Modulator-Demodulator bedeutend), das RTC (Real Time Clock, d. h. Echtzeituhr bedeutend), den DTMF- (Dual Tone Multi Frequency, d. h. Zweiton-Mehrfrequenzenwählverfahren bedeutend) Sender und -Empfänger, die GPU (Central Processing Unit, d. h. Zentrale Verarbeitungseinheit bedeutend), den Speicher M und die 12C-Schnittstelle. Der Adressenbus 15 oder Verkehrsweg umfaßt die höherwertigen Adressen A8 bis A15 und die niedrigerwertigen Adressen A0 bis A7, die aus einem (nicht dargestellten) Demultiplexer kommen. Jedem Unterbrechungssignal entspricht eine Adresse, wodurch es insbesondere dem Verwalter 2 ermöglicht wird, zur normalen Frequenz überzugehen, wenn eine einem Unterbrechungssignal entsprechende Adresse auf dem Adressenbus 15 erscheint.
  • Bei einem Mikroprozessor 4, der bei Zeitimpulsen von 4 MHz im Mittel 3 mA verbraucht, dürfte bei einer auf 250 kHz verminderten Frequenz dieser Strom auf Werte zwischen 0,5 und 1 mA absinken.
  • Während der 20 ms, die zwei Signale der festen Zeitbasis voneinander trennen, liegt ein Verbrauch von 3 mA während 5 ms vor, während ein Verbrauch von 0,5 mA während der übrigen 15 ms vorliegt. Dies ergibt einen mittleren Verbrauch von 1,12 mA, somit ein Verhältnis von 0,37. Dies stellt eine Ersparnis von 63% dar; im Mittel kann diese Ersparnis zwischen 40 und 65% variieren.
  • Eine zusätzliche Verminderung der Frequenz auf 10 kHz oder sogar weniger führt zu einer entsprechenden Verminderung der durch den Mikroprozessor 4 verbrauchten elektrischen Energie.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Verminderung des mittleren elektrischen Energieverbrauchs einer Fernsprechstelle mit einem Mikroprozessor (4) sowie ein Verwalter (2), um die an den Mikroprozessor (4) angelegte Taktfrequenz variieren zu können, wobei das Verfahren darin besteht, die an den Mikroprozessor (4) angelegte Frequenz vorübergehend zu verringern, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Mikroprozessor (4) mehrere Male pro Sekunde zwischen Zuständen der Aktivität und Zuständen der Inaktivität kommutiert und bei der Kommutierung in den Inaktivzustand über eine dritte Leitung (7) dem Verwalter (2) die Herabsetzung der Taktfrequenz befiehlt, und dass der Verwalter (2) das Eintreten des Mikroprozessors (4) in einen Zustand der Aktivität aufspürt und die Taktfrequenz des Mikroprozessors (4) auf ihren normalen Wert zurückführt und dem Mikroprozessor (4) über eine erste Leitung (3) einen Impuls der festen Zeitbasis liefert.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommutierung zwischen den Zuständen von Aktivität und den Zuständen von Inaktivität 50mal pro Sekunde erfolgt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufspüren des Eintretens des Mikroprozessors (4) in einen Zustand der Aktivität durch das Erkennen eines Unterbrechungssignals erfolgt.
  4. Vorrichtung zur Verminderung des mittleren elektrischen Energieverbrauchs einer Fernsprechstelle mit einem Mikroprozessor (4), der in der Lage ist, vorübergehend von einem Zustand der Aktivität in einen energiesparenden Zustand der Inaktivität überzugehen, wobei ein System von Oszillatoren (1, 1') die Zeitimpulse liefert, die für den Betrieb des Mikroprozessors (4) erforderlich sind, sowie mit einem Verwalter (2), der dafür eingerichtet ist, die beim Mikroprozessor (4) anlangende Taktfrequenz variieren zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwalter (2) über Mittel verfügt, um den Übergang des Mikroprozessors (4) vom Zustand der Inaktivität in den aktiven Zustand zu erkennen, sowie Mittel, um an den benannten Mikroprozessor (4) die normale Frequenz anzulegen, wie auch Mittel, um dem Mikroprozessor (4) über eine erste Leitung (3) einen Impuls der festen Zeitbasis zu liefern, und dadurch, dass der Mikroprozessor (4) über eine dritte Leitung (7) verfügt, um dem Verwalter (2) den Übergang zur verringerten Frequenz zu befehlen, bevor er sich in den Zustand der Inaktivität begibt.
  5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erkennen des Übergangs des Mikroprozessors (4) vom Zustand der Inaktivität in den aktiven Zustand so eingerichtet sind, dass sie die Ankunft eines Unterbrechungssignals beim Mikroprozessor (4) interpretieren.
  6. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwalter (2) über Mittel verfügt, um die Taktfrequenz in diskontinuierlicher Weise variieren zu lassen.
  7. Vorrichtung gemäß Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwalter (2) ein Oszillatorsystem umfaßt, das aus einem einzigen Oszillator besteht, und dadurch, dass der Verwalter (2) einen Frequenzteiler zur Erzeugung der verringerten Frequenz umfaßt.
  8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Oszillatorsystem zwei Oszillatoren umfaßt, wobei der eine (1), Hauptoszillator genannt, die höhere Frequenz, normale Frequenz genannt, liefert, während der andere (1'), Nebenoszillator genannt, die geringere Frequenz, verminderte Frequenz genannt, liefert, und dass der Verwalter (2) Mittel umfaßt, um den Hauptoszillator (1) auszuschalten, wenn die Nebenfrequenz für den Zustand der Inaktivität genügt, und ihn wieder einzuschalten, wenn die normale Frequenz für die Arbeit des Mikroprozessors (4) erforderlich ist.
  9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die normale Frequenz 4 MHz, die verminderte Frequenz 250 kHz und die Frequenz der festen Zeitbasis 50 Hz beträgt.
DE69333222T 1992-03-12 1993-03-10 Verfahren und vorrichtung zur reduzierung des leistungsverbrauchs in einem öffentlichem fernsprechgerät Expired - Fee Related DE69333222T2 (de)

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CH80592 1992-03-12
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