具软件架构的电池供电无线系统节省电力的方法及装置 【技术领域】
本发明关于一种控制时脉速度的方法与架构，特别是关于一种具软件架构的电池供电无线系统的节省电力的方法。
背景技术
对于传统的微处理器嵌入式(Microprocessor-Based Embedded)系统例如移动电话(Mobile Telephone)以及个人数字化助理产品(PDA)而言，电力的节省是一个非常重要的课题。由于这类系统的软件与硬件的复杂性，必须有一定比例的电力消耗在除错功能上。此除错功能在制造商于开发与解决产品问题时相当有用。然而，消费者并不会使用此除错功能。因此传统系统将电力消耗在执行基本除错的运算，实与消费者的使用无关。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种具软件架构的电池供电无线系统节省电力地方法。此节省电力的方法包含下列步骤：
(1)停止复数个在标准模式的第一频率下利用一时脉讯号的除错运算子集合；(2)执行复数个在除错模式的第二频率下利用该时脉讯号的除错运算，其中第一频率低于第二频率以节省电力；以及(3)在收到由该装置外部所产生的一外部命令时，调整该时脉讯号至该第一频率与该第二频率其中之一，并分别转换为对应的标准模式与除错模式其中之一。
本发明还提供一种装置，该装置是一种具软件架构的电池供电无线系统节省电力的装置，其中，该装置包含：一存储器，用以储存复数个除错软件子程序，以执行复数个除错运算；一第一电路，连接于该存储器，并利用一时脉讯号用以执行：(1)在标准模式中，停止该除错运算子集合；(2)在除错模式中，执行该除错运算；(3)在收到由该装置外部所产生的一外部命令时，调整该时脉讯号至一第一频率与一第二频率其中之一，之后，并分别转换该装置为该标准模式与该除错模式其中之一，其中，该第一频率较该第二频率低以节省电力。
综上所述，根据上述本发明的技术特征，本发明提供的这种具软件架构的电池供电无线系统的节省电力的方法与装置，可达成(1)相较于产品研发时的操作模式，一般操作模式的电力消耗较低；(2)于不同的模式中建立不同的时脉；(3)延长消费者使用时的电池寿命。
【附图说明】
本发明的主要目的、特征以及优点详述于实施方法、申请专利范围与附图中。
图1为本发明的一具体实施例方块图。
图2为本发明的一标准例行程序中的除错例行程序的部分范例虚拟码列的实施例。
图3为本发明的一处理器电路与时脉电路的详细方块图。
图4为显示本发明由一般输出/输入电路控制的时脉电路的方块图。
图中符号说明：
102处理器电路 104时脉电路
106存储器电路 108通用输出/输入电路
110逻辑电路 112射频电路
114随机存取存储器 116通用异步收发器电路
118介面 120总线
124测试计算机 126标准软件子程序
126a标准软件子程序 128除错软件子程序
128a除错软件子程序 130应用软件
132虚拟码程序行 134条件分支指令
140电路 142电路
144暂存器 146第一振荡器
148第二振荡器 150a逻辑门
150b逻辑门 152反相器
154逻辑门 160指令
162除错动作程序行 164叙述
166电路
具体实施方法
参考图1所示，显示本发明的一较佳实施例的装置(或系统)100的方块图。此装置100可为一个移动电话装置、个人化数字助理或是其它使用电池供电并具有软件组态能力的移动式装置。在本实施例中，此装置100可将其视为一移动电话装置。此移动电话装置100包含一电路(或方块)102、一电路(或方块)104、一电路(或方块)106、一电路(或方块)108、一电路(或方块)110、一电路(或方块)112、一电路(或方块)114、一电路(或方块)116。此装置100包含一介面118能够连接到一总线120。此总线120可以连接计算机124，到移动电话装置100。计算机124将产生一个讯号(例如：模式命令MODE CMD)，并由介面118所接收。电路104则将产生一个讯号(例如：时脉讯号CLK)。
在本实施例中，电路102可被视为一处理器电路。此处理器电路102，则可作为一个数字处理器。此处理器电路102可用以执行每秒数十至数百的百万个指令。例如：处理器电路102可以用来执行约每秒56百万个指令到每秒132百万个指令，视处理器时脉速度而定。处理器时脉速度可以为约40百万赫兹(MHz)到约132百万赫兹(MHz)之间。另外，其它指令处理能力的处理器与时脉速度的使用可视特定应用标准而定，而不应被排除在外。在本发明的一实施例中，处理器电路102可与介面118相连，以传递讯号到总线120上。
电路104可被视为一时脉电路。时脉电路104可被视为一个锁相回路(Phase Lock Loop，PLL)电路。锁相回路在单频或多频的情况下可产生一个讯号CLK。讯号CLK可以被视为一时脉讯号，而此时脉讯号CLK可用来驱动处理器电路102。时脉讯号CLK亦可用来驱动一个或多个电路106、108、110、112、114或116等。
电路106可被视为一存储器电路。此存储器电路106可为一个只读存储器电路(ROM)。此只读存储器电路106可作为一个非挥发性存储器，当移动电话装置100失去电源的时候，可用于储存软件程序。而其它型式的存储器电路，例如：闪存、随机存取存储器等，可视特定应用标准而定，而不应被排除在外。一组软件子程序126可储存于只读存储器106内；另一组软件子程序128也可被储存于只读存储器106内。而处理器电路102可以和只读存储器106相互传递讯号，以读取只读存储器106内部的软件子程序126与128。
电路108在本实施例中可被视为一个通用的输出/输入电路(GPIO)。此通用输出/输入电路108可用来提供移动电话装置100一般输出与输入的功能，通用输出/输入电路108可与处理器电路102相互传递讯号，并接收与传送资料。在本发明的一实施例中，通用输出/输入电路108连接于介面118，并经由总线120与计算机124进行数据传输。
电路110可视为一逻辑电路。此逻辑电路110可执行各种不需要软件控制的逻辑功能，电路110包含支持分码多工存取通讯系统(CDMA)操作、分时多工(TDMA)通讯系统操作或是全球通讯系统(GSM)操作、编译码器、内建测试运算、模拟至数字转换、数字至模拟转换、音频取样操作、音讯驱动器、显示驱动器、指示器驱动器等高速功能。
电路112可被视为一射频电路(RF)。此射频电路112可作为移动电话装置100的无线电讯收发系统，用来与其它移动通讯装置作讯号沟通。而此射频电路112则可被建置于分码多工存取通讯系统(CDMA)、分时多工存取通讯系统(TDMA)或分频多工存取通讯系统(FDMA)的环境中。
电路114可视为一存储器电路。此存储器电路114可为随机存取存储器(RAM)，并且由微处理器电路来控制读取或写入数据。
电路116可视为一通用异步收发器电路(UART)。此通用异步收发器电路116可提供移动电话装置100异步传输讯号的能力，并经由微处理器电路102控制其接收与发送数据。
总线120可视为一测试总线。测试总线120可以提供移动电话装置100与计算机124作双向传输资料的功能。此测试总线120可为串联端口或是并联式端口。例如：测试总线120可为一通用序列总线(USB)、一高速介面设备的数据传输总线(FIREWIRE)或是RS-232总线。而其它总线型式，可视特定应用标准而定，而不应被排除在外。。
计算机124可为一测试计算机。此测试计算机124可以是一个人计算机、一工作站计算机或是类似架构的机器。测试计算机124可于开发与除错或制造的环境中，连接至移动电话装置100。当移动通讯装置交付使用者使用时，则不与测试计算机124相连接。另外，测试计算机124包含一应用软件130，可用来与移动通讯装置100作相互的数据传输用。
软件子程序126在本实施例中可被称作标准软件子程序。此标准的软件子程序126可被写来执行分码多工存取通讯系统(CDMA)，使得移动电话装置100可与其它类似的装置作相互的数据传输。而且，此标准软件子程序内可包含其它功能的程序软件，以满足移动电话装置100特定应用的设计标准。
软件子程序128可为除错软件子程序。除错软件子程序128被写入移动电话装置100中，用以执行除错用运算。除错软件子程序128与标准软件子程序126可被安排在分开的两个程序方块，亦可将两者混合为逐线(line-by-line)编码的主要部分。例如：除错软件子程序128则可被包含在标准软件子程序126内。
移动电话装置100一般经由测试总线120透过测试计算机124内的应用软件130进行设计、开发、测试与除错等步骤来进行。应用软件130将会发送命令(例如：除错命令DBG CMD、模式命令MODECMD)或资料(例如：除错资料DBG DATA)到移动通讯装置100内。经由移动通讯电话装置100内的除错运算所产生的结果资料(例如：除错结果DBG RESULT)则从移动电话装置100中传输回测试计算机124与应用软件130中。
模式命令讯号可传送讯息并将移动电话装置100转换为一般的标准模式或是除错模式。另外，在标准模式中，讯号CLK产生于第一频率。在除错模式中，讯号CLK则产生于第二频率，其中，第二频率高于第一频率。例如：第一频率可为约45百万赫兹(MHz)，而第二频率则可为约60百万赫兹(MHz)。而增加第二频率超过第一频率，乃是基于特定应用程序的标准经验来决定。
讯号DBG CMD可为一个或多个除错命令。讯号DBG DATA则可为一组或多组与除错命令相关的资料。讯号DBG CMD以及DBGDATA一般被用于移动电话装置100的配置、测试或除错。讯号DBGRESULT是由移动电话装置100内所执行的除错运算产生的一组或多组资料的结果。
移动电话装置100内软件一般具有支持配置、测试、除错的功能。这些在移动电话装置100内所执行的软件程序一般包含：(i)提供使用者于标准软件子程序126中的通话功能。(ii)提供开发者于除错软件子程序128中的除错功能，以辨识与隔离因故障或设计错误所造成的问题。相较于单独执行标准软件子程序126而不执行除错软件子程序或除错软件子程序(例如：电池电压测试软件子程序)子集(一个或多个但不是全部)，同时执行除错软件子程序128与标准软件子程序126将使处理器电路102消耗额外的电力。而此额外消耗的电力，将增加移动通讯装置的电力消耗。
在除错模式中，由处理器电路102执行的除错软件子程序128发送信息至测试计算机124中的应用软件130，使开发者可以监控移动电话装置100的执行状况。当移动电话装置100销售给消费者时，除错软件子程序128可能不再被使用。而在操作在一般模式下，透过停止除错软件子程序128，将可以有令人满意的低电力的消耗与节省电力的效果。
除错的功能主要是由测试计算机124内的应用软件130所控制，而应用软件130则由开发者所输入的讯号所控制。开发者可以随时执行除错软件子程序128以监测移动通讯装置的动作。同样的，开发者随时可以停止除错软件子程序128来减少电力的消耗。
参考图2所示，图中所示为标准软件子程序126a中的除错软件子程序128a的部分执行的虚拟码程序行132。当除错功能被执行(例如：除错模式)，可以经由取得布尔数值结果为“真”的条件分支指令134使Debug_Function( )128a动作。另外，时脉电路104可经控制在高频(例如HIGH_CLOCK在60MHz)时产生讯号CLK，以提供执行除错动作程序行162所需额外消耗的电力。
假如除错的功能被停止(例如于一般模式下)，当布尔数值结果为“假”的条件分支指令164停用或跳过Debug_Function( )128。另外，时脉电路104亦可经控制在低频(例如LOW_CLOCK在45MHz)下产生一讯号CLK。平常的电话运作时使用较低的时脉频率可以节省移动电话装置100的电力，但不影响到原本通讯的功能。例如：ARM7/TDMI(拇指指令集、除错介面、乘法器硬件、快速中断)核心的处理器在运算时可能会消耗每百万赫兹1.1毫瓦特的电力。一个ARM9/TDMI核心的处理器则可能会消耗每百万赫兹1.35毫瓦特的电力。经由降低时脉频率15百万赫兹，消耗的电力则可以分别减少约16.5毫瓦特以及约20.25毫瓦特。相较而言，一般的移动通讯装置，都操作于一固定的时脉频率，而这固定的时脉频率可以操作于全部的模式。即使使用者在使用无线电话装置时，除错模式的功能仍无法被停止。
接下来请参考图3，图中电路138的详细方块图包含处理器电路102与时脉电路104。处理器电路102中包含一个电路(或方块)140，与一个电路(或方块)142。电路140则可为一中央处理器(CPU)，用来执行只读存储器106中的标准软件子程序126与除错软件子程序128。电路142可为调制解调器方块，主要功能为透过总线120及介面118，与测试计算机124作资料的相互传输。调制解调器方块142受控于讯号CLK，并可在总线120上传输讯号独立于CLK讯号频率。
时脉电路104包含一个暂存器144、一第一振荡器146、一第二振荡器148、复数个逻辑门150a至150b，一个反相器152以及一个逻辑门154。暂存器144用来接收与储存一个经由控制讯号(例如：CNTRL)所传送的值(例如：MODE)。这个MODE值具有第一状态(例如一个逻辑高态，HIGH_CLOCK)，用来表示除错模式，以及一个第二状态(例如一个逻辑低态，LOW_CLOCK)，用以表示标准模式。
第一振荡器146为在除错模式时，用以产生高频时脉频率(例如60MHz)。第二振荡器148则是在标准模式时，用以产生低频时脉频率(例如45MHz)。其它的频率亦可使用，则视特定应用而定。
逻辑门150a至150b可为逻辑与门(AND gate)。与门150a的第一个输入可接收振荡器146的振荡讯号，而与门150a的第二个输入则可接收MODE值。与门150b的第一个输入可接收振荡器148的振荡讯号，而与门150b的第二个输入则可接收MODE的反相值。MODE的反相值则是由反相器152所产生的。
与门150a与150b的输出，将分别输入逻辑门154中。逻辑门154则为一或门(OR gate)，并产生一CLK讯号。
同时参考图2与图3，为将控制移动电话装置100设定于除错模式，讯号MODE CMD可由控制除错模式的应用软件130产生。而讯号MODE CMD将由调制解调器方块142与中央处理器140所接收。之后，当中央处理器140读取到条件分支指令134，则符合“Debug_Enable＝TRUE”的条件。中央处理器140将读取指令160以设定讯号CNTRL为逻辑高态。暂存器144将储存讯号CNTRL，并产生单一位值MODE于逻辑高态。与门150a在收到逻辑高态时，将传送第一振荡器146所发出的高频振荡讯号至或门154。之后，或门154将在高频产生一指示移动电话装置100为除错模式的时脉讯号CLK，并由中央处理器在高频时脉下，执行一个或多个除错动作程序行162。
为了将移动电话装置100设定为标准模式，应用软件130可产生控制标准模式的讯号MODE CMD。调制解调器142将传送标准模式的命令到中央处理器140，之后，当中央处理器140执行条件分支指令134程序时，将不符合“Debug_Enable＝TRUE”的条件。中央处理器140将忽略执行除错动作程序行162，并执行设定讯号CNTRL至逻辑低态的叙述ELSE 164。暂存器144将储存讯号CNTRL，并于逻辑低态产生MODE值。而反相器152将把逻辑低态的MODE值转换为逻辑高态。之后，与门150b将传送振荡器148的低频讯号到或门154。此时或门154将产生一指示移动通讯装置100为标准模式的低频时脉讯号CLK。
参考图4，则为本发明另一个实施例电路166，其中，包含时脉电路104，并受控于通用输出/输入电路电路108。在本实施例中，通用输出/输入电路电路108将透过介面118及总线120，与应用软件130作相互的数据传输，亦会收到由测试计算机124经由总线120所发出的讯号MODE CMD。之后，通用输出/输入电路108并产生一个讯号CNTRL，此讯号CNTRL的逻辑状态(逻辑高态或是低态)则是对应于讯号MODE CMD。时脉电路104则于命令的频率产生时脉讯号CLK以响应讯号CNTRL。
经由图3与图4的详细说明后，可以更明确的表示本发明的优点为将应用程序130由移动通讯装置100中的模式控制(mode-controlling)电路中隔离出来。应用程序130的讯号将编码独立于时脉电路104，并当MODE值为逻辑高态时，执行除错模式。此外，本发明也允许移动电话装置100内不同的电路(例如：调制解调器方块142或通用输出/输入电路108)接收模式命令。因此，应用程序130可被再使用于各种不同的应用中。
另外，本发明中所提的各种不同的讯号，一般为“开”(例如：数字的高态或是1)或是“关”(例如：数字的低态或是0)。然而，特定的相对讯号，开(例如：判定)与关(例如：非判定)的讯号状态，视特定设计标准而定。另外，在本说明书中所提及“同步”的条件，乃是指事件共用某些同一个时间周期，而不是指事件在相同时间起始与相同时间停止，或是具有相同的持续时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在所述的权利要求范围内。