電子裝置及其省電管理方法
【專利摘要】本發明提供一種電子裝置，包括控制單元和連接所述控制單元的實時時鐘模塊，所述控制單元通過所述實時時鐘模塊提供中斷。本發明通過外接超低功耗的實時時鐘模塊來提供中斷，能夠降低整個系統的待機功耗，增強有電池供電裝置續航時間。
【專利說明】電子裝置及其省電管理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電子裝置，尤其涉及一種待機省電的電子裝置及其省電管理方法。
【背景技術】
[0002]目前智能穿戴式電子產品因其外觀尺寸狹小，不得不采用小尺寸小容量電池供電，針對智能穿戴式電子產品，其硬件系統還需選用一顆低功耗MCU作主控，否則續航時間會很短暫。
[0003]然而，即使選擇了低功耗MCU作主控制器，也存在諸多缺陷。基于現有技術的MCU的待機最低省電模式要么是深度睡眠模式(sleep mode)，要么是深度休眠模式(powerdown mode)，其最低待機電流在微安(uA)級。盡管有時也可達到納安(nA)級，然而此模式下，其監視時鐘(Watchdog timer)功能已停止工作，需要依靠外部專用喚醒Pin才能喚醒MCU。如此一來，必然造成喚醒時間較長，給人“假死”狀態。因此，續航待機時間不長一直困擾著穿戴式電子產品進一步發展。另外，現有技術中的智能穿戴式電子還存在由于要選擇超低功耗MCU，因此成本單價不便宜等問題。
【發明內容】
[0004]為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種電子裝置，包括控制單元和連接所述控制單元的實時時鐘模塊以及一連接所述控制單元和所述實時時鐘模塊的供電模塊，所述控制單元通過所述實時時鐘模塊提供中斷，供電模塊為電池，即所述電子裝置為電池供電裝置。
[0005]進一步的，所述實時時鐘模塊采用亞閾值超低功耗技術。亞閾值超低功耗技術是一種使內部電路可工作在亞閾值區(工作在O—0.5v范圍，閾值為0.5v)，而傳統的則工作在超閾值區(工作在0.5v—1.8v范圍，閾值為0.9v)，亞閾值技術使工作電路的功耗降低約13倍。進一步的，所述電子裝置還包括連接所述控制單元的周邊電路，所述周邊電路用于擴展所述控制單元的功能，所述實時時鐘模塊包括連接所述供電模塊的電源管理模塊，所述電源管理模塊用以控制所述控制單元及所述周邊電路的供電。
[0006]進一步的，所述電源管理模塊還包括一電源控制端，所述電源管理模塊通過所述電源控制端連接所述控制單元，所述電源控制端用以控制所述供電模塊與所述控制單元的連接。
[0007]進一步的，所述電源管理模塊還包括一電源控制端，所述電子裝置還包括一電子開關，所述電源管理模塊通過所述電源控制端連接所述電子開關，并通過所述電子開關連接所述控制單元和所述供電模塊，所述電源管理模塊通過所述電源控制端控制所述電子開關的通斷。
[0008]進一步的，所述實時時鐘模塊還包括一存儲單元，當所述供電模塊中斷供電時，所述存儲單元存儲所述控制單元在中斷供電前的狀態。
[0009]進一步的，所述實時時鐘模塊包括自校準RC振蕩器，所述實時時鐘模塊通過所述自校準RC振蕩器提供中斷晶振。
[0010]進一步的，所述電子裝置死機時通過所述實時時鐘模塊提供狀態復位信號進行復位。
[0011]進一步的，所述電子裝置為可穿戴設備。
[0012]本發明還提供一種電子裝置的省電管理方法，包括
[0013]控制單元通電工作；
[0014]連接所述控制單元的實時時鐘模塊切斷所述控制單元及其周邊電路的供電，存儲所述控制單元在中斷供電前的數據，并啟動監視時鐘；
[0015]當所述實時時鐘模塊收到中斷信號時，喚醒所述控制單元，并將中斷供電前的數據發送給所述控制單元。
[0016]本發明提供的電子裝置，包括控制單元和連接所述控制單元的實時時鐘模塊所述控制單元通過所述實時時鐘模塊提供中斷。通過外接低功耗的實時時鐘模塊來提供中斷，能夠降低整個系統的功耗，增強有電池供電裝置續航時間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明一實施例所述電子裝置的結構示意圖。
[0018]圖2為本發明另一實施例所述電子裝置的結構示意圖。
[0019]圖3為可穿戴電子產品中采用亞閾值技術的多功能RTC與主控MCU通訊電路連接框圖。
[0020]圖4為本發明一實施例所述電子裝置的省電管理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
[0022]結合【背景技術】所述，針對電池供電產品，為了解決待機時間不長的問題，常規方法是使用外部電源管理芯片(含RTC時鐘電路)或外部RTC時鐘芯片控制系統周邊。該方法通過定時中斷喚醒系統的方式以求待機省電，但其仍受限于系統主控激活狀態耗電及外部RTC本體工作模式耗電太大，致使系統平均待機電流仍處于1-SmA毫安級。智能手機因電池容量足夠大，因此可考慮使用上述方法，然而智能穿戴式電子產品(可穿戴設備)一般使用低容量電池，若采用上述常規方法仍然不能保證長時間續航。
[0023]基于此，本發明提供一種電子裝置，如圖1所示，包括控制單元100和連接所述控制單元100的實時時鐘模塊(RTC) 200 ;所述控制單元100通過所述實時時鐘模塊200提供中斷。
[0024]具體的，所述實時時鐘模塊200采用亞閾值超低功耗技術，使其支持超低功耗，并且通過自校準RC振蕩器工作模式為控制模塊100提供中斷晶振。亞閾值超低功耗技術是一種使內部電路可工作在亞閾值區(工作在O—0.5v范圍，閾值為0.5v)，而傳統的則工作在超閾值區(工作在0.5v—1.8v范圍，閾值為0.9v)，亞閾值技術使工作電路的功耗降低約13倍。如此即用外部實時時鐘即實時時鐘模塊(RTC) 200取代了控制模塊100內部的自帶時鐘模塊，通過外部更低功耗的RTC來提供中斷，降低了整個電子裝置的功耗。
[0025]所述電子裝置還包括連接于電子裝置的控制單元100的周邊電路500，可以據此增加電子裝置的功能。進一步的，所述電子裝置還包括供電模塊300，供電模塊300為電池，所述實時時鐘模塊200還包括連接所述供電模塊300的電源管理模塊210，所述電源管理模塊210用以控制所述控制單元100及其周邊電路500的供電。
[0026]在本發明一實施例中，如圖1所示，所述電源管理模塊210具有電源控制端211，電源管理模塊210直接通過電源控制端211連接控制單元100，以控制供電模塊300與控制單元100的連接。電源管理模塊210通過電源控制端211發出控制信號，以控制供電模塊300為控制單元100與其周邊電路500供電。
[0027]在本發明另一實施例中，如圖2所示，電子裝置還包括電子開關400，所述電源管理模塊210通過電源控制端211連接所述電子開關400，并通過電子開關400連接所述控制單元100和所述供電模塊300。此時，電源管理模塊210通過所述電源控制端211控制所述電子開關的通斷。具體的，所述電源管理模塊210通過電源控制端211發出控制信號控制電子開關400的通斷，以控制供電模塊300為控制單元100與其周邊電路500供電。其中，所述電子開關400為MOS管，其柵極連接電源控制端211，其源漏極分別連接供電模塊300與控制單元100。但本發明不以此為限，所述電子開關400還可以是其他器件。
[0028]如圖1和圖2所示，實時時鐘模塊200還包括存儲單元220，當所述供電模塊300中斷供電時，所述存儲單元220存儲所述控制單元100在中斷供電前的狀態。如此可以記憶控制單元100斷電前的狀態，以實現快速喚醒控制單元100。當電子裝置死機時，所述實時時鐘模塊200還能提供狀態復位信號給所述控制單元100以進行復位。
[0029]其中，電子裝置可以是可穿戴設備，本發明所示的方法應用于可穿戴設備，可以解決可穿戴設備電池容量小，不能保證長時間續航的缺陷。可穿戴設備例如為手環，此時周邊電路500可以根據需要實現智能睡眠提醒、智能跑步和智能提醒等功能。
[0030]下面以圖2所示電子裝置為例對本發明進行具體說明。其中可穿戴設備為智能手環。該智能手環結合智能手機主要功能包括:智能識別跑步和走路，并分開記步、自動計算卡路里消耗；智能睡眠監測；智能提醒；運動地圖軌跡記錄，自由發起或回應各項運動比賽等功能。當然上述功能僅為舉例，并非用以限定該智能手環。
[0031]圖3為可穿戴設備中采用亞閾值技術的RTC與主控MCU通訊電路連接框圖。選用Microchip的MCU作為控制單元100，比如可以是PIC16LF1947 ;選用Ambiq Micro的AM1805作為外接實時時鐘模塊(RTC) 200 ;周邊電路500包括藍牙收發器、3軸加速度傳感器以及線性驅動模塊，所述藍牙收發器選用AMICC0M的A8105，所述3軸加速度傳感器選用ADI的ADXL362。所述智能手環使用鋰電池(VBAT) 3.7v/41mAH作為供電模塊300以供電。電子開關400為PM0SFET開關，切換控制電路，此電路受控于RTC內部的PSW pin (電源控制端211)，可對除RTC芯片外系統周邊供電實施開與關動作。另外，當智能手環出現死機時，用此RTC向MCU提供/RESET和中斷喚醒信號，還可以用此RTC提供所需的32.768KHZ的時鐘。存儲單元220為RTC中的RAM。
[0032]其中，AM1805為基于亞閾值功耗技術設計的自帶電源管理功能的RTC，該RTC電源供電要求比其他工業級RTC低，AM1805內建RC振蕩模式3v供電時，當使用內部RC振蕩器其耗電為14nA ;當使用內部RC振蕩器并自校準時其耗電為22nA ;當使用外部晶體振蕩器其耗電為55nA ；其電源管理將支持可編程計數器，定時鬧鐘，Watchdog功能，并內建電源供電開關，及支持帶有計數，鬧鐘和中斷功能的睡眠管理功能。它以I2C或SPI接口與主控CPU進行通訊，其有效的供電電壓工作電壓范圍為1.5—3.6v。
[0033]整個MCU供電回路中外加P-MOSFET控制電源正極開/關，該VSS pin受控于來自RTC的PSW pin，RTC的nIRQ Pin則可作為MCU的外部中斷輸入，當MCU需要喚醒時，允許MCU利用RTC中斷功能，而RTC的Reset輸出則連到MCU的nRST輸入，可以激活RTC進行Power on reset，同時支持外部Reset鍵復位。MCU可上電初始化時，通過SPI或I2C通道對RTC內部寄存器進行設置。
[0034]通過對RTC的內部寄存器值進行配置，可設置MCU進入關機狀態，并可提供不同觸發方式從關機狀態去喚醒MCU，主要有以下幾種觸發方式:
[0035]鬧鐘(Alarm):系統要求MCU以特殊的時序次數喚醒起來時，需要完整配置RTC的Alarm鬧鐘中斷功能。
[0036]倒數計時(Countdown Timer):系統要求MCU以周期性的間隔喚醒起來時，RTC將會提供彈性的時間間隔配置支持這個功能。
[0037]喚醒按鍵/開關(Wake Button/Switch):可支持外部手動按鍵或開關喚醒系統。
[0038]外部裝置輸入:RTC可支持輸入外部WDI (WatchDog timer Input)中斷，去喚醒MCU0
[0039]模擬輸入:RTC內建模擬電壓比較器，可支持外部模擬電壓信號，允許輸入在RTC的VBAT pin，通過其內部的比較器比較后，產生中斷去喚醒MCU。
[0040]電池低壓偵測:模擬電壓比較器可提供外部電池低壓偵測，此時RTC的VCCpin需要與VBAT pin連接，(即圖2中的供電模塊600連接至RTC的VCC pin，供電模塊600為電池模塊)內部比較器動作閾值也可調整，以確保電壓低壓中斷產生。
[0041]如果MCU在sle印mode下的掉電，一些省電參數數據必需先在MCU重新上電前預存于RTC內部的RAM，則可很容易在MCU進入SIe印mode前，先存儲所需省電參數，并當MCU喚醒時，再讀出來。
[0042]RTC的PSW pin上內部有一內阻為10HM電源開關，允許50mA電流通過，可控制外部芯片供電，如果不使用此PSW pin則最大漏電為250PA。
[0043]綜上所述，系統改由MCU+RTC(AM1805)整合使用，該RTC芯片將提供在自校準RC模式下的RTC功能(該RTC連續工作耗電電流為<20nA)，并設置MCU進入Sle印mode, RTC可設置以一定的時間間隔定時喚醒MCU，則系統平均電流會被動態地降低。
[0044]使用該自帶電源管理的RTC能夠設置系統進入最省電模式，該RTC最大的優點在于，允許系統開發者可以忽略其他系統元件的睡眠模式電流，并允許從其他性能方面，優化這些系統元件，如工作的功耗，成本或者功能。
[0045]如圖4所示，本發明還提供一種電子裝置的省電管理方法，包括
[0046]控制單元通電工作；
[0047]連接所述控制單元的實時時鐘模塊切斷所述控制單元及其周邊電路的供電，存儲所述控制單元在中斷供電前的數據，并啟動監視時鐘；
[0048]當所述實時時鐘模塊收到中斷信號時，喚醒所述控制單元，并將中斷供電前的數據發送給所述控制單元。
[0049]綜上所述，本發明提供的電子裝置及其省電管理方法，通過控制單元和連接所述控制單元的實時時鐘模塊；所述控制單元通過所述實時時鐘模塊提供中斷。通過外接低功耗的實時時鐘模塊來提供中斷，能夠降低整個系統的待機功耗，增強有電池供電裝置續航時間。
[0050]需要說明的是，本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的方法而言，由于與實施例公開的系統相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見系統部分說明即可。
[0051]顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種電子裝置，其特征在于，包括控制單元和連接所述控制單元的實時時鐘模塊以及一連接所述控制單元和所述實時時鐘模塊的供電模塊，所述控制單元通過所述實時時鐘模塊提供中斷，所述供電模塊為一電池供電模塊。
2.如權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述實時時鐘模塊采用亞閾值超低功耗技術。
3.如權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，還包括連接所述控制單元的周邊電路，所述周邊電路用于擴展所述控制單元的功能，所述實時時鐘模塊包括連接所述供電模塊的電源管理模塊，所述電源管理模塊用以控制所述控制單元及所述周邊電路的供電。
4.如權利要求3所述的電子裝置，其特征在于，所述電源管理模塊還包括一電源控制端，所述電源管理模塊通過所述電源控制端連接所述控制單元，所述電源控制端用以控制所述供電模塊與所述控制單元的連接。
5.如權利要求3所述的電子裝置，其特征在于，所述電源管理模塊還包括一電源控制端，所述電子裝置還包括一電子開關，所述電源管理模塊通過所述電源控制端連接所述電子開關，并通過所述電子開關連接所述控制單元和所述供電模塊，所述電源管理模塊通過所述電源控制端控制所述電子開關的通斷。
6.如權利要求3所述的電子裝置，其特征在于，所述實時時鐘模塊還包括一存儲單元，當所述供電模塊中斷供電時，所述存儲單元存儲所述控制單元在中斷供電前的狀態。
7.如權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述實時時鐘模塊包括自校準RC振蕩器，所述實時時鐘模塊通過所述自校準RC振蕩器提供中斷晶振。
8.如權利要求1所述的電子裝置，其特征在于，所述電子裝置死機時通過所述實時時鐘模塊提供狀態復位信號進行復位。
9.如權利要求1-8任意一項所述電子裝置，其特征在于，所述電子裝置為可穿戴設備。
10.一種電子裝置的省電管理方法，所述電子裝置是如權利要求1至9中任一項所述的電子裝置，其特征在于，包括 控制單元通電工作； 連接所述控制單元的實時時鐘模塊切斷所述控制單元及其周邊電路的供電，存儲所述控制單元在中斷供電前的數據，并啟動監視時鐘； 當所述實時時鐘模塊收到中斷信號時，喚醒所述控制單元，并將中斷供電前的數據發送給所述控制單元。
【文檔編號】G06F1/32GK104484029SQ201410790492
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月17日 優先權日:2014年12月17日
【發明者】鄒崢嶸 申請人:英華達（南京）科技有限公司, 英華達股份有限公司