TWI794303B - 用於支援低電力之８０２.１１無線裝置的可程式化硬體睡眠循環控制器 - Google Patents

用於支援低電力之８０２.１１無線裝置的可程式化硬體睡眠循環控制器 Download PDF

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Abstract

一種無線裝置包含一睡眠模式控制器電路(SMC)、一RF電路、及一處理器。該SMC經組態以從一訊息識別沒有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務、將該無線裝置置於使該處理器及該RF電路斷電的一斷電模式中、及週期性地檢查另一所接收訊息。檢查該RF訊息包括在一週期基礎上使該RF電路通電、判定是否另一所接收訊息指示有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務、及基於有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務的一判定，使該處理器通電。

Description

用於支援低電力之802.11無線裝置的可程式化硬體睡眠循環控制器
本揭露係關於無線通訊系統之睡眠循環控制，更具體地，係關於用於支援低電力之IEEE 802.11無線裝置的高度可程式化硬體睡眠循環控制器。
IEEE 802.11標準定義Wi-Fi及廣域網路(wide local area network,WLAN)系統及應用的操作。根據針對Wi-Fi的802.11標準的無線站(wireless station,STA)、存取點(access point,AP)、或其他無線裝置可具有電力節省模式(power save mode,PSM)。PSM可經組態以在未使用Wi-Fi的預期期間關斷Wi-Fi。無線裝置可透過使用稱為訊務指示對照表(traffic indication map,TIM)的信號來管理其PSM。TIM用於識別其訊務處於擱置且被緩衝的無線裝置。週期性地，在TIM待由例如AP發送至無線裝置的適當時間，無線裝置將暫時喚醒且查看TIM。無線裝置將喚醒、調查所接收TIM(若可用)，且若TIM包括特定無線裝置具有待發送之資料的指定(例如，位元)，則無線裝置將開始完全傳輸及接收資料。最初建置通訊時，可在AP與無線裝置之間協商無線裝 置進入PSM且等待TIM的間隔或週期。可藉由簡單地不發佈或聆聽RF信號來實作PSM。
100‧‧‧系統
102‧‧‧無線裝置
104‧‧‧無線裝置
106‧‧‧睡眠模式控制器(SMC)
108‧‧‧天線
110‧‧‧射頻(RF)電路
112‧‧‧基頻數據機
114‧‧‧基頻處理器
116‧‧‧媒體存取控制(MAC)控制器
118‧‧‧中央處理單元(CPU)
120‧‧‧振盪器控制器
122‧‧‧振盪器
124‧‧‧訊框剖析器
200‧‧‧有限狀態機(FSM)
202‧‧‧狀態
204‧‧‧狀態
206‧‧‧狀態
208‧‧‧狀態
210‧‧‧狀態
212‧‧‧狀態
214‧‧‧狀態
216‧‧‧狀態
218‧‧‧狀態
220‧‧‧狀態
222‧‧‧狀態
224‧‧‧狀態
226‧‧‧狀態
228‧‧‧狀態
300‧‧‧訊框剖析器
302‧‧‧訊務指示對照表(TIM)
304‧‧‧篩選器
306‧‧‧觸發器1
308‧‧‧觸發器2
310‧‧‧觸發器3
312‧‧‧觸發器4
314‧‧‧控制邏輯
316‧‧‧喚醒信號
〔圖1〕係根據本揭露實施例之利用用於支援低電力之無線裝置的高度可程式化硬體睡眠循環控制器之實例系統的繪示。
〔圖2〕係根據本揭露實施例之實例有限狀態機的繪示，該有限狀態機展示使無線裝置之發送部分進入睡眠模式及狀態的實例操作。
〔圖3〕係根據本揭露實施例之一訊框剖析器的更詳細繪示。
本揭露之實施例包括一種睡眠模式控制器電路(sleep mode controller circuit,SMC)。該SMC可被包括在一無線裝置中。與上述實施例之任何者組合，該無線裝置可包括一處理器，該處理器執行使用者層級或應用程式層級軟體，其中該SMC不在此類使用者層級或應用程式層級操作，而是以一分開之硬體組態操作。該無線裝置可包括一射頻(RF)電路及一振盪器，該振盪器通訊地耦合至該處理器及該RF電路。與上述實施例之任何者組合，該SMC可經組態以從透過該RF電路之一第一所接收訊息識別不存在待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務。與上述實施例之任何者組合，該SMC可經組態以基於該所接收訊息將該無線裝置置入一斷電模式中。與上述實施例之任何者組合，該斷電模式可包括使該處理器斷電且使該RF電路斷電。與上述實施例之任何者 組合，該SMC可經組態以週期性地檢查一第二所接收訊息，包括：在一週期基礎上使該RF電路通電、判定是否該第二所接收訊息指示存在待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務、及基於判定存在待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務，使該處理器通電。與上述實施例之任何者組合，該SMC可經組態以基於判定不存在待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務，使該處理器維持在一斷電狀態。與上述實施例之任何者組合，該SMC可經組態以藉由停用該RF電路之一鎖相迴路電路來使該RF電路斷電。與上述實施例之任何者組合，該SMC可經組態以藉由停用從該振盪器至該RF電路的一時脈信號來使該RF電路斷電。與上述實施例之任何者組合，該SMC可經組態以在使該RF電路及該處理器斷電時維持該振盪器的操作。與上述實施例之任何者組合，該SMC可經組態以在使該RF電路及該處理器斷電時關閉該振盪器。與上述實施例之任何者組合，該SMC可經組態以在使該RF電路斷電時保存及更新一計時器值，該計時器值係由該無線裝置之一數據機予以記錄且經組態以識別何時待由該無線裝置接收該第二訊息。
與上述實施例之任何者組合，該無線裝置可包括一訊框剖析器電路，該訊框剖析器電路經組態以在該處理器被斷電時，在藉由該SMC啟動時週期性地檢查該第二所接收訊息、及在檢查該第二所接收訊息期間，識別是否該第二所接收訊息識別該無線裝置之一類型、及基於是否該第二所接收訊息識別該無線裝置之該類型，而繼續剖析第二所接收訊息。與上述實施例之任何者組合，該訊框剖析器電路可經組態以在該處理器被斷電時，在藉由該SMC啟動時週期性地檢查該第二所接收訊息、在檢查該第二所接收訊息期間，識別該第二所接收訊息中據以執行型樣匹配的一欄位、及基於該第二所接收訊息之該 欄位匹配一型樣，判定該第二所接收訊息指示存在待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務。與上述實施例之任何者組合，該訊框剖析器電路可經組態以在該處理器被斷電時，在藉由該SMC啟動時週期性地檢查該第二所接收訊息。在檢查該第二所接收訊息期間，識別該第二所接收訊息中據以執行差異分析的一欄位、及基於該第二所接收訊息之該欄位不同於一先前所接收訊息之一對應欄位，判定該第二所接收訊息指示存在待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務。
本揭露之實施例可包括一種具有供執行之指令之媒體，當該等指令被執行時，組態該SMC或該訊框剖析器電路以執行上述實施例之任何者的操作。
本揭露之實施例可包括一種無線裝置。該無線裝置可包括上述實施例之任何者的訊框剖析器或SMC之任何者。
本揭露之實施例可包括一種通訊系統。該通訊系統可包括上述實施例之任何者之二或更多個無線裝置。
本揭露之實施例可包括當執行時藉由該等指令、由上述實施例之任何者之SMC、訊框剖析器電路、無線裝置、或通訊系統執行的方法。
〔相關申請案之交互參照〕
本申請案主張2017年10月16日申請之美國臨時專利申請第62/572,975號之優先權，茲將該案之全部揭示內容併入本文。
圖1係根據本揭露實施例之利用用於支援低電力之無線裝置的高度可程式化硬體睡眠循環控制器之實例系統100的繪示。無線裝置可透過IEEE 802.11標準(諸如Wi-Fi或其他合適的標準)通訊。系統100可包括任何合適數目及種類的無線裝置。例如，系統100可包括一無線裝置104及一無線裝置102。無線裝置104可係例如存取點、中繼器、基地台、路由器、橋接器、伺服器、或閘道器。無線裝置102可係例如消費性裝置、錶、膝上型電腦、平板電腦、物聯網裝置或器具、或智慧型電話。這些實例是非限制性的。無線裝置102及未圖示的其他無線裝置可與無線裝置104通訊。除了與無線裝置102之資料通訊之外，無線裝置104亦可經組態以發送多種控制信號。相對於指定為主控裝置的無線裝置104，無線裝置102可稱為從屬裝置。無線裝置102可透過無線裝置104通訊以便與更大網路的元件通訊。
可程式化硬體睡眠循環控制器可實作在系統100的任何合適之無線裝置上。例如，無線裝置102可包括睡眠模式控制器(SMC)106。SMC 106可用任何合適的方式實作，諸如藉由類比電路系統、數位電路系統、用於由處理器執行的指令、或其任何合適的組合。SMC 106可經組態以控制無線裝置102之各種元件的睡眠模式。例如，SMC 106可經組態以將無線裝置102之元件設定為降低電力使用量模式、從此類元件移除時脈信號、或關閉此類元件。SMC 106可經組態以在使無線裝置102之元件維持在此類睡眠模式中時允許無線裝置102保持連接至無線裝置104。SMC 106可經組態以在等待來自無線裝置104的資料時允許此類連接及睡眠模式。此外，SMC 106可經組態以在等待時允許此類連接及睡眠模式，直到接收到來自無線裝置104的可程式化喚醒封包。在一實 施例中，SMC 106可經組態以執行此類任務而不為這些任務喚醒中央處理單元(CPU)118。
無線裝置102可包括任何合適數目及種類的元件。例如，無線裝置102可包括耦合至射頻(RF)電路110或模組的天線108。RF電路110可包括經組態以傳播或接收來自天線108之信號的傳輸及接收子電路。RF電路110可包括實體層以調變透過天線108發送或接收的電磁信號。RF電路110可包括用於接收或發送信號的一或多個鎖相迴路(PLL)。RF電路110可藉由類比電路系統、數位電路系統、或其任何合適的組合實作。
無線裝置102可包括基頻數據機112。數據機112可包括經組態以控制RF電路110中之信號調變的傳輸及接收子電路。數據機112可包括基頻處理器114。基頻處理器104可經組態以發佈控制信號至傳輸及接收子電路以控制RF電路110中的信號調變。基頻處理器104可使用任何合適的晶片、微控制器、處理器、或其他電子裝置實作。基頻處理器104可經組態以執行待從RF電路110發佈或接收之信號的編碼及解碼或調變及解調變。基頻數據機112可執行介於RF電路110上之實體層操作與MAC控制器116上之MAC層操作之間的介接。
無線裝置1032可包括媒體存取控制(MAC)控制器116。MAC控制器116可藉由數位或類比電路系統的任何合適組合實作。MAC控制器116可經組態以介接介於CPU 118與基頻數據機112之間的資料及命令。
無線裝置可包括一或多個時脈源，諸如振盪器122。振盪器122可用任何合適的方式實作，諸如藉由RC振盪器或晶體振盪器。當施加電壓至振盪器122時，該振盪器可操作。振盪器122可由振盪器控制器120控制及供電。振盪器控制器120可藉由類比與數位電路系統的任何合適組合實作。振盪 器控制器120可經組態以修改來自振盪器122的時脈信號且將此類信號路由至無線裝置102的其他元件之各者，諸如RF電路110、基頻數據機112、MAC控制器116、及CPU 118。
在一實施例中，SMC 106可經組態以實作多個不同睡眠模式、降低電力模式、或關閉模式。此外，SMC 106可經組態以將任何此類模式選擇性地應用至無線裝置102之一或多個元件。例如，SMC 106可在維持無線裝置102之其他元件的操作，或使無線裝置102之另其他元件處於不同模式的同時，將給定模式施用至無線裝置102之一個元件。在另一實施例中，SMC 106可經組態以控制時脈信號至無線裝置102之元件的施加。時脈信號的施加可完全或部分實作無線裝置102之其他元件的操作模式。SMC 106可經組態以使此類元件通電或斷電。SMC 106可經組態以所預期接收信號的基礎上或回應於此類信號來控制此類通電或斷電。
例如，SMC 106可發佈啟用或停用信號至基頻數據機112。此類啟用或停用信號亦可具有啟用或停用RF電路110之操作的效果。在另一實例中，SMC 106可發佈啟用或停用信號至MAC控制器116。介於SMC 106與無線裝置102之各別其他元件之間的各連接可係分開且相異的。因此，SMC 106可經組態以分開地且選擇性地停用或啟用無線裝置102之其他元件。
在另一實例中，SMC 106可啟用或停用振盪器122或振盪器控制器120。這可具有啟用或停用從振盪器122發佈至無線裝置102之各種其他元件的時脈信號之效果。SMC 106可依類似方式啟用或停用其他振盪器(未圖示)。無線裝置102之元件(諸如RF電路110、基頻數據機112、MAC控制器116、或CPU 118)可接收來自振盪器122的時脈信號(無論是經修改或原始 的)。當至無線裝置102之此類元件的時脈信號未被啟用時，可有效地使該等元件斷電。
在各種時間，CPU 118可沒有待執行的其他擱置中任務。在辨識到沒有待執行的其他擱置中任務時，SMC 106可被啟用以在藉由CPU 118透過睡眠模式請求通知時關閉無線裝置102之部分。CPU 118可繼而藉由SMC 106透過中斷或時脈操作的重新啟用而喚醒。此外，CPU 118可透過來自未圖示之其他元件的其他事件而喚醒，諸如使用者啟動按鈕，或另一子系統(未圖示)產生中斷。此外，CPU 118可啟用WIFI操作及隨後藉由發佈WIFI_EN信號至SMC 106而喚醒。在此類信號後，SMC 106可經組態以喚醒無線裝置102之其他元件的或重新銜接此類元件的時脈。例如，若CPU 118正在準備將資料發送至無線裝置104，則該CPU可發佈此類啟用。
在一實施例中，當未從任何其他來源(諸如無線裝置104)接收到資料時，SMC 106可經組態以控制CPU 118的通電及斷電循環。例如，若資料未從無線裝置102發送出，且未在無線裝置102處接收到來自無線裝置104的資料，則CPU 118可由SMC 106以睡眠模式關閉。CPU 118可沒有待執行的其他擱置中任務。在辨識到沒有待執行的其他擱置中任務時，SMC 106可被啟用以在藉由CPU 118透過睡眠模式進行通知時關閉無線裝置102之部分。
在一實施例中，在睡眠模式中，SMC 106可停用CPU 118活動，同時週期性地允許RF電路110及基頻數據機112的操作，以檢查接收自無線裝置104之指示待發送更多資料的TIM或其他訊息。在收到此類TIM或其他訊息時，SMC 106可經組態以喚醒或啟用CPU 118或MAC控制器116。當透過無線裝 置102、104之間的無線連接的主動資料傳輸非作用時，可執行此類睡眠模式。TIM訊息可指示恢復此類主動資料傳輸。
在一實施例中，SMC 106可經組態以在此類睡眠模式期間停止對MAC控制器116或CPU 118的時脈操作。在另一實施例中，SMC 106可經組態以在睡眠模式中停止對基頻數據機112及RF電路110的時脈操作，除了經排程以接收TIM、訊框、或其他類似訊息時的循環中之特定時間期間外。在另一實施例中，SMC 106可經組態以在睡眠模式期間關閉或停用RF電路110之PLL的時脈操作。在另一實施例中，SMC 106可經組態以在此類睡眠週期期間使RF電路110斷電。SMC 106可經組態以在經排程以接收TIM、訊框、或其他類似訊息時的循環中之特定時間期間使RF電路110通電。
為了將無線裝置102之元件置於睡眠或斷電模式，且適當地且選擇性地喚醒無線裝置102，SMC 106可經組態以實作802.11時序同步功能(TSF)計數器。此類TSF計數器可具有在MAC控制器116中的對應者。在使RF組件斷電時，在MAC控制器116中的TSF計數器之值可複製至SMC 106中的計數器，且在MAC控制器116通電後還原。在斷電期間，可更新SMC 106中的TSF計數器。為了在斷電其他元件並抑制至其他元件之振盪器輸出的同時進行此類時序，SMC 106可包括與振盪器122分開的時脈。例如，SMC 106可包括操作32MHz的低電力時脈。此類時脈可足以供SMC 106判定何時接收TIM、訊框、或其他訊息的時間窗。
當RF電路110(或經組態以聆聽所接收訊息的無線裝置102之其他部分)被斷電或無時脈時，SMC 106可使用此類時脈安排操作的時間。在通過無線電靜寂(radio silence)時間且達到當待接收TIM、訊框、或其他訊息時 的時間窗時，SMC 106可經組態以使RF電路110或基頻數據機112之部分通電以聆聽待接收的TIM、訊框或其他訊息。若未接收到此類訊息，或若所接收訊息指示沒有待接收的額外資料，則RF電路110及基頻數據機112可再次被斷電，直到下一個此類時間窗。若接收到此類訊息且指示有待接收的額外資料，可在接收訊息之後使RF電路110及基頻數據機112通電以接收額外資料。此外，SMC 106可由於此類訊息期待處理將被接收之資料而使CPU 118通電。
無線裝置102可包括用於聆聽待接收的TIM、訊框、或其他訊息的任何合適機構。例如，無線裝置102可包括訊框剖析器124。訊框剖析器124可藉由類比電路系統、數位電路系統、組合邏輯、用於由處理器執行的指令、或其任何合適的組合實作。訊框剖析器124可經組態以獨立於CPU 118操作。因此，當CPU 118被斷電或無時脈時，雖然如此訊框剖析器124仍可經組態以操作。訊框剖析器124亦可稱為信標剖析器。訊框剖析器124可經組態以聆聽在指定時間待由無線裝置102接收的TIM、訊框、或其他訊息。訊框剖析器124可實作於無線裝置102之任何合適部件中。例如，訊框剖析器124可實作在MAC控制器116中。在其他實例中，訊框剖析器124可實作在SMC 106中或獨立地實作。訊框剖析器124可連同訊框剖析器124實作於其中的其他電路系統一起通電或斷電、或被供應時脈或無時脈。訊框剖析器124可在待在無線裝置102處接收TIM、訊框、或其他訊息時通電或被供應時脈。訊框剖析器124可在適當的睡眠或休息模式中的其他時間被斷電或無時脈。
在一實施例中，在斷電或睡眠模式期間，在諸如RF電路110、基頻數據機112、MAC控制器116、訊框剖析器124、或CPU 118的元件被斷電時，振盪器122可保持操作。這可反映與其他電力模式分開的相異電力模 式，其中除了一或多個此類元件之外，振盪器122亦被斷電。例如，若用於SMC 106的操作的分開時脈不可用，則可能存在此類實施例。此外，當振盪器122及其時脈信號的激發及鎖相需要大量時間來初始化時，可使用此類實施例。此外，當CPU 118待執行其他處理任務且需要使用振盪器122時，可使用此類實施例，但RF通訊被暫止。
因此，在一實施例中，SMC 106可經組態以提供其中從無線裝置102之元件中關閉或抑制振盪器122的睡眠模式。此外，在另一實施例中，SMC 106可經組態以提供其中振盪器122仍在操作的睡眠模式。當振盪器122仍在操作時，其可被提供給無線裝置102之一或多個元件。在進一步實施例中，此類元件本身可包括SMC 106。在另一進一步實施例中，此類元件可包括CPU 118。睡眠模式之選擇可取決於當其他元件處於睡眠時是否一些元件需要振盪器122。當振盪器122仍在操作時的模式中，SMC 106可用啟用或停用信號來停用無線裝置102之元件，以將這些元件置於一睡眠模式中。藉由剝奪元件的時脈信號而將元件置於睡眠模式可係同步睡眠模式。藉由提供分開之啟用或停用信號而將元件置於睡眠模式可係非同步睡眠模式。
SMC 106可經組態以為無線裝置102之元件正確地安排時間或排定序列以從睡眠模式恢復操作。例如，無線裝置102之一些元件可能需要特定啟動序列才能正常運作。這些元件可本身包括電力調節或接收來自具有初始化階段的電力調節器之電力。SMC 106可依支援例如低壓差(LDO)電力轉換器的分階段啟動、或具有施加電壓至振盪器且然後等待頻率安定的振盪器初始化序列之方式來開始通電。此外，SMC 106可經組態以在無線裝置102之各種元件被斷電時儲存此類元件之一或多個狀態，且然後在操作恢復後還原此類元件。 例如，在斷電時，RF電路110或基頻數據機112的調變參數、上次使用之值、或其他組態資料可由SMC 106保存至暫存器或正反器。
SMC 106可操作通電及斷電循環而無需韌體或使用者介入。SMC 106可完全以硬體執行低電力模式或狀態的循環進入或退出，而無需來自主機控制器或軟體的任何介入。
SMC 106可經組態以在任何合適的基礎上起始睡眠模式，及可用睡眠模式的特定者。例如，SMC 106可透過由軟體設定之暫存器值、內部匯流排或信號線而接收指示以進入睡眠模式，或若SMC偵測到無線裝置102之RF部分上無資料操作，靠其自身進入睡眠模式。
無線裝置102之元件可在不同電力域或子系統中操作。RF電路110可在1.5V獨立之電力域上操作。OSC控制器120可在其自身電力域中操作。基頻數據機112及MAC控制器116可在相異電力域中操作，或者可連同其餘元件在電力域中一起操作。
圖2係根據本揭露實施例之實例有限狀態機(FSM)200的繪示，其展示使無線裝置104之發送部分進入睡眠模式及狀態的SMC 106的實例操作。FSM 200可繪示數位電路系統、組合邏輯，在系統100之處理器的作業系統的層級以下操作的韌體，或其他合適的實施方案的操作。
運行模式可展示在狀態202中，其中沒有睡眠模式或斷電操作係生效的。可使用一或多個睡眠模式，諸如在狀態224、218中。FSM 200繪示可執行以進入或退出這些運行狀態或睡眠狀態的額外操作。
斷電Wi-Fi操作可包括各種睡眠模式及狀態。在一些情況下，模式的特徵可在於無線裝置102之部分在此類模式中轉變不同的電力狀態。各 模式可具有在其內部達成的不同睡眠狀態層級。例如，無線深度睡眠模式(WDS)模式除了關閉RF電路110之振盪器122外亦藉由完全關閉RF電路110而將最低電力狀態用於RF通訊。WDS睡眠模式可展示在狀態224中。在另一實例中，當關閉RF電路110時，無線睡眠模式(WSM)可使振盪器122保持作用中，使得無線裝置102可能能夠更快喚醒，產生靈活操作。WSM睡眠模式可展示在狀態218中。
此外，各睡眠模式亦可具有進入睡眠狀態或休息狀態的能力(除了完全操作狀態之外)。在一實施例中，休息狀態可係其中無線裝置104之部分轉變進入或退出WSM或WDS模式的瞬態狀態。睡眠狀態可係無線裝置104已完全轉變進入WSM或WDS模式的狀態。休息狀態可在退出睡眠狀態或立即斷定進入睡眠狀態時進入。SMC 106可經組態以使無線裝置104之部分移動進入休息狀態或睡眠狀態。WDS休息狀態可藉由狀態204實作。WSM休息狀態可藉由狀態214實作。
在休息狀態及睡眠狀態中，RF電路110的傳輸器及接收器鏈可被關閉。在睡眠狀態中，RF電路110的傳輸器及接收器鏈可被關閉，且數據機112及MAC控制器114可不具有接收自振盪器122的時脈信號(即，無時脈或未閘控)。休息狀態可週期性地或在喚醒事件時進入，如無線裝置104週期性地喚醒以檢查TIM訊息、無線裝置104按需求而喚醒、或無線裝置104在逾時或檢查TIM訊息之後週期性地進入睡眠。休息狀態之行為可相同或相似於WSM及WDS模式。
一旦進入WDS或WSM模式，SMC 106可經組態以控制至RF電路110、數據機112、MAC控制器116、及CPU 118的電力或時脈信號。SMC 106 可經組態以在指定睡眠模式中自動及週期性地在運行狀態、睡眠狀態、與休息狀態之間切換。睡眠狀態及休息狀態之持續時間的等待時間可係可程式化的。此外，更具體之特徵(諸如RF電路110之PLL)可係可程式化的。例如，SMC106可經組態以在每睡眠循環或每N個睡眠循環重新校準此類PLL。此外，休息狀態可完全停用。在此類情況下，SMC 106可在每睡眠循環之後產生喚醒中斷。
在一實施例中，在WSM及WDS睡眠模式中，數據機112及MAC控制器116可被通電，但是其等時脈信號可被抑制。因此，此類元件的暫存器及有限狀態機狀態可保留。WSM及WDS模式可僅在沒有擱置中訊務進入。此外，可遮罩除了係喚醒來源的中斷以外的中斷。
依據預設，電子裝置102之元件可處於狀態202中之運行模式中。在狀態202中，元件可被通電且接收來自振盪器122的正常、預期時脈信號。狀態202中之運行模式可藉由在首先終止狀態206中的傳輸而終止。在一實施例中，可藉由硬體睡眠模式請求而進入WDS或WSM睡眠模式之各者。這些可藉由SMC 106判定無待傳輸或接收的資料(基於關閉TIM或其他訊息)、或按軟體或使用者透過設定位元的需求來驅動。WDS或WSM之特定一者的進入可藉由控制位元或提出請求的實體來判定。WDS及WSM睡眠模式可分別包括狀態224及狀態218。類似地，可依據來自SMC 106的已接收TIM或其他訊息之硬體判定，或按系統之軟體或使用者的需求，而退出狀態224或狀態218。在一實施例中，採用硬體的SMC 106判定及來自軟體的使用者或應用程式層級輸入的組合可用於判定是否進入或退出睡眠模式。
在狀態206中，FSM 200將取決於是否使用WDS或WSM而繼續操作的不同分支。若要使用WSM，則FSM 200可前進至其中起始WSM睡眠狀態的狀態212。
狀態212可包括類似於WSM休息的操作。進入WSM睡眠狀態時，SMC 106可將MAC控制器116置於低電力模式。SMC 106可複製TSF計時器之值至SMC 106。SMC可使數據機112處於低電力模式。然後，SMC 106可抑制至MAC控制器116及數據機112的時脈信號。然後，SMC 106可藉由關閉電力而將RF電路110放於睡眠模式中。SMC 106可處於狀態218中。
在一定時間之後或在請求喚醒時，SMC 106可進入狀態220。若休息狀態被啟用，則SMC 106可直接進入運行模式狀態202。可對CPU 118引發喚醒中斷。若啟用休息，則SMC 106可進入狀態214。一旦在狀態214中，可經受休息持續時間，或SMC 106可等待訊框剖析器124觸發。若遇到觸發，則中斷將被發佈至CPU 118以喚醒系統。若未接收到資料，且休息持續時間到期，則FSM 200可返回至狀態212。
從狀態214轉變至狀態202可包括請求來自振盪器控制器120之PLL的時脈信號。SMC 106可能等待時脈到達。TSF值及其他計時器可還原至MAC控制器116。MAC控制器116可從睡眠模式釋放。數據機112及RF電路110可從電力節省模式釋放。FSM可在狀態202中操作。
在狀態206中，若要使用WDS，則FSM 200可前進至狀態210以起始WDS睡眠。狀態210可包括類似於WDS休息的操作。為轉變至WDS，RF電路110可連同振盪器122、及電力轉換器、RF電路110內的傳輸器及接收器鏈、以及PLL被斷電。SMC 106可繼續且將MAC控制器116置於較低電力模式 中、傳輸MAC TSF計時器或值、將數據機112置於低電力模式、且停止至數據機112及MAC控制器116的時脈。FSM 200可處於狀態224中。
一旦計時器到期或請求喚醒，SMC 106可退出狀態224。若未啟用休息模式，則SMC 106可去至狀態202。若啟用休息，則SMC 106可去至狀態204。然而，去至狀態204可包括數個中間狀態或步驟。假設RF電路110被停用，SMC 106可去至狀態228。否則，SMC 106可去至狀態226。在狀態228，可將RF電路110置於待機模式中。在226，可重新啟動振盪器122。SMC 106可等待振盪器122安定。在222，可藉由施加來自振盪器122的時脈信號來啟用RC電路110之其他部分。在216，可提出PLL操作的請求。時脈可施加至數據機112及MAC控制器116。在等待後，在208，數據機112可還原其暫存器值。為進入204，MAC控制器116可還原其TSF值及其他計時器。可啟用MAC控制器116及數據機112。FSM 200可處於狀態204中。
一旦在狀態204中，可經受休息持續時間，或SMC 106可等待訊框剖析器124。若遇到觸發，則中斷將被發佈至CPU 118以喚醒系統。若未接收到資料，且休息持續時間到期，則FSM 200可返回至狀態204。
圖3係根據本揭露實施例之訊框剖析器300的更詳細繪示。訊框剖析器300可實作訊框剖析器124。訊框剖析器300可包括訊框篩選器304、多個觸發器(諸如觸發器1 306、觸發器2 308、觸發器3 310、及觸發器4 312)、以及控制邏輯314。這些元件可藉由類比電路系統、數位電路系統、組合邏輯、或其任何合適的組合實作。
當通電、或被供應時脈、或以其他方式啟用時，訊框剖析器300可等待TIM 302或其他訊框或訊息的到達。TIM 302可包括識別目標無線裝 置的標頭資訊。訊框篩選器304可經組態以判定所接收訊框(諸如TIM 302)的802.11類型或子類型識別符是否匹配例如SMC中待監視之訊框的802.11類型或子類型。若TIM 302中的類型或子類型裝置識別符或其他識別匹配所預期訊框類型及子類型，則訊框剖析器300可繼續處理TIM 302。否則，訊框剖析器300可捨棄或丟棄訊框。
觸發器306至312之各者可平行或串列地處理TIM 302。觸發器306至314可各包括以其評估TIM 302的匹配準則。儘管圖3中展示四個觸發器，但訊框剖析器300可包括任何合適數目個觸發器。觸發器306至312之各者可評估TIM 302中之訊框的標頭部分或其他資訊。觸發器306至312之各者可分開地啟用或停用。此外，控制邏輯314可評估來自觸發器306至312之結果的任何合適邏輯組合。
觸發器306至312之各者可用相同準則來評估分開之欄位、用不同準則來評估相同欄位、或其組合。所使用之特定觸發器及搭配此類觸發器所使用之準則可取決於無線裝置所使用之通訊協定，及需要匹配TIM 302之多少部分以判定是否TIM 302指示無線裝置準備接收額外資訊。
若控制邏輯314發現來自觸發器306至312之匹配結果的所識別邏輯組合存在，則控制邏輯314可發佈喚醒信號316至無線裝置之其餘部分。觸發器306至312之所選擇者及邏輯組合的匹配欄位可指示TIM 302用信號通知待接收額外資訊給無線裝置。因此，無線裝置之其他部件可通電或喚醒。否則，控制邏輯314可丟棄TIM 302或不採取動作。無線裝置可返回至更深的睡眠狀態，如圖2所示。
可使訊框剖析器300之動作獨立於無線裝置之其他部件(諸如CPU)的操作。因此，成訊框器剖析器300可檢查TIM 302而不需要喚醒、通電、或供應時脈給無線裝置之此類其他元件。例如，可透過合適的暫存器產生訊框剖析器300的操作的組態。
訊框剖析器300可在無線裝置的操作的任何合適階段啟動。如上文在圖2之內容脈絡中所論述，訊框剖析器300可在接收到TIM或其他訊息或訊框時在例如Wsnooze狀態中啟動。
經啟用的觸發器306至312之各者可在指定欄位上執行邏輯檢查。指定欄位可在TIM 302內或在任何訊框之任何合適部分中。該欄位可係例如八位元寬。各觸發器(如由暫存器所定義的)可包括該觸發器待檢查的欄位的指定。該欄位可藉由一個八位元數字來定義。該八位元數字可從訊框之開始定義。訊框控制欄位可係八位元的0及1。
各觸發器(如由暫存器所定義的)可包括是否要對欄位進行型樣搜尋或變更評估的指定(諸如位元)。邏輯檢查可包括型樣搜尋或變更評估之外的其他邏輯檢查。
在型樣搜尋中，另一暫存器值可指定待在剖析TIM 302之欄位時使用的型樣。型樣可藉由點陣圖篩選器、經定義型樣、或其組合來指定。點陣圖篩選器可識別待剖析欄位中之哪些位元。例如，設定在位元位置中的值「1」識別待剖析及評估的位元。值「FF」選擇欄位中之所有位元以供剖析及分析，而值「00」全部不選。所定義型樣可係8位元型樣，以匹配所識別欄位內之TIM 302。當由點陣圖篩選器所指示的經選定位元匹配所定義型樣時，觸發器被啟動。
在變更偵測中，另一暫存器值可指定匹配前一訊框的TIM 302之所識別欄位的八位元型樣。在一實施例中，該型樣可定義觸發器不啟動所必須匹配的位元。例如，在所識別欄位中之指定位元位置(由型樣指定)處的當前TIM 302與先前訊框之間的任何偏差可啟動觸發器。在另一實施例中，該型樣可定義觸發器啟動所必須匹配的位元。
此外，給定觸發器暫存器可包括指示觸發器是否被啟用或被停用以待使用的位元。如上文所論述，可啟用任何合適數目個可用觸發器。此外，觸發器可組合在一起以產生更複雜的喚醒觸發器準則。觸發器可與邏輯運算(諸如OR、AND、NOT、或XOR)組合。操作及邏輯運算的順序可透過又另外的暫存器來程式化。
訊框剖析器300的操作可依任何合適的方式自身啟用。訊框剖析器300可透過暫存器值、啟用信號、電力、或時脈來啟用或停用。若訊框剖析器300被啟用且訊框不匹配觸發條件，則可以丟棄訊框。否則，若訊框剖析器300被停用或若訊框匹配觸發條件，則可不丟棄訊框。
用於給定觸發器的一個實例暫存器可包括諸如下列的欄位
Figure 107136338-A0202-12-0019-1
Trig Enable(觸發器啟用)可係定義是否給定觸發器將檢查TIM 302之型樣或變更的位元。Trig Mode(觸發器模式)可係定義是否給定觸發器將執行型樣 匹配或執行變更偵測的位元。Trig Filter(觸發器篩選器)可係八個位元(或否則，欄位之大小)及遮罩，該遮罩在型樣匹配模式中與Trig Pattern(觸發器型樣)匹配之前，應用在所識別欄位的TIM 302上。Trig Filter(觸發器篩選器)可定義在變更偵測模式中對其評估變更的位元。Trig Pattern(觸發器型樣)可係八個位元(或否則，欄位之大小)及訊框剖析器300在所識別欄位中搜尋的值。該搜尋可用來自Trig Filter(觸發器篩選器)的遮罩覆疊。Trig Octet(觸發器八位元)可定義將對其執行搜尋及比較的TIM 302之欄位。Trig Octet(觸發器八位元)可係八個位元寬，或任何其他合適的長度。
訊框剖析300之實例暫存器可包括諸如下列的欄位
Figure 107136338-A0202-12-0020-2
Type Enable(類型啟用)可係啟用由訊框篩選器304根據802.11來篩選訊框類型的位元。Sub Type Enable(子類型啟用)可係啟用由訊框篩選器304根據802.11來篩選訊框子類型的位元。Type(類型)可係當啟用Type Enable(類型 啟用)時使用的欄位。Type(類型)可定義所接收之封包或TIM 302中為進行額外分析所必須匹配的802.11類型的型樣。類似地，Sub Type(子類型)可定義所接收之封包或TIM 302中為進行額外分析所必須匹配的802.11子類型的型樣。
Function0、Function1、及Function2可能各定義待執行之觸發器306至312的組合。Function0 Priority、Function1 Priority、及Function2 Priority可定義Function0至Function2之間的操作順序。
例如，Function0可指定觸發器1 306及觸發器2 308的組合。「1」可指定觸發器1 306及觸發器2 308待一起AND運算(若該兩個觸發器被啟用)。「0」可指定觸發器1 306及觸發器2 308待一起OR運算(若該兩個觸發器被啟用)。
Function1可指定觸發器1 306、觸發器2 308、及觸發器3 310的組合。「1」可指定該等觸發器待一起AND運算(若所有觸發器被啟用)。「0」可指定該等觸發器待一起OR運算(若所有觸發器被啟用)。
Function2可指定觸發器1 306、觸發器2 308、觸發器3 310、及觸發器4 312的組合。「1」可指定該等觸發器待一起AND運算(若所有觸發器被啟用)。「0」可指定該等觸發器待一起OR運算(若所有觸發器被啟用)。
因此，Function0、Function1、及Function2可藉由指定是否將AND或OR用於特定組合的位元而實作。Function0 Priority、Function1 Priority、及Function2 Priority可藉由兩個位元實作，以展示順序或相對於其他功能的優先 級。「00」可定義第一或最高優先級、「01」可定義第二或下一個最低優先級、且「10」可定義第三或最低優先級。
其中觸發器1被給定為t1、觸發器2被給定為t2、觸發器3被給定為t3、觸發器4被給定為t4、Function0被給定為f0、Function1被給定為f1、且Function2被給定為f2，觸發條件的可能組合的集合可給定為
Figure 107136338-A0202-12-0022-3
雖然上文已描述實作用於待由訊框剖析器300使用的觸發器306至312之邏輯組合的暫存器指定之特定方式，可使用指定觸發器之此類組合的任何合適方式。
因此，SMC 106可使極低電力架構變得可能。此類架構可實用於例如電池供電之802.11物聯網路應用。SMC 106可使系統能夠在資料通訊不活動時避免維持與其他無線裝置的802.11連接所需的CPU活動。
已就一或多個實施例而論描述本揭露，且應理解，除了明確陳述者外，許多同等案、替代案、變化案及修改案係可行的且在本揭露之範疇內。雖然本揭露易受各種修改及替代形式，其特定例示性實施例已顯示在圖式中且在本文中詳細描述。然而，應當理解，本文描述之具體實例性實施例非意欲將本揭露限制於本文所揭露的具體形式。
100‧‧‧系統
102‧‧‧無線裝置
104‧‧‧無線裝置
106‧‧‧睡眠模式控制器(SMC)
108‧‧‧天線
110‧‧‧射頻(RF)電路
112‧‧‧基頻數據機
114‧‧‧基頻處理器
116‧‧‧媒體存取控制(MAC)控制器
118‧‧‧中央處理單元(CPU)
120‧‧‧振盪器控制器
122‧‧‧振盪器
124‧‧‧訊框剖析器

Claims (18)

  1. 一種無線裝置，其包含：一睡眠模式控制器電路(sleep mode controller circuit,SMC)；一處理器；一射頻(radio-frequency,RF)電路；及一振盪器，其通訊地耦合至該處理器及該RF電路；其中該SMC經組態以：從透過該RF電路之一第一所接收訊息識別沒有待從另一無線裝置接收的即將發生(impending)之資料訊務(data traffic)；基於該第一所接收訊息，將該無線裝置置於一斷電(power down)模式中，其中該斷電模式包括使該處理器斷電且使該RF電路斷電；週期性地檢查一第二所接收訊息，其包括：在一週期基礎上使該RF電路通電；判定該第二所接收訊息是否指示有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務；基於有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務的一判定，使該處理器通電；及該無線裝置進一步包括一訊框剖析器(frame parser)電路，該訊框剖析器電路經組態以在該處理器被斷電時：在由該SMC啟動時週期性地檢查該第二所接收訊息； 在該檢查該第二所接收訊息期間，識別該第二所接收訊息是否識別該無線裝置之一類型；及基於該第二所接收訊息是否識別該無線裝置之該類型，繼續剖析該第二所接收訊息。
  2. 如請求項1之無線裝置，其中該SMC進一步經組態以基於沒有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務的一判定，使該處理器維持在一斷電狀態中。
  3. 如請求項1之無線裝置，其中使該RF電路斷電包括停用該RF電路之一鎖相迴路電路。
  4. 如請求項1之無線裝置，其中使該RF電路斷電包括停用從該振盪器至該RF電路的一時脈信號。
  5. 如請求項1之無線裝置，其中該SMC進一步經組態以在使該RF電路及該處理器斷電時維持該振盪器的操作。
  6. 如請求項1之無線裝置，其中該SMC進一步經組態以在使該RF電路及該處理器斷電時關閉該振盪器。
  7. 如請求項1之無線裝置，其中該SMC進一步經組態以在使該RF電路斷電時保存及更新一計時器值，該計時器值係由該無線裝置之一數據機記錄且經組態以識別何時待由該無線裝置接收該第二訊息。
  8. 一種無線裝置，其包含：一睡眠模式控制器電路(SMC)；一處理器； 一射頻(RF)電路；及一振盪器，其通訊地耦合至該處理器及該RF電路；其中該SMC經組態以：從透過該RF電路之一第一所接收訊息識別沒有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務；基於該第一所接收訊息，將該無線裝置置於一斷電模式中，其中該斷電模式包括使該處理器斷電且使該RF電路斷電；週期性地檢查一第二所接收訊息，包括以下之步驟：在一週期基礎上使該RF電路通電；判定該第二所接收訊息是否指示有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務；基於有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務的一判定，使該處理器通電；及該無線裝置進一步包括一訊框剖析器電路，該訊框剖析器電路經組態以在該處理器被斷電時：在由該SMC啟動時週期性地檢查該第二所接收訊息；在該檢查該第二所接收訊息期間，識別該第二所接收訊息中據以執行型樣(pattern)匹配的一欄位(field)；及使用指定用於該訊框剖析器電路的一型樣在該第二所接收訊息上執行型樣匹配，該型樣匹配該第一所接收訊息。
  9. 如請求項1之無線裝置，其中該訊框剖析器電路進一步經組態以在該處理器被斷電時：在由該SMC啟動時週期性地檢查該第二所接收訊息；在該檢查該第二所接收訊息期間，識別該第二所接收訊息中據以執行差異分析的一欄位；及基於該第二所接收訊息之該欄位不同於一先前所接收訊息之一對應欄位，判定該第二所接收訊息指示有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務。
  10. 一種用於睡眠循環控制之方法，其包含：從透過一射頻(RF)電路在一第一無線裝置處之一第一所接收訊息識別沒有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務；基於該第一所接收訊息，將該無線裝置置於一斷電模式中，其中該斷電模式包括使該無線裝置之一處理器斷電且使該RF電路斷電；週期性地檢查一第二所接收訊息，其包括：在一週期基礎上使該RF電路通電；判定該第二所接收訊息是否指示有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務；基於有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務的一判定，使該處理器通電；及在該處理器被斷電時：週期性地檢查該第二所接收訊息； 在該檢查該第二所接收訊息期間，識別該第二所接收訊息是否識別該無線裝置之一類型；及基於該第二所接收訊息是否識別該無線裝置之該類型，繼續剖析該第二所接收訊息。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包含，基於沒有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務的一判定，使該處理器維持在一斷電狀態中。
  12. 如請求項10之方法，其中使該RF電路斷電包括停用該RF電路之一鎖相迴路電路。
  13. 如請求項10之方法，其中使該RF電路斷電包括停用從一振盪器至該RF電路的一時脈信號。
  14. 如請求項10之方法，其進一步包含在使該RF電路及該處理器斷電時維持一振盪器的操作。
  15. 如請求項10之方法，其進一步包含在使該RF電路及該處理器斷電時關閉一振盪器。
  16. 如請求項10之方法，其進一步包含在使該RF電路斷電時保存及更新一計時器值，該計時器值係由該無線裝置之一數據機記錄且經組態以識別何時待由該無線裝置接收該第二訊息。
  17. 一種用於睡眠循環控制之方法，其包含：從透過一射頻(RF)電路在一第一無線裝置處之一第一所接收訊息識別沒有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務； 基於該第一所接收訊息，將該無線裝置置於一斷電模式中，其中該斷電模式包括使該無線裝置之一處理器斷電且使該RF電路斷電；週期性地檢查一第二所接收訊息，包括：在一週期基礎上使該RF電路通電；判定該第二所接收訊息是否指示有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務；基於有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務的一判定，使該處理器通電；及在該處理器被斷電時：週期性地檢查該第二所接收訊息；在該檢查該第二所接收訊息期間，識別該第二所接收訊息中據以執行型樣匹配的一欄位；及使用指定用於該第二所接收訊息之該欄位的一型樣對該第二所接收訊息執行型樣匹配，該型樣匹配該第一所接收訊息。
  18. 如請求項10之方法，其進一步包含在該處理器被斷電時：週期性地檢查該第二所接收訊息；在該檢查該第二所接收訊息期間，識別該第二所接收訊息中據以執行差異分析的一欄位；及基於該第二所接收訊息之該欄位不同於一先前所接收訊息之一對應欄位，判定該第二所接收訊息指示有待從另一無線裝置接收的即將發生之資料訊務。
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