专利名称：当检测到传感器或频率源激活的频率改变时对处于低功率休眠模式中的电子装置的中断 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有可检测由例如传感器的激活等事件引起的频率改变的电路的集成 电路电子装置，例如微控制器等，且还涉及当电子装置处于低功率休眠模式中时唤醒/ 中断所述电子装置。
怖"
当前，实施任何形式的电容性感测的所有电子装置(例如，接触传感器)均要求电 子装置是醒来的且在操作。这要求在等待感测事件发生的同时一直将全功率施加于电子 装置。
发明内容
因此，需要在电子装置处于低功率休眠模式中时可完成的感测，且其优选是通过使 用具有事件传感器的数字系统的现存基础结构，例如与电容性接触传感器或比较器组合 的电子装置。另外，频率改变功能性上的从深休眠的唤醒(或中断)在电子装置中也是 合乎需要的。
根据本发明的教示，本文揭示一种系统、方法和设备，其具有在处于休眠模式和/ 或操作模式中时测量频率改变的能力和/或在所测量信号改变频率时自动唤醒/中断/检测 的功能性。频率改变可能起因于若干原因，包含(但不限于)电阻(R)、电感(L)和/ 或电容(C)的值的改变。举例来说，当接触到电容性传感器、外部频率源改变频率等 时可产生唤醒/中断。而且，预期且在本发明的范围内，电子装置进行的唤醒/中断/检测 可在用于通过在电子装置中运行的软件程序检测参数(例如，频率、电压、计数等)的 改变的目的的参数测量完成时发生。
具有现存监视定时器振荡器(或者其它现存的通常在装置处于低功率休眠模式中运 行的低功率振荡器)和/或监视计数器的电子装置可用作用于在装置休眠期间进行频率测 量的时基，例如时间间隔。监视定时器和/或监视计数器可在电子装置的大部分电路处于 深休眠低功率模式中时操作，且因此可用于将电子装置从低功率深休眠模式唤醒。可以 此方式使用电子装置的现存监视电路。根据本发明的特定实例实施例， 一种具有低功率休眠模式的电子装置可包括能够 被置于休眠模式中的电路；能够被置于所述休眠模式中的输入-输出(1/0)，所述I/0耦 合到所述电路；休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和所述I/0处于休眠模式中或 处于操作模式中；频率微分器，其具有耦合到所述休眠/唤醒逻辑的输出，所述输出呈现 代表所述频率微分器的输入处的频率的输出值；频率可控振荡器，其耦合到所述频率微 分器的输入；以及外部传感器连接，其适于耦合到外部传感器，且耦合到所述频率可控 振荡器；其中所述频率可控振荡器在所述外部传感器未被激活时处于第一频率，且在所
述外部传感器被激活时处于第二频率，且所述频率微分器在接收到所述第一频率时产生 第一输出值，且在接收到所述第二频率时产生第二输出值；借此所述休眠/唤醒逻辑在所 述频率微分器输出处于所述第一输出值时不将所述电路和所述I/O从所述休眠模式唤
醒，且所述休眠/唤醒逻辑在所述频率微分器输出处于所述第二输出值时将所述电路和所 述I/0从所述休眠模式唤醒到所述操作模式。所述频率微分器可包括频率参考；以及 数字比较器，其具有耦合到所述频率参考的第一输入和耦合到所述频率可控振荡器的第 二输入，所述数字比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。 所述频率微分器可包括频率参考；多路复用器，其具有耦合到所述频率参考的第一输 入和耦合到所述频率可控振荡器的第二输入；以及数字定标器，其具有耦合到所述多路 复用器的输入，所述数字定标器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输 出值。所述频率微分器可包括频率参考；以及数字比较器，其具有耦合到所述频率参 考的第一输入和耦合到所述频率可控振荡器的第二输入，所述数字比较器的输出是所述 频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率参考；多 路复用器，其具有耦合到所述频率参考的第一输入和耦合到所述频率可控振荡器的第二 输入；以及数字定标器，其具有耦合到所述多路复用器的输入，所述数字定标器的输出 是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率到 电压转换器，其具有耦合到所述频率可控振荡器的输入；参考电压；以及电压比较器， 其具有耦合到所述频率到电压转换器的第一输入和耦合到所述参考电压的第二输入，所 述电压比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微 分器可包括频率选择性滤波器，其耦合到所述频率可控振荡器；以及频率振幅检测器， 其耦合到所述频率选择性滤波器，所述频率振幅检测器的输出是所述频率微分器输出且 产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率选择性滤波器，其耦合到所 述频率可控振荡器；频率振幅整流器，其耦合到所述频率选择性滤波器；参考电压；以 及电压比较器，其具有耦合到所述频率振幅整流器的第一输入和耦合到所述参考电压的
7第二输入，所述电压比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出 值。所述频率微分器可包括计数器，其耦合到所述频率可控振荡器；周期定时器，其 耦合到所述计数器；寄存器，其耦合到所述计数器和所述周期定时器，所述寄存器的输 出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。
根据本发明的另一特定实例实施例， 一种用于在处于低功率休眠模式中时唤醒电子 装置的电路的方法可包括以下步骤提供能够被置于低功率休眠模式中的电路和输入-输出(I/O);提供休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和I/0处于低功率休眠模式 中或处于操作模式中；提供频率微分器，其能够确定不同频率；提供频率可控振荡器， 其取决于外部传感器是未被启动还是被启动而分别产生第一和第二频率；从所述频率微 分器发信号通知所述休眠/唤醒逻辑所述频率可控振荡器已从所述第一频率改变为所述 第二频率；以及在所述频率微分器已确定所述频率可控振荡器已从所述第一频率改变为
所述第二频率之后用所述休眠/唤醒逻辑将所述电路和i/o从所述低功率休眠模式唤醒到
所述操作模式。
根据本发明的又一特定实例实施例， 一种具有低功率休眠模式的电子装置可包括 能够被置于休眠模式中的电路；能够被置于休眠模式中的输入-输出(I/O)，所述I/0耦 合到所述电路；休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和所述I/0处于休眠模式中或 处于操作模式中；频率微分器，其具有耦合到所述休眠/唤醒逻辑的输出，所述输出呈现 代表所述频率微分器的输入处的频率的输出值；以及外部频率源连接，其适于耦合到外 部频率源，且耦合到所述频率微分器的输入；其中所述频率微分器输出在所述外部频率 源处于第一频率时处于第一输出值，且所述频率微分器输出在所述外部频率源处于第二 频率时处于第二输出值；借此所述休眠/唤醒逻辑在所述频率微分器输出处于所述第一输
出值时不将所述电路和所述I/O从所述休眠模式唤醒，且所述休眠/唤醒逻辑在所述频率 微分器输出处于所述第二输出值时将所述电路和所述I/O从所述休眠模式唤醒到所述操 作模式。所述频率微分器可包括频率参考；以及数字比较器，其具有耦合到所述频率 参考的第一输入和耦合到所述外部频率源连接的第二输入，所述数字比较器的输出是所 述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率参考； 多路复用器，其具有耦合到所述频率参考的第一输入和耦合到所述外部频率源连接的第 二输入；以及数字定标器，其具有耦合到所述多路复用器的输入，所述数字定标器的输 出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率 到电压转换器，其具有耦合到所述外部频率源连接的输入；参考电压；以及电压比较器， 其具有耦合到所述频率到电压转换器的第一输入和耦合到所述参考电压的第二输入，所述电压比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微 分器可包括频率选择性滤波器，其耦合到所述外部频率源连接；以及频率振幅检测器， 其耦合到所述频率选择性滤波器，所述频率振幅检测器的输出是所述频率微分器输出且 产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率选择性滤波器，其耦合到所 述外部频率源连接；频率振幅整流器，其耦合到所述频率选择性滤波器；参考电压；以 及电压比较器，其具有耦合到所述频率振幅整流器的第一输入和耦合到所述参考电压的 第二输入，所述电压比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出 值。所述频率微分器可包括计数器，其耦合到所述外部频率源连接；周期定时器，其 耦合到所述计数器；寄存器，其耦合到所述计数器和所述周期定时器，所述寄存器的输 出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。
根据本发明的再一特定实例实施例， 一种用于在处于低功率休眠模式中时唤醒电子 装置的电路的方法可包括以下步骤提供能够被置于低功率休眠模式中的电路和输入-输出(I/O);提供休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和I/0处于低功率休眠模式 中或处于操作模式中；提供频率微分器，其能够确定何时外部频率源从第一频率改变为 第二频率；从所述频率微分器发信号通知所述休眠/唤醒逻辑所述外部频率源已从所述第
一频率改变为所述第二频率；以及在所述频率微分器已确定所述外部频率源已从所述第
一频率改变为所述第二频率之后用所述休眠/唤醒逻辑将所述电路和i/o从所述低功率休
眠模式唤醒到所述操作模式。
根据本发明的另一特定实例实施例， 一种具有低功率休眠模式的电子装置可包括 能够被置于休眠模式中的电路；能够被置于休眠模式中的输入-输出(I/O)，所述I/0耦 合到所述电路；休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和所述I/0处于休眠模式中或 处于操作模式中；频率微分器，其具有耦合到所述电路的输出，所述输出呈现代表所述 频率微分器的输入处的频率的输出值；频率可控振荡器，其耦合到所述频率微分器的所 述输入；外部传感器连接，其适于耦合到外部传感器，且耦合到所述频率可控振荡器； 其中所述频率可控振荡器在所述外部传感器未被激活时处于第一频率，且在所述外部传 感器被激活时处于第二频率，且所述频率微分器在接收到所述第一频率时产生第一输出 值，且在接收到所述第二频率时产生第二输出值；以及监视定时器，其耦合到所述休眠 /唤醒逻辑，其中所述监视定时器周期性致使所述休眠/唤醒逻辑将所述电路和所述I/O 从休眠模式唤醒到操作模式历时特定时间，使得所述电路可对来自所述频率微分器的输 出值进行取样，其中在当前输出值样本不同于先前输出值样本时，则所述电路和所述I/O 将保留在操作模式中。先前输出值样本可包括获取的多个先前输出值样本的平均值。所
9述电路和输出处于操作模式中的特定时间大体上小于所述电路和所述I/O处于休眠模式 中的时间。所述频率微分器可包括频率参考；以及数字比较器，其具有耦合到所述频 率参考的第一输入和耦合到所述频率可控振荡器的第二输入，所述数字比较器的输出是 所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率参考； 多路复用器，其具有耦合到所述频率参考的第一输入和耦合到所述频率可控振荡器的第 二输入；以及数字定标器，其具有耦合到所述多路复用器的输入，所述数字定标器的输 出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率 到电压转换器，其具有耦合到所述频率可控振荡器的输入；参考电压；以及电压比较器， 其具有耦合到所述频率到电压转换器的第一输入和耦合到所述参考电压的第二输入，所 述电压比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微 分器可包括频率选择性滤波器，其耦合到所述频率可控振荡器；以及频率振幅检测器， 其耦合到所述频率选择性滤波器，所述频率振幅检测器的输出是所述频率微分器输出且 产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率选择性滤波器，其耦合到所 述频率可控振荡器；频率振幅整流器，其耦合到所述频率选择性滤波器；参考电压；以 及电压比较器，其具有耦合到所述频率振幅整流器的第一输入和耦合到所述参考电压的 第二输入，所述电压比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出 值。所述频率微分器可包括计数器，其耦合到所述频率可控振荡器；周期定时器，其 耦合到所述计数器；寄存器，其耦合到所述计数器和所述周期定时器，所述寄存器的输 出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。
根据本发明的又一特定实例实施例， 一种用于在处于低功率休眠模式中时唤醒电子 装置的电路的方法可包括以下步骤提供能够被置于低功率休眠模式中的电路和输入-输出(I/O);提供休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和I/0处于低功率休眠模式 中或处于操作模式中；提供频率可控振荡器，其取决于外部传感器是未被启动还是被启 动而分别产生第一和第二频率；提供频率微分器，其能够确定不同频率；提供监视定时 器，其用于周期性将所述电路和I/0唤醒历时特定时间，使得所述电路可对所述频率微 分器进行取样，其中在当前频率微分器样本不同于先前频率微分器样本时，则所述电路 和所述I/O将保留在操作模式中。先前频率微分器样本可包括获取的多个先前频率微分 器样本的平均值。所述电路和输出处于操作模式中的特定时间可大体上小于所述电路和 所述I/O处于休眠模式中的时间。
根据本发明的另一特定实例实施例， 一种具有低功率休眠模式的电子装置可包括-能够被置于休眠模式中的电路；能够被置于休眠模式中的输入-输出(I/O)，所述I/0耦合到所述电路；休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和所述I/0处于休眠模式中或 处于操作模式中；频率微分器，其具有耦合到所述电路的输出，所述输出呈现代表所述 频率微分器的输入处的频率的输出值；外部频率源连接，其适于耦合到外部频率源，且 耦合到所述频率微分器的输入；其中所述频率微分器输出在所述外部频率源处于第一频 率时处于第一输出值，且所述频率微分器输出在所述外部频率源处于第二频率时处于第 二输出值；以及监视定时器，其耦合到所述休眠/唤醒逻辑，其中所述监视定时器周期性 致使所述休眠/唤醒逻辑将所述电路和所述I/O从休眠模式唤醒到操作模式历时特定时 间，使得所述电路可对来自所述频率微分器的输出值进行取样，其中在当前输出值样本
不同于先前输出值样本时，则所述电路和所述i/o将保留在操作模式中。先前输出值样
本包括获取的多个先前输出值样本的平均值。所述电路和输出处于操作模式中的特定时 间大体上小于所述电路和所述I/0处于休眠模式中的时间。所述频率微分器可包括频 率参考；以及数字比较器，其具有耦合到所述频率参考的第一输入和耦合到所述外部频 率源连接的第二输入，所述数字比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和 第二输出值。所述频率微分器可包括频率参考；多路复用器，其具有耦合到所述频率 参考的第一输入和耦合到所述外部频率源连接的第二输入；以及数字定标器，其具有耦 合到所述多路复用器的输入，所述数字定标器的输出是所述频率微分器输出且产生所述 第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率到电压转换器，其具有耦合到所述外 部频率源连接的输入；参考电压；以及电压比较器，其具有耦合到所述频率到电压转换 器的第一输入和耦合到所述参考电压的第二输入，所述电压比较器的输出是所述频率微 分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括频率选择性滤波器， 其耦合到所述外部频率源连接；以及频率振幅检测器，其耦合到所述频率选择性滤波器， 所述频率振幅检测器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述 频率微分器可包括频率选择性滤波器，其耦合到所述外部频率源连接；频率振幅整流 器，其耦合到所述频率选择性滤波器；参考电压；以及电压比较器，其具有耦合到所述 频率振幅整流器的第一输入和耦合到所述参考电压的第二输入，所述电压比较器的输出 是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。所述频率微分器可包括计数器， 其耦合到所述外部频率源连接；周期定时器，其耦合到所述计数器；寄存器，其耦合到 所述计数器和所述周期定时器，所述寄存器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第 一和第二输出值。
根据本发明的再一特定实例实施例， 一种用于在处于低功率休眠模式中时唤醒电子 装置的电路的方法可包括以下步骤提供能够被置于低功率休眠模式中的电路和输入-
11输出(I/O);提供休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和I/0处于低功率休眠模式 中或处于操作模式中；提供频率微分器，其取决于外部频率源是处于第一还是第二频率 而分别具有第一或第二输出值；提供监视定时器，其用于周期性致使所述休眠/唤醒逻辑 将所述电路和所述I/O从休眠模式唤醒到操作模式历时特定时间，使得所述电路可对来 自所述频率微分器的输出值进行取样，其中在当前输出值样本不同于先前输出值样本
时，则所述电路和所述i/o将保留在操作模式中。先前频率微分器样本可包括获取的多
个先前频率微分器样本的平均值。所述电路和输出处于操作模式中的特定时间可大体上
小于所述电路和所述I/O处于休眠模式中的时间。
通过参看以下结合附图做出的描述可获得对本发明的更完整理解，在附图中
图l是根据本发明特定实例实施例的电子装置的示意性框图，所述电子装置具有在
检测到由外部传感器的激活引起的频率改变时/针对所述检测而从低功率睡眠模式唤醒
的能力；
图2是图1的频率改变检测电路的特定实例实施例的实施方案的示意性框图； 图3是图1的频率改变检测电路的另一特定实例实施例的实施方案的示意性框图； 图4是图1的频率改变检测电路的再一特定实例实施例的实施方案的示意性框图； 图5是图1的频率改变检测电路的又一特定实例实施例的实施方案的示意性框图； 图6是图1的频率改变检测电路的再一特定实例实施例的实施方案的示意性框图； 图7是根据本发明特定实例实施例的电子装置的示意性框图，所述电子装置具有在
检测到来自外部频率源的频率改变时/针对所述检测而从低功率睡眠模式唤醒的能力；以
及
图8是本发明特定实例实施例的频率微分器的频率计数器实施方案的示意性框图。 虽然本发明容易受到各种修改和替代形式，但其特定实例实施例已在图中展示且在 本文详细描述。然而，应了解，不希望本文对特定实例实施例的描述将本发明限于本文 揭示的特定形式，而是相反地，本发明将涵盖如所附权利要求书界定的所有修改和等效 物。
具体实施例方式
现在参看图式，示意性说明特定实例实施例的细节。所述图式中的相同元件将由相 同标号表示，且相似元件将由带有不同小写字母后缀的相同标号表示。
参看图1，描绘根据本发明特定实例实施例的电子装置的示意性框图，所述电子装置具有在检测到由外部传感器的激活引起的频率改变时/针对所述检测而从低功率休眠 模式唤醒的能力。电子装置100包括电路和输入-输出(I/O) 102，其可例如在由电池电 源供电时被置于低功率休眠模式以用于保存功率。功率可控电路和输入-输出(I/O) 102 包括数字电路116和耦合到外部连接126的数字I/0 122。功率可控电路和输入-输出(1/0) 102可进一步包括模拟电路118和耦合到外部连接124的模拟I/O 120。
电子装置100进一步包括休眠/唤醒逻辑104、定时器114、频率微分器106和频率 可控振荡器108。休眠/唤醒逻辑104控制功率可控电路和输入-输出(I/O) 102的休眠/ 唤醒模式。休眠/唤醒逻辑104可由输入(例如，中断)激活，所述输入例如为在检测到 频率改变事件时在输出150上来自频率微分器106的信号。
休眠/唤醒逻辑104还可由来自定时器114的唤醒信号激活。定时器114可为如许多 电子装置100中通常可用的标准监视定时器(WDT)。定时器114可针对电子装置100 的非常低的工作循环唤醒而设定以便保存功率。
电子装置IOO可包括封装在集成电路封装(未图示)中的至少一个集成电路裸片。
频率可控振荡器108通过外部传感器连接112耦合到外部传感器110。外部传感器 110可为(例如但不限于)电容性传感器，其在接近于物体(例如，启动按钮或触摸垫 的人的手指)时改变其电容值。由于外部传感器110是频率可控振荡器108的频率确定 电路的一部分，因此启动外部传感器110将改变频率可控振荡器108的频率。此频率改 变将由频率微分器106检测，且在检测到频率改变时，频率微分器106将致使(如信号 线150指示)休眠/唤醒逻辑104将功率可控电路和输入-输出(I/O) 102从低功率深休 眠模式唤醒。
另外或替代地，定时器114可致使(如信号线154指示)休眠/唤醒逻辑104将功率 可控电路和输入-输出(I/O) 102从低功率深休眠模式唤醒。 一旦功率可控电路和输入-输出(I/O) 102处于操作中，来自频率微分器106的输出152便可由数字电路116或模 拟电路118取样以确定自从获取最后样本和/或获取先前样本的移动平均值以来是否己 发生频率改变。随后可用在数字电路116 (例如，数字处理器)中运行的软件/固件程序 做出比较。在数字电路116中运行的程序可具有比频率微分器106更精细的频率微分分 辨率，因此感测较小的频率改变(例如，外部传感器参数的微小改变)可指示正变得显 著的启动，例如，手指在与电容性接触传感器的实际物理接触之前正逐渐靠近所述电容 性接触传感器。
频率微分器106可包括针对不同输入频率具有不同模拟(见图4、5和6)或数字(见 图2、 3、 7和8)输出的频率鉴别器。在来自频率微分器106的输出值中发生预定改变时，可警告休眠/唤醒逻辑104以唤醒功率可控电路和输入-输出(I/O) 102。如上文所述，定时器114可用于对休眠/唤醒逻辑104起始唤醒信号(例如，中断)，随后来自频率微分器106的所检测频率输出信息的当前样本由数字电路116关于所述所检测频率输出信息的当前样本是否充分不同于过去样本而做出确定，以便产生将发生的经编程事件，例如对外部传感器IIO刺激的响应。
预期且在本发明的范围内，频率微分器106和/或频率可控振荡器108可从电子装置100内的无论功率可控电路和输入-输出(I/O) 102是否处于深休眠模式均操作的现存电路进行配置。在深休眠模式中或在深休眠模式外均不改变操作的一些电路可为监视定时器(WDT)振荡器和/或监视计数器。这些监视电路容易在现存的电子装置中找到，且因此可根据本发明的教示来配置。数字电路116可包括数字处理器(例如，微处理器、微控制器、数字信号处理器、可编程逻辑阵列等)以及存储器(例如，易失性和/或非易失性存储器)。易失性存储器可为静态或动态随机存取存储器等，且非易失性存储器可为只读存储器、快闪存储器、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)等。
当功率可控电路和输入-输出(I/O) 102处于操作模式中(例如，例如来自(例如但不限于)小键盘(未图示)的进一步输入)时，也可利用外部传感器IIO和频率微分器(外部传感器可为多位的，串行或并行)。
参看图2,描绘图1的频率改变检测电路的特定实例实施例的实施方案的示意性框图。频率可控振荡器108如上文所述操作。频率参考230耦合到数字比较器232的第一输入，且频率可控振荡器108耦合到数字比较器232的第二输入。当外部传感器110未被激活时，频率参考230的频率可高于或低于频率可控振荡器108的频率，且当外部传感器110被激活时，这些频率的关系将颠倒。在这些频率颠倒时，数字比较器232的输出将改变逻辑电平，例如，从逻辑高变为逻辑低，或反之亦然。定时器114可用于触发来自频率参考230和频率可控振荡器108的输出值的经锁存样本，使得可由数字比较器232对其执行存储和比较，且比较输出254对休眠/唤醒逻辑104保持稳定。
此逻辑电平改变将警告(中断)休眠/唤醒逻辑104，使得功率可控电路和输入-输出(I/O) 102将唤醒且退出低功率休眠模式。替代或另外地，数字比较器232的输出252可由功率可控电路和输入-输出(I/O) 102的电路中的某些电路在由休眠/唤醒逻辑104唤醒时进行取样。如上文所述，定时器114可用于对休眠/唤醒逻辑104起始唤醒信号(例如，中断)。借此当功率可控电路和输入-输出(I/O) 102处于操作中时，来自数字比较器232的输出252可由数字电路116取样以确定自从获取最后样本和/或获取先前样本的移动平均值以来是否已发生频率改变。随后可用在数字电路116 (例如，数字处理器)
14中运行的软件/固件程序做出比较。低工作循环取样将有助于保存电子装置100a的功率。参看图3，描绘图1的频率改变检测电路的另一特定实例实施例的实施方案的示意性框图。频率可控振荡器108如上文所述操作。频率参考230耦合到多路复用器332的第一输入，且频率可控振荡器108耦合到多路复用器332的第二输入。当外部传感器110未被激活时，频率参考230的频率可高于或低于频率可控振荡器108的频率，且当外部传感器110被激活时，这些频率的关系将颠倒。数字定标器334加载来自频率参考230或频率可控振荡器108的频率中的一者作为预设计数，且随后可将此预设计数递减计数，同时将其与来自另一源(经由多路复用器332)的频率进行比较。当存在由外部传感器110引起的改变频率可控振荡器108的频率的差异时，数字定标器334将改变逻辑电平，例如从逻辑高变为逻辑低，或反之亦然。此逻辑电平改变将警告(中断)休眠/唤醒逻辑104，使得功率可控电路和输入-输出(I/O) 102将唤醒且退出休眠模式。
定时器114可用于通过控制线238控制多路复用器332。定时器114可致使(如信号线354指示)休眠/唤醒逻辑104将功率可控电路和输入-输出(I/O) 102从低功率深休眠模式唤醒。 一旦功率可控电路和输入-输出(I/O) 102处于操作中，来自数字定标器334的输出352的值便可由数字电路116取样以确定自从获取最后样本和/或获取先前样本的移动平均值以来是否已发生频率改变。随后可用在数字电路116 (例如，数字处理器)中运行的软件/固件程序做出比较。定时器114还可控制数字定标器334的操作时序，如控制线356指示。
参看图4，描绘图1的频率改变检测电路的再一特定实例实施例的实施方案的示意性框图。频率可控振荡器108如上文所述操作。频率可控振荡器108的输出耦合到频率到电压转换器440的频率输入。频率到电压转换器440将来自频率可控振荡器108的频率转换为模拟直流(DC)电压，所述电压耦合到模拟电压比较器442的第一输入。模拟电压比较器442的第二输入耦合到例如来自功率可控电路和输入-输出(I/O) 102的模拟保持器单元444的参考电压。当外部传感器IIO未被激活(频率可控振荡器108处于第一频率)时，电压比较器442的第一输入上的电压可大于或小于电压比较器442的第二输入上的电压。
当外部传感器110被激活(频率可控振荡器108处于第二频率)时，电压比较器442的第一和第二输入上的电压将颠倒振幅电平，且因此致使电压比较器442的输出452a改变逻辑电平，例如从高到低，或反之亦然。此逻辑电平改变将警告(中断)休眠/唤醒逻辑104，使得功率可控电路和输入-输出(I/O) 102将唤醒且退出低功率休眠模式。保持器单元444在功率可控电路和输入-输出(I/O) 102处于低功率休眠模式中时维持参考电压。可调节参考电压以获得可靠操作，如上文所述。
替代或另外地，定时器114可致使(如信号线454指示)休眠/唤醒逻辑104将功率可控电路和输入-输出(I/O) 102从低功率深休眠模式唤醒。 一旦功率可控电路和输入-输出(I/O) 102处于操作中，来自频率微分器106的输出452b便可由数字电路116或模拟电路118取样以确定自从获取最后样本和/或获取先前样本的移动平均值以来是否已发生频率改变。随后可用在数字电路116 (例如，数字处理器)中运行的软件/固件程序做出比较。
参看图5，描绘图1的频率改变检测电路的又一特定实例实施例的实施方案的示意性框图。频率可控振荡器108如上文所述操作。频率选择性滤波器540耦合到频率可控振荡器108的输出。频率选择性滤波器540可为低通、高通或带通频率滤波器，使得当频率可控振荡器108处于第一频率(例如，外部传感器IIO未被激活)时，频率选择性滤波器540的输出550处于第一振幅电平，且当频率可控振荡器108处于第二频率(例如，外部传感器IIO被激活)时，频率选择性滤波器540的输出550处于第二振幅电平。第一振幅电平可小于第二振幅电平，或反之亦然。
频率选择性滤波器540的输出540 (取决于外部传感器110是否被激活而为第一或第二振幅电平)耦合到频率振幅检测器542，使得当频率振幅检测器542检测到第一振幅电平时，在其输出552处产生第一逻辑电平。当频率振幅检测器542检测到第二振幅电平时，在其输出552处产生第二逻辑电平。此逻辑电平改变(例如，从逻辑高变为逻辑低或反之亦然)将警告(中断)休眠/唤醒逻辑104,使得功率可控电路和输入-输出(1/0)102将唤醒且退出休眠模式。
替代或另外地，频率振幅检测器542的输出554可由功率可控电路和输入-输出(1/0)102的电路中的某些电路在由休眠/唤醒逻辑104唤醒时进行取样。如上文所述，定时器114可用于对休眠/唤醒逻辑104起始唤醒信号(例如，中断)。借此当功率可控电路和输入-输出(I/O) 102处于操作中时，来自频率振幅检测器542的输出554可由数字电路116或模拟电路118取样以确定自从获取最后样本和/或获取先前样本的移动平均值以来是否己发生频率改变。随后可用在数字电路116 (例如，数学—处理器)中运行的软件/固件程序做出比较。低工作循环取样将有助于保存电子装置100d的功率。
参看图6，描绘图1的频率改变检测电路的再一特定实例实施例的实施方案的示意性框图。频率可控振荡器108如上文所述操作。频率选择性滤波器540耦合到频率可控振荡器108的输出。频率选择性滤波器540可为低通、高通或带通频率滤波器，使得当频率可控振荡器108处于第一频率(例如，外部传感器IIO未被激活)时，频率选择性滤波器540的输出处于第一振幅电平，且当频率可控振荡器108处于第二频率(例如，外部传感器110被激活)时，频率选择性滤波器540的输出处于第二振幅电平。第一振幅电平可小于第二振幅电平，或反之亦然。
频率选择性滤波器540的输出(取决于外部传感器110是否被激活而为第一或第二振幅电平)耦合到频率振幅整流器642，使得当频率振幅整流器642检测到第一振幅电平时，在其输出处产生第一模拟电压电平。当频率振幅整流器642检测到第二振幅电平时，在其输出处产生第二模拟电压电平。第一模拟电压电平可大于第二模拟电压电平，或反之亦然。频率振幅整流器642的输出耦合到模拟电压比较器442的第一输入。模拟电压比较器442的第二输入耦合到例如来自功率可控电路和输入-输出(I/O) 102的模拟保持器单元444的参考电压。当外部传感器IIO未被激活(频率可控振荡器108处于第一频率)时，电压比较器442的第一输入上的电压可大于或小于电压比较器442的第二输入上的电压。
当外部传感器110被激活(频率可控振荡器108处于第二频率)时，电压比较器442的第一和第二输入上的电压将改变电压振幅电平，且因此致使电压比较器442的输出改变逻辑电平，例如从高到低，或反之亦然。此逻辑电平改变将警告(中断)休眠/唤醒逻辑104，使得功率可控电路和输入-输出(I/O) 102将唤醒且退出休眠模式。保持器单元444在功率可控电路和输入-输出(I/O)102处于低功率休眠模式中的同时维持参考电压。可调节参考电压以获得可靠操作，如上文所述。
替代或另外地，定时器114可致使(如信号线454指示)休眠/唤醒逻辑104将功率可控电路和输入-输出(I/O) 102从低功率深休眠模式唤醒。 一旦功率可控电路和输入-输出(I/O) 102处于操作中，来自电压比较器442的输出452b便可由数字电路116或模拟电路118取样以确定自从获取最后样本和/或获取先前样本的移动平均值以来是否已发生频率改变。随后可用在数字电路116 (例如，数字处理器)中运行的软件/固件程序做出比较。
参看图7，描绘根据本发明特定实例实施例的电子装置的示意性框图，所述电子装置具有在检测到来自外部频率源的频率改变时/针对所述检测而从低功率休眠模式唤醒
的能力。电子装置100f包括电路和输入-输出(I/O) 102，其可例如在由电池电源供电时被置于低功率休眠模式以用于保存功率。功率可控电路和输入-输出(I/O) 102包括数字电路116和耦合到外部连接126的数字I/O 122。功率可控电路和输入-输出(I/O)102可进一步包括模拟电路118和耦合到外部连接124的模拟I/O 120。电子装置100f进一步包括休眠/唤醒逻辑104和频率微分器106。休眠/唤醒逻辑104控制功率可控电路
17和输入-输出(I/O) 102的休眠/唤醒模式。休眠/唤醒逻辑104可由输入(例如，中断) 激活，所述输入例如为在检测到频率改变事件时来自频率微分器106的输出信号。电子 装置100f可包括封装在集成电路封装(未图示)中的至少一个集成电路裸片。
频率微分器106通过外部连接712耦合到外部可变频率源710。外部可变频率源710 可为(例如但不限于)频移键控(FSK)信号、调频(FM)信号、例如脉宽调制(PWM) 信号等脉冲串等。每当外部可变频率源710改变频率时，所述频率改变将由频率微分器 106检测到，且在检测到频率改变时，频率微分器106将致使休眠/唤醒逻辑104将功率 可控电路和输入-输出(I/O) 102从低功率深休眠模式唤醒。
另外或替代地，定时器114可致使(如信号线754指示)休眠/唤醒逻辑104将功率 可控电路和输入-输出(I/O) 102从低功率深休眠模式唤醒。 一旦功率可控电路和输入-输出(I/O) 102处于操作中，来自频率微分器106的输出752b便可由数字电路116或 模拟电路118取样以确定自从获取最后样本和/或获取先前样本的移动平均值以来是否 已发生频率改变。随后可用在数字电路116 (例如，数字处理器)中运行的软件/固件程 序做出比较。
图7中展示的实施例具有许多应用，例如在通信系统中用以检测通信时钟频率和/ 或数据频率的改变，例如上文提到的基于FSK和FM的系统，且另外可应用于以太网和 Wi-Fi系统等。这些应用中的一些应用可为一般的(看管通信时钟)或实施方案特定的 (针对可在频率域中检测到的且可能例如指示新包的开始的改变而看管数据流)。此功能 性可用于检测(且唤醒/中断电子装置100f)何时通信链路变为有效(无效)或是否检测 到新的帧/包/传输。
此功能性不限于通信系统，且将有用于产生具有规则频率的信号且频率中含有信息 (例如，如果频率改变，那么其意味着某种意义)的任何应用。例如 范围寻找(当目标变得比预设距离更靠近时中断) 切换模式电源(当切换频率变得过高/低时中断) 风扇速度控制器(当风扇速度变得过高/低时中断)
减少使用比较器的反馈控制系统中的震颤(当切换频率变得过高时减慢切换速度-减少EMI)
具有规则频率组件的系统的大体监督(看管例如AC电源，或确保在检测到故障时 风扇/马达/电源获得切换以产生中断/唤醒)
预期且在本发明的范围内，如本文揭示的图2到6和图8中展示的频率微分电路的 特定实例实施例中的任一者可与图7的特定实例实施例一起使用。还预期且在本发明的范围内，频率微分器106可由电子装置100f内的无论功率可控电路和输入-输出(I/O) 102是否处于深休眠模式均操作的现存电路进行配置。在深休眠模式中或在深休眠模式 外均不改变操作的一些电路可为监视定时器振荡器和/或监视计数器。这些监视电路容易 在现存的电子装置中找到，且因此可根据本发明的教示来配置。数字电路116可包括数 字处理器(例如，微处理器、微控制器、数字信号处理器、可编程逻辑阵列等)以及存 储器(例如，易失性和/或非易失性存储器)。易失性存储器可为静态或动态随机存取存 储器等，且非易失性存储器可为只读存储器、快闪存储器、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)等。
参看图8，描绘本发明的特定实例实施例的频率微分器的频率计数器实施方案的示 意性框图。频率微分器106可包括计数器856、寄存器858和周期定时器860。寄存器 858存储来自计数器856的计数值。计数器856的计数值代表来自外部可变频率源710 (或外部传感器IIO与内部振荡器108的组合)的频率。来自寄存器858的输出可由数 字电路116取样且进而如上文所述进行处理。功率可控电路和输入-输出(I/O) 102可 如上文所述由休眠/唤醒逻辑104和/或定时器114唤醒。
虽然已描绘、描述且参考本发明的实例实施例界定了本发明的实施例，但此些参考 并不暗示对本发明的限制，且不推断任何此限制。如相关技术领域且得益于本发明的一 般技术人员将了解，所揭示的标的物能够具有在形式和功能上有相当大的修改、更改和 等效物。本发明的所描绘和描述的实施例仅是实例，且并不详尽说明本发明的范围。
19
权利要求
1.一种具有低功率休眠模式的电子装置，其包括能够被置于休眠模式中的电路；能够被置于所述休眠模式中的输入-输出(I/O)，所述I/O耦合到所述电路；休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和所述I/O处于所述休眠模式中或处于操作模式中；频率微分器，其具有耦合到所述电路的输出，所述输出呈现代表所述频率微分器的输入处的频率的输出值；频率可控振荡器，其耦合到所述频率微分器的所述输入；外部传感器连接，其适于耦合到外部传感器，且耦合到所述频率可控振荡器；其中所述频率可控振荡器在所述外部传感器未被激活时处于第一频率，且在所述外部传感器被激活时处于第二频率，且所述频率微分器在接收到所述第一频率时产生第一输出值，且在接收到所述第二频率时产生第二输出值；以及监视定时器，其耦合到所述休眠/唤醒逻辑，其中所述监视定时器周期性致使所述休眠/唤醒逻辑将所述电路和所述I/O从所述休眠模式唤醒到所述操作模式历时特定时间，使得所述电路可对来自所述频率微分器的所述输出值进行取样，其中在当前输出值样本不同于先前输出值样本时，则所述电路和所述I/O将保留在所述操作模式中。
2. 根据权利要求1所述的电子装置，其中所述先前输出值样本包括获取的多个先前输 出值样本的平均值。
3. 根据权利要求1所述的电子装置，其中所述电路和输出处于所述操作模式中的所述特定时间大体上小于所述电路和所述i/o处于所述休眠模式中的时间。
4. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述频率微分器包括频率参考；以及数字比较器，其具有耦合到所述频率参考的第一输入和耦合到所述频率可控振荡 器的第二输入，所述数字比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第 二输出值。
5. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述频率微分器包括-频率参考；多路复用器，其具有耦合到所述频率参考的第一输入和耦合到所述频率可控振荡器的第二输入；以及数字定标器，其具有耦合到所述多路复用器的输入，所述数字定标器的输出是所 述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。
6.拍根士T7壬il新击1 9^士66由7社智甘cb B;;^掘去激4V與句括.频率到电压转换器，其具有耦合到所述频率可控振荡器的输入； 参考电压；以及电压比较器，其具有耦合到所述频率到电压转换器的第一输入和耦合到所述参考 电压的第二输入，所述电压比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和 第二输出值。
7. 根据权利要求6所述的电子装置，其中所述参考电压来自保持器单元。
8. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述频率微分器包括-频率选择性滤波器，其耦合到所述频率可控振荡器；以及频率振幅检测器，其耦合到所述频率选择性滤波器，所述频率振幅检测器的输出 是所述频率微分器输出且产生所述第一和第二输出值。
9. 根据权利要求8所述的电子装置，其中所述频率选择性滤波器是高通频率滤波器。
10. 根据权利要求8所述的电子装置，其中所述频率选择性滤波器是低通频率滤波器。
11. 根据权利要求8所述的电子装置，其中所述频率选择性滤波器是带通频率滤波器。
12. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述频率微分器包括频率选择性滤波器，其耦合到所述频率可控振荡器； 频率振幅整流器，其耦合到所述频率选择性滤波器；参考电压；以及电压比较器，其具有耦合到所述频率振幅整流器的第一输入和耦合到所述参考电 压的第二输入，所述电压比较器的输出是所述频率微分器输出且产生所述第一和第 二输出值。
13. 根据权利要求12所述的电子装置，其中所述频率选择性滤波器是高通频率滤波器。
14. 根据权利要求12所述的电子装置，其中所述频率选择性滤波器是低通频率滤波器。
15. 根据权利要求12所述的电子装置，其中所述频率选择性滤波器是带通频率滤波器。
16. 根据权利要求12所述的电子装置，其中所述参考电压来自保持器单元。
17. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述频率微分器包括计数器，其耦合到所述频率可控振荡器； 周期定时器，其耦合到所述计数器；寄存器，其耦合到所述计数器和所述周期定时器，所述寄存器的输出是所述频率 微分器输出且产生所述第一和第二输出值。
18. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述第一频率大于所述第二频率。
19. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述第一频率小于所述第二频率。
20. 根据权利要求1所述的电子装置，其中所述外部传感器为在被激活时改变电容的电 容性传感器。
21. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述电路和I/0包括数字电路和数字1/0。
22. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述电路和I/0进一步包括模拟电路和模拟 I/O。
23. 根据权利要求1所述的电子装置，其中所述频率可控振荡器、所述休眠/唤醒逻辑 和所述频率微分器是所述电子装置的一直保持操作的低功率电路。
24. 根据权利要求21所述的电子装置，其中所述数字电路中的一些数字电路包括数字 处理器和存储器。
25. 根据权利要求24所述的电子装置，其中控制所述数字处理器的软件程序在所述当 前输出值样本与所述先前输出值样本之间做出比较，且确定其间是否存在任何差 异。
26. 根据权利要求24所述的电子装置，其中所述数字处理器是选自由微处理器、微控 制器、数字信号处理器和可编程逻辑阵列组成的群组。
27. 根据权利要求24所述的电子装置，其中所述存储器是易失性存储器且选自由静态 随机存取存储器(RAM)和动态RAM组成的群组。
28. 根据权利要求24所述的电子装置，其中所述存储器是非易失性存储器且选自由只 读存储器(ROM)、快闪存储器和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)组成的 群组。
29. 根据权利要求l所述的电子装置，其中所述电路、所述1/0、所述休眠/唤醒逻辑、 所述监视定时器、所述频率微分器和所述频率可控振荡器制造于至少一个集成电路 裸片上。
30. 根据权利要求29所述的电子装置，其中所述至少一个集成电路裸片封装在集成电 路封装中，其中所述外部传感器连接位于所述集成电路封装上。
31. —种用于在处于低功率休眠模式中时唤醒电子装置的电路的方法，所述方法包括以下步骤提供能够被置于低功率休眠模式中的电路和输入-输出(I/O);提供休眠/唤醒逻辑，其用于控制何时所述电路和I/O处于所述低功率休眠模式 中或处于操作模式中；提供频率可控振荡器，其取决于外部传感器是未被启动还是被启动而分别产生第一和第二频率；提供频率微分器，其能够确定不同频率；提供监视定时器，其用于周期性将所述电路和i/o唤醒历时特定时间，使得所述电路可对所述频率微分器进行取样，其中在当前频率微分器样本不同于先前频率微 分器样本时，则所述电路和所述I/0将保留在所述操作模式中。
32. 根据权利要求31所述的方法，其中所述先前频率微分器样本包括获取的多个先前 频率微分器样本的平均值。
33. 根据权利要求31所述的方法，其中所述电路和输出处于所述操作模式中的所述特 定时间大体上小于所述电路和所述I/O处于所述休眠模式中的时间。
全文摘要
耦合到电子装置的外部传感器的激活将改变所述电子装置中的在所述电子装置的低功率休眠模式期间运行的低功率振荡器的频率。当检测到所述低功率振荡器的频率改变时，所述电子装置将从所述低功率休眠模式唤醒。另外，当检测到来自外部频率源的频率改变时，所述电子装置将从所述低功率休眠模式唤醒。
文档编号G06F1/32GK101675408SQ200880014671
公开日2010年3月17日 申请日期2008年5月2日 优先权日2007年5月3日
发明者吉姆·西蒙斯, 基思·柯蒂斯, 扎卡赖亚斯·马蒂纳斯·斯米特, 杰罗尔德·S·兹德内克, 约翰·沙赖斯 申请人:密克罗奇普技术公司