KR20100017391A - 센서 또는 주파수 소스의 활성화에 의한 주파수 변화의 검출시 저전력 슬립 모드의 전자 디바이스의 인터럽트／웨이크―업 - Google Patents

센서 또는 주파수 소스의 활성화에 의한 주파수 변화의 검출시 저전력 슬립 모드의 전자 디바이스의 인터럽트／웨이크―업 Download PDF

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자차리아스 마디누스 스밋
케이스 커티스
짐 시몬스
제롤드 에스. 제넥
존 차라이스
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마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
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Abstract

전자 디바이스에 연결된 외부 센서의 활성화에 의해 전자 디바이스의 저전력 슬립 모드동안 구동하는 전자 디바이스에서의 저전력 발진기의 주파수가 변할 것이다. 저전력 발진기의 주파수 변화가 검출되면, 전자 디바이스는 저전력 슬립 모드에서 웨이크-업할 것이다. 또한, 외부 주파수 소스로부터의 주파수 변화가 검출되면, 전자 디바이스는 저전력 슬립 모드로부터 웨이크-업할 것이다.

Description

센서 또는 주파수 소스의 활성화에 의한 주파수 변화의 검출시 저전력 슬립 모드의 전자 디바이스의 인터럽트／웨이크―업{INTERRUPT/WAKE-UP OF AN ELECTRONIC DEVICE IN A LOW POWER SLEEP MODE WHEN DETECTING A SENSOR OR FREQUENCY SOURCE ACTIVATED FREQUENCY CHANGE}
본 발명은 센서의 활성화 등의 이벤트에 의해 생긴 주파수 변화를 검출할 수 있는 회로들을 갖는 집적회로 전자 디바이스들(예를 들면, 마이크로컨트롤러들 등) 및 저전력 슬립 모드에 있는 경우의 전자 디바이스의 웨이크-업/인터럽트에 관한 것이다.
종래, 모든 형태의 캐패시티브 감지(예를 들면, 터치 센서들)를 구현하는 모든 전자 디바이스들은 전자 디바이스가 작동 대기상태에 있어야 한다. 이를 위해서는 발생할 감지 이벤트를 기다리는 동안 전자 디바이스에 항상 최대 전력이 인가되어야 한다.
따라서, 전자 디바이스가 저전력 슬립 모드에 있을 때 행해질 수 있는 감지가 필요하며 바람직하게는 이벤트 센서들을 갖는 종래의 디지털 시스템 인프라, 예를 들어 캐패시티브 터치 센서들 또는 비교기들과 연결된 전자 디바이스들을 이용하여 행해질 수 있는 감지가 필요하다. 또한, 주파수 변화 기능적 특성상의 디이프 슬립으로부터의 웨이크-업(또는 인터럽트)도 전자 디바이스에서 바람직하다.
본 발명의 교시에 따르면, 슬립 모드 및/또는 동작 모드에 있는 동안 주파수 변화를 측정하는 능력 및/또는 측정된 신호가 주파수를 바꿀 때 자동적으로 웨이크-업/인터럽트/검출하는 기능을 갖는 시스템, 방법 및 장치가 여기에 개시된다. 주파수 변화는, 그에 한정되지는 않지만, 저항(R), 인덕턴스(L) 및/또는 캐패시턴스(C) 값(들)의 변화를 포함하는 여러 이유들에 기인할 수 있다. 예를 들면, 웨이크-업/인터럽트는 캐패시티브 센서가 터치되거나, 외부 주파수 소스가 주파수를 바꾸는 등의 경우에 발생될 수 있다. 또한, 전자 디바이스에 의한 웨이크-업/인터럽트/검출이, 전자 디바이스에서 실행되는 소프트웨어 프로그램에 의해 파라미터(예를 들면, 주파수, 전압, 카운트 등) 변화를 검출하기 위한 목적으로 파라미터 측정 완료시 일어날 수 있다는 것은 발명의 범위내에 있다.
종래의 워치독 타이머 발진기(들)(또는 대안적으로 디바이스가 저전력 슬립 모드에 있을 때 정상적으로 구동하는 다른 종래의 저전력 발진기들) 및/또는 워치독 카운터를 갖는 전자 디바이스는 디바이스 슬립 동안 주파수 측정을 위한 시간 베이스, 예를 들어 시간 인터벌(들)로서 사용될 수 있다. 워치독 타이머 및/또는 워치독 카운터는 전자 디바이스의 대부분의 회로들이 딥 슬립 저전력 모드에 있을 때 동작할 수 있으며, 따라서 전자 디바이스를 저전력 슬립 모드에서 웨이크-업하는데 사용될 수 있다. 전자 디바이스의 종래의 워치독 회로들이 이 방식으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 저전력 슬립 모드를 갖는 전자 디바이스는, 슬립 모드로 놓일 수 있는 회로들; 상기 회로들에 연결되고, 상기 슬립 모드로 놓일 수 있는 입/출력(I/O); 상기 회로들 및 상기 I/O가 언제 상기 슬립 모드 또는 동작 모드에 있을 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직; 상기 슬립/웨이크-업 로직에 연결된 출력을 갖는 주파수 미분기로서, 상기 출력은 상기 주파수 미분기의 입력에서의 주파수들을 대표하는 출력값들을 제공하는 주파수 미분기; 상기 주파수 미분기의 상기 입력에 연결된 주파수 제어가능 발진기; 및 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결되고, 외부 센서에 연결하기 위한 외부 센서 연결부를 포함하고, 상기 주파수 제어가능 발진기는 상기 외부 센서가 비활성화되었을 때 제1 주파수에 있으며 상기 외부 센서가 활성화되었을 때 제2 주파수에 있고, 상기 주파수 미분기는 상기 제1 주파수를 수신할 때 제1 출력을, 상기 제2 주파수를 수신할 때 제2 출력을 발생시킴으로써, 상기 슬립/웨이크-업 로직은 상기 주파수 미분기 출력이 상기 제1 출력값에 있을 때 상기 회로들 및 상기 I/O를 상기 슬립 모드에서 웨이크업하지 않고, 상기 슬립/웨이크-업 로직은 상기 주파수 미분기 출력이 상기 제2 출력값에 있을 때 상기 회로들 및 상기 I/O를 상기 슬립 모드에서 웨이크업하는 것을 특징으로 한다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 및 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 제2 입력을 갖는 디지털 비교기로서, 상기 디지털 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 제2 입력을 갖는 멀티플렉서; 및 상기 멀티플렉서에 연결된 입력을 갖는 디지털 스케일러로서, 상기 디지털 스케일러의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 스케일러를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 및 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 제2 입력을 갖는 디지털 비교기로서, 상기 디지털 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 제2 입력을 갖는 멀티플렉서; 및 상기 멀티플렉서에 연결된 입력을 갖는 디지털 스케일러로서, 상기 디지털 스케일러의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 스케일러를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 입력을 갖는 주파수-전압 변환기; 기준 전압; 및 상기 주파수-전압 변환기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압 비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 주파수 선택 필터; 및 상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 검출기로서, 상기 주파수 진폭 검출기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 주파수 진폭 검출기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 주파수 선택 필터; 상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 정류기; 기준 전압; 및 상기 주파수 진폭 정류기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 카운터; 상기 카운터에 연결된 주기 타이머; 및 상기 카운터 및 상기 주기 타이머에 연결된 레지스터로서, 상기 레지스터의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 레지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 저전력 슬립 모드에 있을 때 전자 디바이스의 회로들을 웨이크업하기 위한 방법은, 저전력 슬립 모드에 놓일 수 있는 회로들 및 입/출력(I/O)을 제공하는 단계; 상기 회로들 및 I/O가 언제 상기 저전력 슬립 모드 또는 동작 모드에 있는 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직을 제공하는 단계; 서로다른 주파수들을 결정할 수 있는 주파수 미분기를 제공하는 단계; 외부 센서가 활성화되었는지 여부에 따라 제1 및 제2 주파수를 발생시키는 주파수 제어가능 발진기를 제공하는 단계; 상기 주파수 제어가능 발진기가 상기 제1 주파수에서 상기 제2 주파수로 변했다는 것을 상기 주파수 미분기에서 상기 슬립/웨이크-업 로직으로 신호하는 단계; 및 상기 주파수 제어가능 발진기가 상기 제1 주파수에서 상기 제2 주파수로 변했다는 것을 상기 주파수 미분기가 판정한 후 상기 슬립/웨이크-업 로직으로 상기 회로들 및 I/O를 상기 저전력 슬립 모드에서 상기 동작 모드로 웨이크업하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 저전력 슬립 모드를 갖는 전자 디바이스는, 슬립 모드로 놓일 수 있는 회로들; 상기 회로들에 연결되고, 상기 슬립 모드로 놓일 수 있는 입/출력(I/O); 상기 회로들 및 상기 I/O가 언제 상기 슬립 모드 또는 동작 모드에 있을 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직; 상기 슬립/웨이크-업 로직에 연결된 출력을 갖는 주파수 미분기로서, 상기 출력은 상기 주파수 미분기의 입력에서의 주파수들을 대표하는 출력값들을 제공하는 주파수 미분기; 및 상기 주파수 미분기의 상기 입력에 연결되고, 외부 주파수 소스에 연결하기 위한 외부 주파수 소스 연결부를 포함하고, 상기 주파수 미분기 출력은 상기 외부 주파수 소스가 제1 주파수에 있을 때 제1 출력값에 있고, 상기 주파수 미분기 출력은 상기 외부 주파수 소스가 제2 주파수에 있을 때 제2 출력값에 있고, 상기 슬립/웨이크-업 로직은 상기 주파수 미분기 출력이 상기 제1 출력값에 있을 때 상기 회로들 및 상기 I/O를 상기 슬립 모드에서 웨이크업하지 않고, 상기 슬립/웨이크-업 로직은 상기 주파수 미분기 출력이 상기 제2 출력값에 있을 때 상기 회로들 및 상기 I/O를 상기 슬립 모드에서 웨이크업한다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 및 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 제2 입력을 갖는 디지털 비교기로서, 상기 디지털 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 제2 입력을 갖는 멀티플렉서; 및 상기 멀티플렉서에 연결된 입력을 갖는 디지털 스케일러로서, 상기 디지털 스케일러의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 스케일러를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 입력을 갖는 주파수-전압 변환기; 기준 전압; 및 상기 주파수-전압 변환기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압 비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 주파수 선택 필터; 및 상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 검출기로서, 상기 주파수 진폭 검출기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 주파수 진폭 검출기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 주파수 선택 필터; 상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 정류기; 기준 전압; 및 상기 주파수 진폭 정류기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 카운터; 상기 카운터에 연결된 주기 타이머; 및 상기 카운터 및 상기 주기 타이머에 연결된 레지스터로서, 상기 레지스터의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 레지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 저전력 슬립 모드에 있을 때 전자 디바이스의 회로들을 웨이크업하기 위한 방법은, 저전력 슬립 모드에 놓일 수 있는 회로들 및 입/출력(I/O)을 제공하는 단계; 상기 회로들 및 I/O가 언제 상기 저전력 슬립 모드 또는 동작 모드에 있는 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직을 제공하는 단계; 외부 주파수 소스가 언제 제1 주파수에서 제2 주파수로 변하는 지를 판정할 수 있는 주파수 미분기를 제공하는 단계; 상기 외부 주파수 소스가 상기 제1 주파수에서 상기 제2 주파수로 변했다는 것을 상기 주파수 미분기에서 상기 슬립/웨이크-업 로직으로 신호하는 단계; 및 상기 외부 주파수 소스가 상기 제1 주파수에서 상기 제2 주파수로 변했다는 것을 상기 주파수 미분기가 판정한 후 상기 슬립/웨이크-업 로직으로 상기 회로들 및 I/O를 상기 저전력 슬립 모드에서 상기 동작 모드로 웨이크업하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 저전력 슬립 모드를 갖는 전자 디바이스는, 슬립 모드로 놓일 수 있는 회로들; 상기 회로들에 연결되고, 상기 슬립 모드로 놓일 수 있는 입/출력(I/O); 상기 회로들 및 상기 I/O가 언제 상기 슬립 모드 또는 동작 모드에 있을 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직; 상기 회로들에 연결된 출력을 갖는 주파수 미분기로서, 상기 출력은 상기 주파수 미분기의 입력에서의 주파수들을 대표하는 출력값들을 제공하는 주파수 미분기; 상기 주파수 미분기의 상기 입력에 연결된 주파수 제어가능 발진기; 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결되고, 외부 센서에 연결하기 위한 외부 센서 연결부; 및 상기 주파수 제어가능 발진기는 상기 외부 센서가 비활성화되었을 때 제1 주파수에 있으며 상기 외부 센서가 활성화되었을 때 제2 주파수에 있고, 상기 주파수 미분기는 상기 제1 주파수를 수신할 때 제1 출력을, 상기 제2 주파수를 수신할 때 제2 출력을 발생시키고, 상기 슬립/웨이크-업 로직에 연결된 워치독 타이머를 포함하고, 상기 회로들이 상기 주파수 미분기로부터의 상기 출력값들을 샘플링할 수 있도록 상기 워치독 타이머는 일정 시간동안 주기적으로 상기 슬립/웨이크-업 로직이 상기 회로들 및 상기 I/O를 상기 슬립 모드에서 상기 동작 모드로 웨이크업하도록 하고, 현재 출력값 샘플이 이전 출력값 샘플과 다르면 상기 회로들 및 상기 I/O는 상기 동작 모드를 유지한다. 상기 이전 출력값 샘플은 받은 복수의 이전 출력값 샘플들의 평균값을 포함할 수 있다. 상기 회로들 및 출력이 상기 동작 모드에 있는 상기 소정 시간은 상기 회로들 및 상기 I/O가 상기 슬립 모드에 있을 때보다 실질적으로 적은 시간이다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 및 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 제2 입력을 갖는 디지털 비교기로서, 상기 디지털 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 제2 입력을 갖는 멀티플렉서; 및 상기 멀티플렉서에 연결된 입력을 갖는 디지털 스케일러로서, 상기 디지털 스케일러의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 스케일러를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 입력을 갖는 주파수-전압 변환기; 기준 전압; 및 상기 주파수-전압 변환기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압 비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 주파수 선택 필터; 및 상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 검출기로서, 상기 주파수 진폭 검출기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 주파수 진폭 검출기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 주파수 선택 필터; 상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 정류기; 기준 전압; 및 상기 주파수 진폭 정류기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 카운터; 상기 카운터에 연결된 주기 타이머; 및 상기 카운터 및 상기 주기 타이머에 연결된 레지스터로서, 상기 레지스터의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 레지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따르면, 저전력 슬립 모드에 있을 때 전자 디바이스의 회로들을 웨이크업하기 위한 방법은, 저전력 슬립 모드에 놓일 수 있는 회로들 및 입/출력(I/O)을 제공하는 단계; 상기 회로들 및 I/O가 언제 상기 저전력 슬립 모드 또는 동작 모드에 있는 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직을 제공하는 단계; 외부 센서가 활성화되었는지 여부에 따라 제1 및 제2 주파수를 발생시키는 주파수 제어가능 발진기를 제공하는 단계; 서로다른 주파수들을 결정할 수 있는 주파수 미분기를 제공하는 단계; 및 상기 회로들이 상기 주파수 미분기를 샘플링할 수 있도록 상기 회로들 및 I/O를 소정 시간동안 주기적으로 웨이크업하기 위한 워치독 타이머를 제공하는 단계를 포함하고, 현재 주파수 미분기 샘플이 이전 주파수 미분기 샘플과 다르면 상기 회로들 및 상기 I/O는 상기 동작 모드를 유지한다. 이전 주파수 미분기 샘플은 받은 복수의 이전 주파수 미분기 샘플들의 평균값을 포함할 수 있다. 상기 회로들 및 출력이 상기 동작 모드에 있는 상기 소정 시간은 상기 회로들 및 상기 I/O가 상기 슬립 모드에 있을 때보다 실질적으로 적은 시간일 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 저전력 슬립 모드를 갖는 전자 디바이스는, 슬립 모드로 놓일 수 있는 회로들; 상기 회로들에 연결되고, 상기 슬립 모드로 놓일 수 있는 입/출력(I/O); 상기 회로들 및 상기 I/O가 언제 상기 슬립 모드 또는 동작 모드에 있을 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직; 상기 회로들에 연결된 출력을 갖는 주파수 미분기로서, 상기 출력은 상기 주파수 미분기의 입력에서의 주파수들을 대표하는 출력값들을 제공하는 주파수 미분기; 상기 주파수 미분기의 상기 입력에 연결되고, 외부 주파수 소스에 연결하기 위한 외부 주파수 소스 연결부; 및 상기 주파수 미분기 출력은 상기 외부 주파수 소스가 제1 주파수에 있을 때 제1 출력값에 있고, 상기 주파수 미분기 출력은 상기 외부 주파수 소스가 제2 주파수에 있을 때 제2 출력값에 있고, 상기 슬립/웨이크-업 로직에 연결된 워치독 타이머를 포함하고, 상기 회로들이 상기 주파수 미분기로부터의 상기 출력값들을 샘플링할 수 있도록 상기 워치독 타이머는 일정 시간동안 주기적으로 상기 슬립/웨이크-업 로직이 상기 회로들 및 상기 I/O를 상기 슬립 모드에서 상기 동작 모드로 웨이크업하도록 하고, 현재 출력값 샘플이 이전 출력값 샘플과 다르면 상기 회로들 및 상기 I/O는 상기 동작 모드를 유지한다. 상기 이전 주파수 미분기 샘플은 받은 복수의 이전 주파수 미분기 샘플들의 평균값을 포함한다. 상기 회로들 및 출력이 상기 동작 모드에 있는 상기 소정 시간은 상기 회로들 및 상기 I/O가 상기 슬립 모드에 있을 때보다 실질적으로 적은 시간이다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 및 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 주파수 소스 연결부에 연결된 제2 입력을 갖는 디지털 비교기로서, 상기 디지털 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 기준 주파수; 상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 제2 입력을 갖는 멀티플렉서; 및 상기 멀티플렉서에 연결된 입력을 갖는 디지털 스케일러로서, 상기 디지털 스케일러의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 스케일러를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 입력을 갖는 주파수-전압 변환기; 기준 전압; 및 상기 주파수-전압 변환기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압 비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 주파수 선택 필터; 및 상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 검출기로서, 상기 주파수 진폭 검출기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 주파수 진폭 검출기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 주파수 선택 필터; 상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 정류기; 기준 전압; 및 상기 주파수 진폭 정류기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압비교기를 포함할 수 있다. 상기 주파수 미분기는: 상기 외부 주파수 소스 연결부에 연결된 카운터; 상기 카운터에 연결된 주기 타이머; 및 상기 카운터 및 상기 주기 타이머에 연결된 레지스터로서, 상기 레지스터의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 레지스터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 하나의 특징에 따르면, 저전력 슬립 모드에 있을 때 전자 디바이스의 회로들을 웨이크업하기 위한 방법은, 저전력 슬립 모드에 놓일 수 있는 회로들 및 입/출력(I/O)을 제공하는 단계; 상기 회로들 및 I/O가 언제 상기 저전력 슬립 모드 또는 동작 모드에 있는 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직을 제공하는 단계; 외부 주파수 소스가 제1 또는 제2 주파수에 있는지에 따라 제1 또는 제2 출력값을 갖는 주파수 미분기를 제공하는 단계; 및 상기 회로들이 상기 주파수 미분기로부터의 상기 출력값들을 샘플링할 수 있도록 상기 슬립/웨이크-업 로직이 상기 회로들 및 상기 I/O를 상기 슬립 모드에서 상기 동작 모드로 소정 시간동안 주기적으로 웨이크업하도록 하기 위한 워치독 타이머를 제공하는 단계를 포함하고, 현재 출력값 샘플이 이전 출력값 샘플과 다르면 상기 회로들 및 상기 I/O는 상기 동작 모드를 유지한다. 상기 이전 주파수 미분기 샘플은 받은 복수의 이전 주파수 미분기 샘플들의 평균값을 포함할 수 있다. 상기 회로들 및 출력이 상기 동작 모드에 있는 상기 소정 시간은 상기 회로들 및 상기 I/O가 상기 슬립 모드에 있을 때보다 실질적으로 적은 시간일 수 있다.
첨부한 도면과 관련된 다음의 설명을 참조하면 본 발명을 보다 완전히 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 센서의 활성화에 의한 주파수 변화의 검출시 저전력 슬립 모드로부터의 웨이크-업 능력을 갖는 전자 디바이스의 블록도이다.
도 2는 도 1의 주파수 변화 검출회로의 일실시예의 블록도이다.
도 3은 도 1의 주파수 변화 검출회로의 다른 실시예의 블록도이다.
도 4는 도 1의 주파수 변화 검출회로의 또 하나의 실시예의 블록도이다.
도 5는 도 1의 주파수 변화 검출회로의 또 하나의 실시예의 블록도이다.
도 6은 도 1의 주파수 변화 검출회로의 또 하나의 실시예의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 주파수 소스로부터의 주파수 변화 검출시 저전력 슬립 모드로부터의 웨이크-업 능력을 갖는 전자 디바이스의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예의 주파수 미분기를 위한 주파수 카운터의 블록도이다.
본 발명은 다양한 수정물 및 대체 형태가 가능하지만, 특정 실시예들이 도면에 도시되고 여기에 상세히 설명되었다. 하지만, 특정 실시예들의 설명은 본 발명을 여기에 개시된 특정 형태로 한정하려는 것이 아니고, 반대로, 본 발명은 첨부한 청구범위에 의해 한정된 모든 수정물 및 등가물을 포함하려 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 나타내고, 유사한 구성요소는 아래첨자를 달리하여 동일한 부호로 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 센서의 활성화에 의한 주파수 변화 검출시 저전력 슬립 모드로부터의 웨이크-업 능력을 갖는 전자 디바이스의 블록도이다. 전자 디바이스(100)는 예를 들어 배터리에 의해 전원공급되는 경우에 전력 보존을 위하여 저전력 슬립 모드로 놓일 수 있는 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 포함한다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)은 디지털 회로들(116)과, 외부연결부(들)(126)에 연결된 디지털 I/O(122)를 포함한다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)은 아날로그 회로들(118)과, 외부 연결부(들)(124)에 연결된 아날로그 I/O(120)를 더 포함할 수 있다.
전자 디바이스(100)는 슬립/웨이크-업 로직(104), 타이머(들)(114), 주파수 미분기(106), 및 주파수 제어가능 발진기(108)를 더 포함한다. 슬립/웨이크-업 로직(104)은 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)의 슬립/웨이크-업 모드를 제어한다. 슬립/웨이크-업 로직(104)은 주파수 변화 이벤트 검출시 주파수 미분기(106)로부터의 출력(150) 신호와 같은 입력, 예를 들어 인터럽트에 의해 활성화될 수 있다.
슬립/웨이크-업 로직(104)은 타이머(들)(114)로부터의 웨이크-업 신호에 의 해 활성화될 수 있다. 타이머(들)(114)은 일반적으로 많은 전자 디바이스들(100)에서 이용가능한 표준 워치독 타이머(WDT)일 수 있다. 타이머(들)(114)은 전력을 보존하기 위해 전자 디바이스(100)의 매우 낮은 듀티 사이클 웨이크-업이 세트될 수 있다.
전자 디바이스(100)는 집적회로 패키지(도시하지 않음)에 패키징된 적어도 하나의 집적회로 다이를 포함할 수 있다.
주파수 제어가능 발진기(108)는 외부 센서 연결부(112)를 통해 외부 센서(110)에 연결된다. 외부 센서(110)는 대상, 예를 들어 푸시 버튼 또는 터치 패드를 활성화시키는 사람 손이 근접한 경우에 그 캐패시턴스 값을 바꾸는 캐패시티브 센서일 수 있지만, 그에 한정되지는 않는다. 외부 센서(110)는 주파수 제어가능 발진기(108)의 회로를 결정하는 주파수의 일부이기 때문에, 외부 센서(110)의 활성화는 주파수 제어가능 발진기(108)의 주파수를 바꿀 것이다. 이 주파수 변화는 주파수 미분기(106)에 의해 검출되며, 주파수 변화 검출시 주파수 미분기(106)는 (신호 라인(150)으로 나타낸 바와 같이) 슬립/웨이크-업 로직(104)이 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 저전력 딥 슬립 모드에서 웨이크-업하도록 할 것이다.
또한 또는 대안적으로, 타이머(들)(114)은 (신호 라인(154)으로 나타낸 바와 같이) 슬립/웨이크-업 로직(104)이 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 저전력 딥 슬립 모드에서 웨이크-업하도록 할 수 있다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 동작중이면, 마지막 샘플을 받고 및/또는 이전 샘플들의 이동 평균을 받기 때문에 주파수 미분기(106)로부터의 출력(152)은 주파수 변화가 일어 났는지를 판정하기 위해 디지털 회로들(116) 또는 아날로그 회로들(118)에 의해 샘플링될 수 있다. 그리고 나서, 디지털 회로들(116), 예를 들어 디지털 프로세서에서 실행되는 소프트웨어/펌웨어 프로그램으로 비교가 이루어질 수 있다. 디지털 회로들(116)에서 실행되는 프로그램은 주파수 미분기(106)보다 미세한 주파수 미분 분해능을 가질 수 있으며, 따라서 작은 주파수 변화 감지, 예를 들어 외부 센서 파라미터의 작은 변화는 두드러진 활성화, 예를 들어 실제 물리적인 접촉 이전에 손가락이 캐패시티브 터치 센서에 접근하는 것을 나타낸다.
주파수 미분기(106)는 서로다른 입력 주파수를 위한 서로다른 아날로그(도 4,5,6 참조) 또는 디지털(도 2,3,7,8 참조) 출력을 갖는 주파수 미분기를 포함할 수 있다. 주파수 미분기(106)로부터의 출력 값의 소정 변화시, 슬립/웨이크-업 로직(104)은 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 웨이크-업하도록 변경될 수 있다. 상기한 바와 같이, 타이머(들)(114)은 슬립/웨이크-업 로직(104)으로의 웨이크-업 신호(예를 들면, 인터럽트)를 초기화하는데 사용되고, 그리고 나서 주파수 미분기(106)로부터 검출된 주파수 출력 정보의 현재 샘플은 검출된 주파수 출력 정보의 현재 샘플이 지난 샘플과 충분히 다른 지에 대하여 디지털 회로들(116)에 의해 판정되어 발생할 프로그램된 이벤트, 예를 들어 외부 센서(110) 자극에 대한 반응을 만든다.
주파수 미분기(106) 및/또는 주파수 제어가능 발진기(108)는 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 딥 슬립 모드에 있을지 여부를 동작시키는 전자 디바이스(100)내의 종래 회로들로 구성될 수 있다는 것은 본 발명의 범위내에 있다. 딥 슬립 모드의 안 또는 밖에서의 동작을 바꾸지 않는 일부 회로들은 워치독 타이머(WDT) 발진기 및/또는 워치독 카운터일 수 있다. 이들 워치독 회로들은 종래 전자 디바이스들에서 쉽게 찾을 수 있기 때문에 본 발명의 교시에 따라 구성될 수 있다. 디지털 회로들(116)은 디지털 프로세서(예를 들면, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, DSP(digital signal processor), PLA(programmable logic array) 등) 및 메모리(예를 들면, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리)를 포함할 수 있다. 휘발성 메모리는 SRAM 또는 DRAM 등일 수 있으며, 비휘발성 메모리는 ROM, 플래시 메모리, EEPROM 등일 수 있다.
전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 동작 모드, 예를 들어 그에 한정되지는 않지만, 키패드(도시하지 않음)로부터 추가 입력들이 있는 경우에, 외부 센서(110) 및 주파수 미분기가 사용될 수 있다(외부 센서는 멀티-비트 직렬 또는 병렬일 수 있음).
도 2는 도 1의 주파수 변화 검출회로의 일실시예의 블록도이다. 주파수 제어가능 발진기(108)는 상기한 바와 같이 동작한다. 기준 주파수(230)는 디지털 비교기(232)의 제1 입력에 연결되고 주파수 제어가능 발진기(108)는 디지털 비교기(232)의 제2 입력에 연결된다. 기준 주파수(230)의 주파수는 외부 센서(110)가 비활성화된 경우에 주파수 제어가능 발진기(108)의 주파수 보다 높거나 낮을 수 있으며, 외부 센서(110)가 활성화될 때 이들 주파수의 관계는 반대일 것이다. 주파수 반전시, 디지털 비교기(232)의 출력은 로직 레벨을, 예를 들어 로직 하이에서 로직 로우로 또는 그 반대로 바꿀 것이다. 타이머(들)(114)은 기준 주파수(230) 및 주파 수 제어가능 발진기(108)로부터의 출력값들의 래치된 샘플들을 트리거하는데 사용되어 디지털 비교기(232)에 의해 저장 및 비교가 수행되며, 슬립/웨이크-업 로직(104)으로의 비교 출력(254)은 안정적으로 유지된다.
전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 웨이크-업되어 저전력 슬립 모드에서 나오도록 이 로직 레벨 변화는 슬립/웨이크-업 로직(104)을 경계(인터럽트)할 것이다. 대안적으로 또는 또한, 디지털 비교기(232)의 출력(252)은 슬립/웨이크-업 로직(104)에 의해 웨이크-업된 경우에 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)의 회로들 중 일부에 의해 샘플링될 수 있다. 상기한 바와 같이, 타이머(들)(114)은 슬립/웨이크-업 로직(104)으로의 웨이크-업 신호(예를 들면, 인터럽트)를 초기화하는데 사용될 수 있다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 동작중이면, 마지막 샘플을 받고 및/또는 이전 샘플들의 이동 평균을 받기 때문에 디지털 비교기(232)로부터의 출력(252)은 주파수 변화가 일어났는 지를 판정하기 위해 디지털 회로들(116)에 의해 샘플링될 수 있다. 그리고 나서, 디지털 회로들(116), 예를 들어 디지털 프로세서에서 실행되는 소프트웨어/펌웨어로 비교가 이루어질 수 있다. 낮은 듀티 사이클 샘플링은 전자 디바이스(100a)의 전력을 보존하는데 도움을 줄 것이다.
도 3은 도 1의 주파수 변화 검출회로의 다른 실시예의 블록도이다. 주파수 제어가능 발진기(108)는 상기한 바와 같이 동작한다. 기준 주파수(230)는 멀티플렉서(332)의 제1 입력에 연결되고 주파수 제어가능 발진기(108)는 멀티플렉서(332)의 제2 입력에 연결된다. 기준 주파수(230)의 주파수는 외부 센서(110)가 비활성화된 경우에 주파수 제어가능 발진기(108)의 주파수 보다 높거나 낮을 수 있으며, 외부 센서(110)가 활성화된 경우에 이들 주파수의 관계는 반대일 것이다. 디지털 스케일러(334)는 기준 주파수(230) 또는 주파수 제어가능 발진기(108)로부터의 주파수들 중 하나를 현재 카운트로서 로딩하고 나서 (멀티플렉서(332)를 통해) 다른 소스로부터의 주파수와 비교하면서 이 현재 카운트를 카운트 다운할 수 있다. 주파수 제어가능 발진기(108)의 주파수를 바꾸는 외부 센서(110)에 의한 차이가 있는 경우에, 디지털 스케일러(334)는 로직 레벨을, 예를 들어 로직 하이에서 로직 로우로 또는 그 반대로 바꿀 것이다. 이 로직 레벨 변화는 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 웨이크-업되어 슬립 모드에서 나오도록 슬립/웨이크-업 로직(104)을 경계(인터럽트)할 것이다.
타이머(들)(114)은 제어라인(238)을 통해 멀티플렉서(332)를 제어하는데 사용될 수 있다. 타이머(들)(114)은 (신호 라인(354)으로 나타낸 바와 같이) 슬립/웨이크-업 로직(104)이 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 저전력 딥 슬립 모드에서 웨이크-업하도록 할 수 있다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 동작중이면, 마지막 샘플을 받고 및/또는 이전 샘플들의 이동 평균을 받기 때문에 주파수 변화가 일어났는 지를 판정하기 위해 디지털 스케일러(334)의 출력(352)으로부터의 값들이 디지털 회로들(116)에 의해 샘플링될 수 있다. 그리고 나서, 디지털 회로들(116), 예를 들어 디지털 프로세서에서 실행되는 소프트웨어/펌웨어 프로그램으로 비교가 이루어질 수 있다. 타이머(들)(114)은 제어 라인(356)으로 나타낸 바와 같이 디지털 스케일러(334)의 동작 타이밍을 제어할 수 있다.
도 4는 도 1의 주파수 변화 검출회로의 또 하나의 실시예의 블록도이다. 주파수 제어가능 발진기(108)는 상기한 바와 같이 동작한다. 주파수 제어가능 발진기(108)의 출력은 주파수-전압 변환기(440)의 주파수 입력에 연결된다. 주파수-전압 변환기(440)는 주파수 제어가능 발진기(108)로부터의 주파수를 아날로그 전압 비교기(442)의 제1 입력에 연결된 아날로그 DC 전압으로 변환시킨다. 아날로그 전압 비교기(442)의 제2 입력은, 예를 들어 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)의 아날로그 키퍼 셀(444)로부터의 기준 전압에 연결된다. 전압 비교기(442)의 제1 입력에서의 전압은 외부 센서(110)가 비활성화된 경우에(주파수 제어가능 발진기(108)는 제1 주파수에 있음) 전압 비교기(442)의 제2 입력에서의 전압보다 크거나 작을 수 있다.
외부 센서(110)가 활성화되면(주파수 제어가능 발진기(108)가 제2 주파수에 있음), 전압 비교기(442)의 제1 및 제2 입력에서의 전압은 진폭 레벨들을 반전시키고, 따라서 전압 비교기(442)의 출력(452a)이 로직 레벨을, 예를 들어 하이에서 로우로 또는 그 반대로 바꾸도록 할 수 있다. 이 로직 레벨 변화는 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 웨이크-업되어 저전력 슬립 모드에서 나오도록 슬립/웨이크-업 로직(104)을 경계(인터럽트)할 것이다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 저전력 슬립 모드에 있는 동안 키퍼 셀(444)은 기준 전압을 유지한다. 기준 전압은 상기한 바와 같이 확실한 동작을 위하여 조정될 수 있다.
대안적으로 또는 또한, 타이머(들)(114)은 (신호 라인(454)으로 나타낸 바와 같이) 슬립/웨이크-업 로직(104)이 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 저전력 딥 슬립 모드에서 웨이크-업하도록 할 수 있다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 동작중이면, 마지막 샘플을 받고 및/또는 이전 샘플들의 이동 평균을 받기 때문에 주파수 미분기(106)로부터의 출력(452b)은 주파수 변화가 일어났는 지를 판정하기 위해 디지털 회로들(116) 또는 아날로그 회로들(118)에 의해 샘플링될 수 있다. 그리고 나서, 디지털 회로들(116), 예를 들어 디지털 프로세서에서 실행되는 소프트웨어/펌웨어 프로그램으로 비교가 이루어질 수 있다.
도 5는 도 1의 주파수 변화 검출회로의 또 하나의 실시예의 블록도이다. 주파수 제어가능 발진기(108)는 상기한 바와 같이 동작한다. 주파수 선택 필터(540)는 주파수 제어가능 발진기(108)의 출력에 연결된다. 주파수 제어가능 발진기(108)가 제1 주파수에 있으면, 예를 들어 외부 센서(110)가 비활성화되면, 주파수 선택 필터(540)의 출력(550)은 제1 진폭 레벨에 있고, 주파수 제어가능 발진기(108)가 제2 주파수에 있으면, 예를 들어 외부 센서(110)가 활성화되면, 주파수 선택 필터(540)의 출력(550)은 제2 진폭 레벨에 있도록 주파수 선택 필터(540)는 로우-패스, 하이-패스 또는 밴드-패스 주파수 필터일 수 있다. 제1 진폭 레벨은 제2 진폭 레벨보다 작거나 혹은 그 반대일 수 있다.
주파수 선택 필터(540)의 출력(550)(외부 센서(110)가 활성화되었는지 여부에 따른 제1 또는 제2 진폭 레벨)은 제1 진폭 레벨이 주파수 진폭 검출기(542)에 의해 검출되면 제1 로직 레벨이 출력(552)으로 발생되도록 주파수 진폭 검출기(542)에 연결된다. 제2 진폭 레벨이 주파수 진폭 검출기(542)에 의해 검출되면 제2 로직 레벨이 출력(552)으로 발생된다. 예를 들어 로직 하이에서 로직 로우로 또는 그 반대로의 이러한 로직 레벨들의 변화는 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 웨이크-업되어 슬립 모드에서 나오도록 슬립/웨이크-업 로직(104)을 경계(인터럽트)할 것이다.
대안적으로 또는 또한, 주파수 진폭 검출기(542)의 출력(554)은 슬립/웨이크-업 로직(104)에 의해 웨이크-업되면 출력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)의 회로들 중 일부에 의해 샘플링될 수 있다. 상기한 바와 같이, 타이머(들)(114)는 슬립/웨이크-업 로직(104)으로의 웨이크-업 신호(예를 들면, 인터럽트)를 초기화하는데 사용될 수 있다. 출력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 동작중이면, 마지막 샘플을 받고 및/또는 이전 샘플들의 이동 평균을 받기 때문에 주파수 진폭 검출기(542)로부터의 출력(554)은 주파수 변화가 일어났는 지를 판정하기 위해 디지털 회로들(116) 또는 아날로그 회로들(118)에 의해 샘플링될 수 있다. 디지털 회로들(116), 예를 들어 디지털 프로세서에서 실행되는 소프트웨어/펌웨어 프로그램으로 비교가 이루어질 수 있다. 낮은 듀티 사이클 샘플링은 전자 디바이스(100d)의 전력을 보존하는데 도움을 줄 것이다.
도 6은 도 1의 주파수 변화 검출회로의 또 하나의 실시예의 블록도이다. 주파수 제어가능 발진기(108)는 상기한 바와 같이 동작한다. 주파수 선택 필터(540)는 주파수 제어가능 발진기(108)의 출력에 연결된다. 주파수 제어가능 발진기(108)가 제1 주파수에 있으면, 예를 들어 외부 센서(110)가 비활성화되면, 주파수 선택 필터(540)의 출력은 제1 진폭 레벨에 있고, 주파수 제어가능 발진기(108)가 제2 주 파수에 있으면, 예를 들어 외부 센서(110)가 활성화되면, 주파수 선택 필터(540)의 출력은 제2 진폭 레벨에 있도록 주파수 선택 필터(540)는 로우-패스, 하이-패스 또는 밴드-패스 주파수 필터일 수 있다. 제1 진폭 레벨은 제2 진폭 레벨보다 작거나 혹은 그 반대일 수 있다.
제1 진폭 레벨이 주파수 진폭 정류기(642)에 의해 검출되면 제1 아날로그 전압 레벨이 출력에서 발생되도록 주파수 선택 필터(540)의 출력(외부 센서(110)가 활성화되었는지 여부에 따른 제1 또는 제2 진폭 레벨)이 주파수 진폭 정류기(642)에 연결된다. 제2 진폭 레벨이 주파수 진폭 정류기(642)에 의해 검출되면, 제2 아날로그 전압 레벨이 출력에서 발생된다. 제1 아날로그 전압 레벨이 제2 아날로그 전압 레벨보다도 크거나 또는 그 반대일 수 있다. 주파수 진폭 정류기(642)의 출력은 아날로그 전압 비교기(442)의 제1 입력에 연결된다. 아날로그 전압 비교기(442)의 제2 입력은 예를 들어 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)의 아날로그 키퍼 셀(444)로부터의 기준 전압에 연결된다. 외부 센서(110)가 비활성화되면(주파수 제어가능 발진기(108)가 제1 주파수에 있으면) 전압 비교기(442)의 제1 입력에서의 전압은 전압 비교기(442)의 제2 입력에서의 전압보다 크거나 또는 작을 수 있다.
외부 센서(110)가 활성화되면(주파수 제어가능 발진기(108)가 제2 주파수에 있으면), 전압 비교기(442)의 제1 및 제2 입력에서의 전압은 전압 진폭 레벨들을 바꾸고, 따라서 전압 비교기(442)의 출력이 로직 레벨들을, 예를 들어 하이에서 로우로 또는 그 반대로 바꾸게 할 수 있다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출 력(I/O)(102)이 웨이크-업되어 슬립 모드에서 나오도록 이 로직 레벨 변화는 슬립/웨이크-업 로직(104)을 경계(인터럽트)할 것이다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 저전력 슬립 모드에 있는 동안 키퍼 셀(444)은 기준 전압을 유지한다. 기준 전압은 상기한 바와 같이 확실한 동작을 위하여 조정될 수 있다.
대안적으로 또는 또한, 타이머(들)(114)은 (신호 라인(454)으로 나타낸 바와 같이) 슬립/웨이크-업 로직(104)이 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 저전력 딥 슬립 모드에서 웨이크-업하도록 할 수 있다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 동작중이면, 마지막 샘플을 받고 및/또는 이전 샘플들의 이동 평균을 받기 때문에 전압 비교기(442)로부터의 출력(452b)은 주파수 변화가 일어났는 지를 판정하기 위해 디지털 회로들(116) 또는 아날로그 회로들(118)에 의해 샘플링될 수 있다. 디지털 회로들(116), 예를 들어 디지털 프로세서에서 실행되는 소프트웨어/펌웨어 프로그램으로 비교가 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 주파수 소스로부터의 주파수 변화 검출시 저전력 슬립 모드로부터의 웨이크-업 능력을 갖는 전자 디바이스의 블록도이다. 전자 디바이스(100f)는 예를 들어 배터리에 의해 전원공급되는 경우에 전력 보존을 위하여 저전력 슬립 모드로 놓일 수 있는 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 포함한다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)은 디지털 회로들(116) 및 외부 연결부(들)(126)에 연결된 디지털 I/O(122)를 포함한다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)은 아날로그 회로들(118) 및 외부 연결부(들)(124)에 연결된 아날로그 I/O(120)를 더 포함할 수 있다. 전자 디바이스(100f)는 슬립/웨이크- 업 로직(104) 및 주파수 미분기(106)를 더 포함한다. 슬립/웨이크-업 로직(104)은 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)의 슬립/웨이크-업 모드를 제어한다. 슬립/웨이크-업 로직(104)은 주파수 변화 이벤트 검출시 주파수 미분기(106)로부터의 출력 신호와 같은 입력, 예를 들어 인터럽트에 의해 활성화될 수 있다.
주파수 미분기(106)는 외부 연결부(712)를 통해 외부 가변 주파수 소스(710)에 연결된다. 외부 가변 주파수 소스(710)는, 예를 들어 그에 한정되지는 않지만, FSK(frequency shift keying) 신호, FM(frequency modulation) 신호, 및 PWM(pulse width modulation) 신호와 같은 펄스 트레인 등일 수 있다. 외부 가변 주파수 소스(710)가 주파수를 바꿀 때마다 주파수 변화는 주파수 미분기(106)에 의해 검출되고, 주파수 변화 검출시 주파수 미분기(106)는 슬립/웨이크-업 로직(104)이 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 저전력 딥 슬립 모드에서 웨이크-업하게 할 것이다.
또한 또는 대안적으로, 타이머(들)(114)는 (신호라인(754)로 나타낸 바와 같이) 슬립/웨이크-업 로직(104)이 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)을 저전력 딥 슬립 모드에서 웨이크-업하게 할 수 있다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 동작중이면, 마지막 샘플을 받고 및/또는 이전 샘플들의 이동 평균을 받기 때문에 주파수 미분기(106)로부터의 출력(752b)은 주파수 변화가 일어났는 지를 판정하기 위해 디지털 회로들(116) 또는 아날로그 회로들(118)에 의해 샘플링될 수 있다. 디지털 회로들(116), 예를 들어 디지털 프로세서에서 실행되는 소프트웨어/펌웨어 프로그램으로 비교가 이루어질 수 있다.
도 7에 도시한 실시예는 통신 클록 주파수 및/또는 데이터 주파수 변화를 검출하기 위해 상술한 FSK 및 FM 기반 시스템과 같은 통신 시스템 등에 응용되며, 또한 이더넷과 Wi-Fi 시스템 등에 응용된다. 이러한 응용들 중 일부는 범용(통신 클록을 주시) 또는 특정용(주파수 도메인에서 검출되고 또한 예를 들어 새로운 패킷의 시작을 나타낼 수 있는 변화에 대한 데이터스트림을 주시)일 수 있다. 이 기능은 통신 링크가 (비)활성화되거나 또는 새로운 프레임/패킷/송신이 검출되면 검출(및 전자 디바이스(100f)를 웨이크업/인터럽트)하는데 사용될 수 있다.
이 기능적 특성은 통신 시스템에 한정되지 않으면, 규칙적인 주파수의 신호들이 발생되고 주파수내에 정보가 포함되어 있는(예를 들면, 주파수가 변하는 어떤것을 의미하는) 모든 용도에 유용할 것이다. 예를 들면,
거리계(타겟들이 미리 세팅된 거리에 근접하면 인터럽트)
스위치 모드 전원공급기들(스위칭 주파수가 너무 높으면/낮으면 인터럽트)
팬 속도 제어기들(팬 속도가 너무 높으면/낮으면 인터럽트)
비교기들을 이용하는 피드백 제어 시스템들에서의 채터 저감(스위칭 주파수가 너무 높으면 스위칭 속도를 저하 - EMI 저감)
일반적인 주파수 성분을 갖는 범용 시스템 수퍼비젼(예를 들어 AC 공급기를 주시, 또는 고장 검출시 인터럽트/웨이크-업을 발생시키도록 팬/모터/전원공급기가 스위칭되는 것을 보장)
여기에 개시된 도 2-6 및 8에 도시된 주파수 미분기 회로들의 모든 실시예들이 도 7의 실시예로 사용될 수 있다는 것은 본 발명의 범위내에 있다. 전력 제어가 능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)이 딥 슬립 모드에 있을지 여부를 동작시키는 전자 디바이스(100f)내의 종래의 회로들로부터 주파수 미분기(106)가 구성될 수 있다는 것도 본 발명의 범위내에 있다. 딥 슬립 모드의 안 또는 밖에서 동작을 바꾸지 않는 일부 회로들은 워치독 타이머 발진기 및/또는 워치독 카운터일 수 있다. 이들 워치독 회로들은 종래 전자 디바이스들에서 쉽게 발견되며, 따라서 본 발명의 교시에 따라 구성될 수 있다. 디지털 회로들(116)은 디지털 프로세서(예를 들면, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, DSP, PLA 등) 및 메모리(예를 들면, 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리)를 포함할 수 있다. 휘발성 메모리는 SRAM 또는 DRAM 등일 수 있고, 비휘발성 메모리는 ROM, 플래시 메모리, EEPROM 등일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예의 주파수 미분기를 위한 주파수 카운터의 블록도이다. 주파수 미분기(106)는 카운터(856), 레지스터(858) 및 주기 타이머(860)를 포함할 수 있다. 레지스터(858)는 카운터(856)로부터의 카운터값을 저장한다. 카운터(856)의 카운트값은 외부 가변 주파수 소스(710)(또는 내부 발진기(108)와 결합하여 외부 센서(110))로부터의 주파수를 대표한다. 레지스터(858)로부터의 출력은 디지털 회로들(116)에 의해 샘플링되고, 따라서 상기한 바와 같이 처리될 수 있다. 전력 제어가능 회로들 및 입/출력(I/O)(102)은 상기한 슬립/웨이크-업 로직(104) 및/또는 타이머(들)(114)에 의해 웨이크업될 수 있다.
본 발명이 특정 실시예를 참조하여 특별히 도시되고 설명되었지만, 이러한 참조는 본 발명의 한정을 내포하지 않고 이러한 한정을 의미하지도 않는다. 개시된 본 발명은 이 기술분야의 당업자에 의해 형태와 기능에 있어서 수정물, 대체물, 및 등가물이 고려될 수 있다. 본 발명의 도시되고 설명된 실시예들은 단지 예로서, 본 발명의 범위를 한정하지 않는다.

Claims (32)

  1. 저전력 슬립 모드를 갖는 전자 디바이스로서,
    슬립 모드로 놓일 수 있는 회로들;
    상기 회로들에 연결되고, 상기 슬립 모드로 놓일 수 있는 입/출력(I/O);
    상기 회로들 및 상기 I/O가 언제 상기 슬립 모드 또는 동작 모드에 있을 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직;
    상기 슬립/웨이크-업 로직에 연결된 출력을 갖는 주파수 미분기로서, 상기 출력은 상기 주파수 미분기의 입력에서의 주파수들을 대표하는 출력값들을 제공하는 주파수 미분기;
    상기 주파수 미분기의 상기 입력에 연결된 주파수 제어가능 발진기; 및
    상기 주파수 제어가능 발진기에 연결되고, 외부 센서에 연결하기 위한 외부 센서 연결부를 포함하고,
    상기 주파수 제어가능 발진기는 상기 외부 센서가 비활성화되었을 때 제1 주파수에 있으며 상기 외부 센서가 활성화되었을 때 제2 주파수에 있고,
    상기 주파수 미분기는 상기 제1 주파수를 수신할 때 제1 출력을, 상기 제2 주파수를 수신할 때 제2 출력을 발생시킴으로써,
    상기 슬립/웨이크-업 로직은 상기 주파수 미분기 출력이 상기 제1 출력값에 있을 때 상기 회로들 및 상기 I/O를 상기 슬립 모드에서 웨이크업하지 않고,
    상기 슬립/웨이크-업 로직은 상기 주파수 미분기 출력이 상기 제2 출력값에 있을 때 상기 회로들 및 상기 I/O를 상기 슬립 모드에서 웨이크업하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로들 및 I/O는 디지털 회로들 및 디지털 I/O를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회로들 및 I/O는 아날로그 회로들 및 아날로그 I/O를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 큰 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 작은 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 출력값은 로직 0이고 상기 제2 출력값은 로직 1인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 출력값은 로직 1이고 상기 제2 출력값은 로직 0인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 외부 센서는 활성화되었을 때 캐패시턴스를 바꾸는 캐패시티브 센서인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 제어가능 발진기 및 상기 주파수 미분기는 언제나 동작중인 상기 전자 디바이스의 저전력 회로들인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 디지털 회로들중 일부는 디지털 프로세서 및 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 디지털 프로세서는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, DSP(digital signal processor), 및 PLA(programmable logic array)로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 메모리는 휘발성 메모리이고, SRAM(static random access memory)과 DRAM(dynamic random access memory)으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 메모리는 비휘발성 메모리이고, ROM(read only memory), 플래시 메모리, EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)으로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 회로들, 상기 I/O, 상기 슬립/웨이크-업 로직, 상기 주파수 미분기 및 상기 주파수 제어가능 발진기는 적어도 하나의 집적회로 다이상에 제조되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 집적회로 다이는 상기 외부 센서 연결부가 집적회로 패키지에 연결된 채로 집적회로 패키지내에 패키징되는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 미분기는:
    기준 주파수; 및
    상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 제2 입력을 갖는 디지털 비교기로서, 상기 디지털 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 미분기는:
    기준 주파수;
    상기 기준 주파수에 연결된 제1 입력과 상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 제2 입력을 갖는 멀티플렉서; 및
    상기 멀티플렉서에 연결된 입력을 갖는 디지털 스케일러로서, 상기 디지털 스케일러의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 디지털 스케일러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 미분기는:
    상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 입력을 갖는 주파수-전압 변환기;
    기준 전압; 및
    상기 주파수-전압 변환기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기준 전압은 키퍼 셀로부터인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 미분기는:
    상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 주파수 선택 필터; 및
    상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 검출기로서, 상기 주파수 진폭 검출기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 주파수 진폭 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 주파수 선택 필터는 하이-패스 주파수 필터인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 주파수 선택 필터는 로우-패스 주파수 필터인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 주파수 선택 필터는 밴드-패스 주파수 필터인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  24. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 미분기는:
    상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 주파수 선택 필터;
    상기 주파수 선택 필터에 연결된 주파수 진폭 정류기;
    기준 전압; 및
    상기 주파수 진폭 정류기에 연결된 제1 입력과 상기 기준 전압에 연결된 제2 입력을 갖는 전압 비교기로서, 상기 전압 비교기의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 전압비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 주파수 선택 필터는 하이-패스 주파수 필터인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 주파수 선택 필터는 로우-패스 주파수 필터인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 주파수 선택 필터는 밴드-패스 주파수 필터인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 기준 전압은 키퍼 셀로부터인 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 미분기는:
    상기 주파수 제어가능 발진기에 연결된 카운터;
    상기 카운터에 연결된 주기 타이머; 및
    상기 카운터 및 상기 주기 타이머에 연결된 레지스터로서, 상기 레지스터의 출력은 상기 주파수 미분기 출력이고 상기 제1 및 제2 출력값을 산출하는 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스.
  30. 저전력 슬립 모드에 있을 때 전자 디바이스의 회로들을 웨이크업하기 위한 방법으로서,
    저전력 슬립 모드에 놓일 수 있는 회로들 및 입/출력(I/O)을 제공하는 단계;
    상기 회로들 및 I/O가 언제 상기 저전력 슬립 모드 또는 동작 모드에 있는 지를 제어하기 위한 슬립/웨이크-업 로직을 제공하는 단계;
    서로다른 주파수들을 결정할 수 있는 주파수 미분기를 제공하는 단계;
    외부 센서가 활성화되었는지 여부에 따라 제1 및 제2 주파수를 발생시키는 주파수 제어가능 발진기를 제공하는 단계;
    상기 주파수 제어가능 발진기가 상기 제1 주파수에서 상기 제2 주파수로 변했다는 것을 상기 주파수 미분기에서 상기 슬립/웨이크-업 로직으로 신호하는 단계; 및
    상기 주파수 제어가능 발진기가 상기 제1 주파수에서 상기 제2 주파수로 변했다는 것을 상기 주파수 미분기가 판정한 후 상기 슬립/웨이크-업 로직으로 상기 회로들 및 I/O를 상기 저전력 슬립 모드에서 상기 동작 모드로 웨이크업하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 회로들 및 I/O는 디지털 회로들 및 디지털 I/O인 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 회로들 및 I/O는 아날로그 회로들 및 아날로그 I/O를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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