WO2001080038A2

WO2001080038A2 - Mobiles endgerät

Info

Publication number: WO2001080038A2
Application number: PCT/DE2001/001184
Authority: WO
Inventors: Tom Rudolph
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2001-10-25
Also published as: DE10018374A1; WO2001080038A3

Abstract

Beschrieben wird ein mobiles Endgerät mit einer elektronischen Steuerung. Die Steuerung umfasst eine während des Betriebs des Endgeräts zumindest teilweise rekonfigurierbare Schaltung. Weiterhin weist die Steuerung Konfigurierungsmittel auf, welche in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsfunktion des Endgeräts die Schaltung rekonfigurieren.Außerdem wird ein Verfahren zum Betrieb eines entsprechenden mobilen Endgeräts beschrieben.

Description

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teurerer Chips wird zugunsten des geringeren Aufwands gegenüber einer Entwicklung mehrerer Chiptypen meist in Kauf genommen. Ein weiterer Nachteil besteht jedoch darin, dass selbstverständlich die verschiedenen nebeneinander bestehen- den Hardwareblöcke Platz erfordern. Die Reduzierung des Platzbedarfs ist aber insbesondere bei mobilen Endgeräten, welche den Markterfordernissen entsprechend immer kleiner werden sollen, wünschenswert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zu diesem Stand der Technik zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein mobiles Endgerät gemäß Anspruch 1 bzw. ein Verfahren zum Betrieb eines mobilen Endgeräts gemäß Anspruch 6 gelöst.

Erfindungsgemäß weist die Steuerung hierbei eine während des Betriebs des Endgeräts zumindest teilweise rekonfigurierbare bzw. umprogrammierbare Schaltung auf. Außerdem umfasst die Steuerung Konfigurierungsmittel, welche in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsfunktion des Endgeräts die Schaltung rekonfigurieren. Das heißt, dass im laufenden Betrieb je nach den Erfordernissen von der Steuerung selbst ein bestimmter Teil der Hardware entsprechend der gerade notwendigen Anforderungen bzw. System-Performance konfiguriert wird, sodass verschiedene Hardwarefunktionen auf ein und demselben Chip synthetisiert werden können. Dadurch werden zum einen Chipfläche und somit Kosten gespart. Zum zweiten ist es viel einfacher möglich, Hardwareänderungen auch in bestehende Geräte einzubringen und somit bereits auf dem Markt befindliche Geräte mit zusätzlichen, in Hardware umgesetzten Funktionen auszustatten. Die Grenzen sind hierbei lediglich durch die Anzahl der vorhandenen rekonfigurierbaren Gatter gegeben.

Insbesondere relativ selten gebrauchte, aber besonders rechenintensive Funktionen können somit durch eine einfache Rekonfigurierung bzw. Umprogrammierung der Hardware sozusagen „on time* zum Anforderungszeitpunkt hardwaremäßig realisiert werden.

Die rekonfigurierbare Schaltung kann hierbei entweder vollständig oder teilweise rekonfigurierbar sein. Das heißt, der rekonfigurierbare Teil kann als separater Schaltungsblock bzw. Chip im Gerät implementiert sein. Es kann sich jedoch auch um einfach für eine Rekonfigurierung ausgelegte Bereiche innerhalb eines IC s handeln, welcher weitere Funktionen enthält .

Vorzugsweise handelt es sich um einen mittels eines Ladeprozesses konfigurierbaren bzw. programmierbaren Logikbaustein, beispielsweise einen FPGA-Baustein.

Die Konfigurierungsmittel enthalten vorzugsweise einen Konfigurationsspeicher, in welchem die Konfigurationsdaten zur Rekonfigurierung der Schaltung für verschiedene Betriebsfunktionen gespeichert sind, sowie einen

Microcontroller, welcher mit Hilfe der Konfigurationsdaten die rekonfigurierbare Schaltung zum gewünschten Zeitpunkt bei Aufruf einer bestimmten Betriebsfunktion entsprechend den Anforderungen konfiguriert. Hierzu kann selbstverständlich ein ohnehin bereits im Gerät befindlicher Microcontroller der Steuerung verwendet werden.

Vorzugsweise wird als Konfigurationsspeicher ein nichtflüchtiger Speicher verwendet, um einen Verlust der Daten bei einer Unterbrechung der Spannungsversorgung bzw. beim Abstellen des Geräts zu vermeiden. Das heißt, es wird hierfür beispielsweise ein ROM- oder ein Flash-RAM-Speicher verwendet. Insbesondere kann als Konfigurationsspeicher auch ein Teilbereich eines ohnehin im Gerät befindlichen Speichers verwendet werden.

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Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf das Gerat dargestellten Merkmale auch bezuglich des Verfah^¬ rens zum Betrieb eines solchen Geräts erfmdungswesentlich sein können und umgekehrt. Es zeigen:

Figur 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Kommunikationsendgerats nach dem Stand der Technik;

Figur 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfmdungsgemaßen Kommunikationsendgerats.

In Figur 1 ist ein typischer schaltungsmaßiger Aufbau eines Kommunikationsendgerats, beispielsweise eines Mobiltelefons, dargestellt, wobei die Darstellung jedoch auf die zur Übertragung der Sprachdaten erforderlichen Komponenten beschrankt ist. Auf die Darstellung weiterer in Mobil- telefonen oder ähnlichen Geraten blicherweise vorhandener Komponenten wie Display, Tastatur etc. wurde wegen der besseren Übersichtlichkeit verzichtet.

Die in Figur 1 gezeigte Steuerung 1 weist einen DSP (digitalen Signalprozessor) 2, einen Microcontroller 3, einen Speicher 4 sowie einen AD/DA-Wandler 5 für ein Basisband und Voiceband sowie einen Hochfrequenzteil 7 auf. Die an einem Mikrofon 8 aufgenommenen Sprachsignale werden mittels des AD/DA-Wandlers 5 in digitale Daten umgewandelt, im DSP 2 codiert und dann im AD/DA-Wandler 5 wieder in analoge Signale umgewandelt, welche an den HF-Teil 7 übergeben und dort gesendet werden. Umgekehrt werden vom HF-Teil 7 empfangene analoge Signale zunächst im AD/DA-Wandler 5 m digitale

Signale umgewandelt, im DSP 2 decodiert und über den AD/DA- Wandler 5 am Lautsprecher 9 ausgegeben. Die Steuerung umfasst weiterhin einen Microcontroller 3 zur Ansteuerung des AD/DA- Wandlers sowie einen Speicher 4, auf welchen der Micro- Controller 3 Zugriff hat und in dem sich die für die Steuerung benotigten Daten befinden. _Wie das vereinfachte Schaltbild gemäß Figur 2 zeigt, weist ein erfindungsgemäßes Gerät gemäß dem vorliegenden Aus^¬ führungsbeispiel einen zusätzlichen Logikbaustein 6 auf. Dieser Logikbaustein besteht aus „and*-, „nand*-, „or^*- und „nor* -Gattern, welche beispielsweise durch einen Ladeprozess wiederholt unter Bildung einer bestimmten konfigurierten Schaltung programmierbar und somit folglich auch umpro^¬ grammierbar sind.

Die Konfigurierung bzw. Rekonfigurierung der Logik erfolgt durch eine Hardwarebeschreibungssprache (HDL, Hardware Description Language) , beispielsweise VHSIC oder VHDL. Die erforderlichen Konfigurationsdaten zur Rekonfigurierung der Schaltung 6 für eine bestimmte Betriebsfunktion bzw. evtl. auch bereits der komplette Programmcode zur Rekonfigurierung der Schaltung 6 sind in einem Teil des Speichers 4 oder in einem separaten Speicher (nicht dargestellt) , auf den der Microcontroller 3 Zugriff hat, abgespeichert.

Durch die rekonfigurierbare Logik 6 wird der DSP 2 sozusagen erweitert. Das heißt, die durch den DSP 2 laufenden Daten durchlaufen einen zusätzlichen Hardwareteil, welcher genau die Funktionen ausübt, für die die Schaltung 6 entsprechend zuvor rekonfiguriert wurde.

Die rekonfigurierbare Logik 6 kann dabei für unterschiedlichste Funktionen eingesetzt werden wie beispielsweise als MP3-Decoder oder -Encoder zur Komprimierung bzw. Dekom- primierung von Audiodaten, als MPEG4-Encoder oder -Decoder zur Komprimierung bzw. Dekomprimierung von Videodaten, oder auch zur speziellen Codierung oder Decodierung von sicherheitsrelevanten Daten mit einem aufwendigen Codieralgorithmus. Da es sich hierbei um eine reine Hardwareschaltung handelt, ist sie bei entsprechender Konfigurierung auch in der Lage, eine Komprimierung, Dekomprimierung, Codierung oder Decodierung in Echtzeit durchzuführen. Selbstverständlich kann die Schaltung auch für beliebige andere Funktionen, die ansonsten softwaremäßig in derartigen Geräten umgesetzt werden, herangezogen werden, um so bestimmte Funktionsabläufe zu beschleunigen.

Die erfindungsgemäße Hardware, die zur Realisierung bestimmter rechenintensiver Funktionen zur Laufzeit, d. h. im Betrieb des Geräts, entsprechend den zum Anforderungszeitpunkt gewünschten Hardwareeigenschaften, partiell veränderbar ist, kann im Prinzip in einem Chipsatz mit den übrigen Hardwareteilen des Geräts realisiert werden. Der Aufwand hierfür ist relativ gering und bietet sich daher auch als standardmäßige Ausstattung in allen GSM- oder UMTS-Terminals an. Um nachträgliche Änderungen in ein solches Gerät einzubringen, muß lediglich der entsprechende Programmcode, z.B. in VHDL, geändert werden und ein neues Programmfile co piliert und im Konfigurationsspeicher gespeichert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Mobiles Endgerät mit einer elektronischen Steuerung (1! / _da_durc_h gekennzeichnet, dass die Steuerung (1) eine während des Betriebs des Endgeräts zumindest teilweise rekonfigurierbare Schaltung (6) und Konfigurierungsmittel (3, 4) umfasst, welche in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsfunktion des Endgeräts die Schaltung (6) rekonfigurieren.

2. Endgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mittels eines Ladeprozesses konfigurierbaren Logikbaustein.

3. Endgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Konfigurationsspeicher (4) zur Speicherung von Konfigurationsdaten zur Rekonfigurierung der Schaltung (6) für verschiedene Betriebsfunktionen.

4. Endgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher einen nichtflüchtigen Speicher umfasst.

5. Endgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät ein PDA und/oder ein Kommunikationsendgerät ist.

6. Verfahren zum Betrieb eines mobilen Endgeräts mit einer elektronischen Steuerung (1), welche eine zumindest teilweise rekonfigurierbare Schaltung (6) aufweist, wobei während des Betriebs des Endgeräts zumindest ein Teil der Schaltung (6) in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsfunktion des Endgeräts rekonfiguriert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedene Betriebsfunktionen des Endgeräts Konfigurationsdaten im Endgerät gespeichert werden und bei einem Aufruf einer der Betriebsfunktionen unter Verwendung der zugehörigen Konfigurationsdaten die Schaltung (6) rekonfiguriert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Betriebsfunktionen eine Codierung und/oder

Komprimierung von Daten umfasst.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Betriebsfunktionen eine Decodierung und/oder Dekomprimierung von Daten umfasst.