便携式感应装置制造方法

便携式感应装置制造方法
【专利摘要】本实用新型的多个实施例总体上涉及包括可穿戴的装置的便携装置和系统，包括用于感应携带、穿戴或其他方式使用装置或系统的人的生理的、情感的和/或环境的条件的传感器，并且更具体的，涉及一种用于降低包括一个以上传感器的这样的装置和系统的电力消耗的结构和方法。在一个实施例中，可穿戴的装置包括一个以上传感器，传感器数据电力优化控制器，电力-时钟控制器，存储器优化器和传感器优化器。
【专利说明】便携式感应装置

【技术领域】
[0001] 本实用新型的多个实施例总体上涉及包括可穿戴的装置的便携装置和系统，包括 用于感应携带、穿戴或使用装置或系统的人的生理的、情感的和/或环境的状况的传感器， 并且更具体地，涉及一种用于降低包括配置成感应人的状况的一个或多个传感器的这样的 装置和系统的电力消耗的系统、装置、结构和方法。

【背景技术】
[0002] 现有的降低传感器和/或传感器数据处理电力消耗的方法对于某些使用并不非 常适合于达到足够低的电力消耗。特别是对于持续的或半持续的感应系统的情况，典型地 要比按需或零星的感应系统持续更长时间的运行和操作。对于取决于持续或半持续的感应 的使用情况或情形，这能导致更昂贵的装置、更大型的装置或者需要更经常再充电的装置。 一个以上这些所造成的特征能够降低装置被使用的频率，并且确实影响对于装置的需求， 并且因此降低了装置的总体的效率（例如，通过降低用户将要如打算的或者如提供装置的 所需要的优点所需的利用装置的可能性）。这种系统的进一步的问题是虽然单个元件充分 地执行以降低电力消耗，但是对于整个系统的降低的电力消耗以及总体效率而言，系统组 件通常不会很好的共同作用以达到最佳的或接近最佳操作。
[0003] 所需要的是一种用于降低传感器和传感器数据处理系统的电力消耗的系统、装 置、设备和方法，其中一个以上传感器，并且在一些情况下，传感器数据电力优化控制器被 包括在便携装置中，便携装置包括可穿戴的装置。本实用新型的实施例致力于这些问题以 及其他单独的和共同的问题。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种便携式感应装置，该便携式感应装置能够有效地 控制电力消耗。
[0005] 根据本实用新型的一个方面，一种便携式感应装置，包括：一个以上传感器；以及 传感器数据电力优化控制器，所述传感器数据电力优化控制器被配置成优化指示由在每单 位处理内被激活的一个以上电路所消耗的电力的能量效率的测量，所述传感器数据电力优 化控制器包括：电力-时钟控制器，所述电力-时钟控制器被配置成基于处理器的剩余的 处理循环的量选择时钟频率以在一时间范围内达到由所述处理器执行的处理循环的目标 量以及剩余的时间的量，在所述时间范围内所述处理器执行与传感器相关的运行；存储器 优化器，所述存储器优化器被配置成根据使用易失性存储器或非易失性存储器所消耗的最 少的电力将存储器的量分配在易失性存储器中或非易失性存储器中；以及传感器优化器， 所述传感器优化器被配置成确定数据收集特征的子集，利用所述子集，所述传感器数据被 得到以便被所述处理器使用。
[0006] 本实用新型的便携式感应装置能够有效地控制电力消耗。
[0007] 在一些实施例中，包括例如加速计、温度传感器、红外传感器等的传感器的便携装 置和系统被用于感应携带或以其他方式使用装置或系统的人的，例如心率、血氧灌注、压 力、激励、温暖等的生理的、情感的和/或环境的条件。特别的，多个实施例涉及被配置成与 一个或多个这样的传感器协同操作以降低可穿戴装置的电力消耗的传感器数据电力优化 控制器。
[0008] 多种技术是可以利用的并且能够被传统的按需或零星的感应装置和系统所采用 以降低电力消耗。举例来说，传感器本身能够包括中断模式，使得处理系统保持空闲（并且 在相对低的电力消耗率）直到需要感应的时间发生。传感器能够包括低精度和低采样速率 模式，使得能够低电力的运行。传感器能够包括缓存，以便在一些采样的数据被收集之后感 应系统只需要和传感器通信（而不是每一次的采样），并且因此比实际没有使用缓存能够 更长时间的保持在低电力消耗模式。
[0009] 包括传感器数据电力优化控制器的传感器数据处理系统能够包括为了降低电力 消耗的相对低的电力消耗模式。在一些情况下，这个低电力消耗模式能够运行以修改例如 内存的许多电路，这些电路在使用中被保留以降低电力消耗。

【专利附图】

【附图说明】
[0010] 图1是图解根据一些实施例在可穿戴的装置中实现的传感器数据电力优化控制 器的框图；
[0011] 图2是图解根据一个实施例传感器数据电力优化控制器的组件的框图；
[0012] 图3是图解在根据一些实施例中的电力时钟控制器的框图；
[0013] 图4是图解多速率的时钟生成器的运行特性的曲线图；
[0014] 图5是图解根据一些实施例中的电力时钟控制器的实例的图表；
[0015] 图6是图解根据一些实施例的内存优化器的框图；
[0016] 图7A到7C是图解根据一些实施例的内存优化器的处理的流程图；
[0017] 图8是图解根据一些实施例的传感器优化器的框图；以及
[0018] 图9是图解根据一些实施例的来自传感器的不同带宽的信号的实例的曲线图。

【具体实施方式】
[0019] 不同的实施例或实例可以许多方式来实现，包括作为系统、处理、设备、用户接口 或者是在计算机可读介质上的一系列的程序指令，例如计算机可读存储介质或经由光的、 电子的或无线通信链路发送程序指令的计算机网络。总的来说，所公开的处理的操作可以 以任意的顺序来执行，除非权利要求中另有规定。
[0020] 下面参考附图提供了一个或多个实例的详细的描述。详细的描述与这些实例相关 联的被提供，但是不局限于任何特定的实例。范围仅仅由权利要求来限定并且许多替换、变 形以及等效被包含在内。为了提供彻底的理解，许多具体的细节将在下面的描述中阐述。为 了实例以及所描述的技术可以根据没有一些或所有这些具体细节的权利要求来实践的目 的提供这些细节。为了清楚起见，与实例相关的【技术领域】中所熟知的技术材料没有被详细 的描述以避免不必要的不清楚描述。
[0021] 在一些实例中，所描述的技术可以被实现为计算机程序或应用程序（以下"应 用程序"）或者作为另一个应用程序的插件、模块或者子组件。所描述的技术可以被实 现为软件、硬件、固件、电路或者他们的组合。如果被实现为软件，所描述的技术可以使 用包括 ASP、ASP. net、· Net framework、Ruby、Ruby on Rails、C、Objective C、C++、C#、 Adobe? Integrated Runtime?( Adobe? AIR?)、ActionScriptTM、FlexTM、Lingo?、· Java?、 Javascript?、Ajax、Perl、COBOL、Fortran， 、ADA、XML、MXML、HTML、DHTML、XHTML、HTTP、XMPP、 PHP及其他等的各种类型的编程、开发、脚本或者格式化语言、构架、语法、应用程序、协议、 对象或者技术来实现。所描述的技术可以是多样的并且不局限于提供的实施例、实例或者 描述。
[0022] 各种实施例专注于用于降低包括一个或多个传感器，并且能够包括处理传感器数 据的能力的便携装置中的电力消耗的系统、设备、装置以及方法。
[0023] 在一些实例中，考虑到按需或零星的传感系统，传感器数据电力优化控制器能够 被配置成当作为持续或半持续的传感系统被使用时降低电力消耗。举例来说，心率传感系 统能够在按需模式中被使用，其中心率仅仅在用户要求测量他们的心率例如通过按压合适 的按钮之后被测量（并且因此传感器系统仅需要是激活）很短的时间（例如，1分钟）。相 比之下，持续测量心率以便在数分钟、数小时或者甚至几天的时间周期内生成每分钟的心 率的记录或曲线图的心率传感系统能够被看做是持续的或半持续的系统。在按需系统中， 与传感器输出的数据获取和数据处理相关的传感器本身以及整个系统的元件通常只需要 在相对短的时期周期内是激活的（例如，需要获取心率的那一分钟），但是利用持续或半持 续的系统，在相对长的时间内至少这些元件中的一些需要是激活的并且消耗更多的电力。 因此，对于传感器和处理元件的系统电力消耗的整体的贡献，在持续或半持续的情况下和 按需的情况下基本上是不同的，并且因此不同的方案能够被用于优化电力消耗。
[0024] 图1是图解了根据一些实施例的在可穿戴的装置中实现的传感器数据电力优化 控制器的框图。图表100图示了用户102穿戴、携带或者与便携装置100 (例如，可穿戴装 置110a)相关联。如图所示，便携装置110可以包括传感器数据电力优化控制器130,被配 置成优化可穿戴装置的电力效率，例如，利用持续的和半持续的传感系统。这样的系统可以 是被人穿戴或携带的装置的一部分并且被用于监测那个人的一个以上生理或其他特征。如 这里所使用的，术语"便携装置"或者"便携传感装置"能够被用于和"可穿戴装置"互换， 借此这样的装置不局限于被人穿戴或者被与人直接连接。相反的，装置能够与人的一个以 上生理的、情感的和/或环境的条件相关联。如这里所述，用于降低电力消耗的技术能够被 应用到便携传感装置或可穿戴装置的任何组件，包括但不局限于传感器数据电力优化控制 器，一个以上传感器，一个以上存储区或者激活电路，及其任何其他的组件或子组件。
[0025] 电力-时钟控制器134被配置成优化电力效率，例如，通过优化时钟频率以及运行 电压。在一些实施例中，电力-时钟控制器134被配置成基于处理器的剩余处理循环的量 来选择时钟频率以达到用于操作模式的由处理器执行的处理循环的目标量。在一些情况 下，电力-时钟控制器134被配置成共同优化可穿戴的传感器装的电力消耗和时钟频率，通 过例如脉冲-宽度调制两个以上时钟的操作，每个时钟频率在电力消耗每个循环中在本地 最佳点下相对于传感器相关的操作的频率运行包络（frequency operating envelop)而运 行。电力-时钟控制器134同样能够选择在时间内任意点处工作的时钟频率的最小电压， 凭借选择的最小电压和时钟频率来降低电力消耗。
[0026] 在一些实施例中，电力-时钟控制器134能够被配置成在操作的开关模式中运行 处理器，开关模式包括在传感器相关的操作的第一部分期间以第一电压和第一时钟频率运 行处理器，并且在传感器相关的操作的第二部分期间以第二电压和第二时钟频率运行处理 器。在开关模式中运行处理器能包括接收用于传感器相关操作被执行的时间范围的代表剩 余处理循环的量以及剩余的时间量的数据，并且确定下一个时钟频率，例如最小时钟频率， 以建立有效值。在一些情况下，电力-时钟控制器134能够被配置成将时钟频率升级为下 一个时钟频率（即，另一个最小时钟频率），该频率在另一电力量被消耗期间，用于另一个 模式或者另一组可执行的指令的优化。
[0027] 激活电路优化器138被配置成管理电路140的运行以便降低能够被认为是，例如 能够被控制的消耗电力的激活电路的电力。在一些实施例中，激活电路优化器138能够根 据由处理器生成的数据的预计使用的测量，分配电路中的第一部分或者电路中的第二部分 的许多激活电路，如果电路的第一部分或者第二部分中的一个的预计使用要大于另一个， 那么激活电路优化器138能够被配置成选择消耗最少电力的电路的部分。在一些情况下， 激活电路可以包括存储器。在一些实施例中，激活电路优化器138被配置成根据电力消耗 策略来分配存储器从而确定哪个存储器元件要被通电用于有处理器和/或其他电路执行 的数据处理的指定的单元，以最小化电力消耗。同样，激活电路优化器138能够被配置成管 理易失性和/或非易失性存储器元件的集合（以及其中的数据），可以是图1中所描述的任 意部件的一部分。在一些实施例中，激活电路优化器138被配置成确定哪些电源被切断的 存储器元件（或者这些元件的组）要被激活以访问存储器元件，并且要确定哪个存储器元 件（或者这些元件的组）有时候能够被切断电力以降低电力消耗。激活电路优化器138能 够被配置成根据使用图案（例如，预计的不久的将来的使用图案）将存储器分配以及再分 配到在便携传感器装置中的（例如可穿戴的装置）不同的易失性和非易失性存储区（或者 其他形式的组或存储器元件的集合），以便将需要在特定时间通电的存储器的数量最小化。
[0028] 根据一些实施例，激活电路优化器138被配置成根据预计使用的测量分配易失性 存储器或非易失性存储器中的许多存储器。此外，激活电路优化器138被配置成确定第一 电量以将由处理器生成的数据写入非易失性存储器中（NVM)，确定处理器重写数据的时间 量，确定第二电量以将数据存储在易失性存储器中（VM)持续该时间量，并且基于第一或第 二电量的最少的电力消耗分配存储器的数量。在一些情况下，包括存储器的激活电路的数 量，进一步包括基于和由处理器生成的数据相关联的参考对象是否与存储在易失性存储器 或非易失性存储器中的数据相类似来分配多个存储器，并且将数据存储在被分配的其中其 他数据共享相同的参考对象的多个存储器中。参考对象能够包括指定关系的数据，在该关 系中，某个与传感器相关的操作（以及可执行指令的组）使用该数据以及其他数据。根据 一些实施例，基于判定由处理器所生成的数据要被存储的时间量，并且如果时间量等于第 一时间周期（例如更短的时间周期）时，将数据存储在第一存储区中，或者如果时间量等于 第二时间周期（例如，更长的时间周期）时，将数据存储在第二存储区中，存储器或者激活 电路能够被分配。第二时间周期比第一时间周期要长。总的来说，激活电路优化器138被 配置成将持续更长的时间周期的数据存储在具有更小容量的存储区中（以减小长时间的 电力消耗），并且将持续更短时间周期的数据存储在具有更大容量的存储区中。
[0029] 传感器优化器132被配置成修改数据收集特征以判定数据收集特征的子集，利用 该子集，传感器数据被处理器使用，例如，以优化足以被每个单元能量的处理器所使用的传 感器数据。在一些实施例中，传感器优化器132被配置成判定一个以上采样速率、位深度 (bit-d印th)以及缓存的大小的最佳值，以将电力效率的最佳值提供给可穿戴的装置。也就 是说，传感器优化器132能够被配置成调制用于便携传感器/可穿戴装置的一个以上传感 器延迟、位深度和/或采样速率，以便将由可穿戴装置和/或一个以上其部件所消耗的每个 单位能量的从传感器获得的信息最大化。在一些实施例中，传感器优化器132被配置成判 定代表信息度量的数据，可以包括代表以下一个以上的数据，采样速率的值、位深度的值以 及缓存的大小。
[0030] 传感器数据处理器136被配置成提供逻辑电路以判定传感器数据电力优化控制 器130是否应当控制一个以上电力-时钟控制器134、传感器优化器32,以及激活电路优化 器138是否将传感器数据电力优化控制器130的一个以上部件或者可穿戴装置IlOa的任 意电子部件的电力消耗降低。
[0031] 图2是图解根据一个是实施例的传感器数据电力优化控制器的部件的框图。传感 器数据电力优化控制器200能够包括一个以上所示的元件。如图所示，传感器数据处理器 250能够接收传感器数据232 (以及传感器数据212)作为输入，并且能够被配置成处理这 个数据以生成作为系统输出的输出数据。输出数据的实例包括代表人的生理的、情感的和 /或环境的条件的数据，包括关于人在从事的活动的活动相关的信息。一个以上传感器210 被配置成生成传感器数据212,其等同于传感器数据232。举例来说，传感器数据232能够 包括被采样的心电图电压，并且输出数据能够代表每分钟跳动的平均心率的读数指示。传 感器数据处理器250可以是微处理器、微控制器或者连同相关的存储器、控制器、外设、总 线等等的数字信号处理系统，并且能够被实现为硬件、软件或者硬件和软件的结合。在一些 实施例中，传感器数据处理器250能够运行以执行被存储在合适的，例如存储器240的存储 器元件中的指令集，其中指令的执行能够导致想要的方法或者数据处理操作的实现。
[0032] 电力-时钟控制器220能够被配置成经由路径222向传感器数据处理器提供运行 电压，以及经由路径224提供如下所述的，被优化了的以达到低电力或者降低的电力消耗 操作的运行时钟信号。电力-时钟控制器220能够被配置成从传感器数据处理器250任意 的接收处理需求信息226。处理需求信息226的实例包括运行模式、每秒钟的目标处理周 期、目标延迟等。
[0033] 存储器优化器260被配置成管理便携装置的一些或全部存储器元件以便最小化/ 优化存储器相关的电力消耗。存储器优化器260被配置成接收由传感器数据处理器250请 求的存储器读取和写入请求254 (以及操作）并且将这些请求转化成用于存储器240中的 存储器元件的读取和写入请求242。另外，存储器优化器260能够被配置成接收关于存储器 240中的存储器元件的可能的使用的使用相关信息252。使用相关信息252能够被用于确 定如何给予数据的使用来降低存储器的电力消耗。
[0034] 传感器优化器230能够被配置成管理一个以上传感器210,以便降低传感器的电 力消耗。在一些实例中，传感器优化器230能够被配置成确定数据收集特征214,例如传感 器数据被采样的采样速率的值，传感器数据的位深度值以及用于收集采样的传感器数据的 缓存的大小，这些中的任一个能够都被修改以降低传感器和/或可穿戴装置的电力消耗。
[0035] 现在考虑传感器数据电力优化控制器多个操作模式上的一个以上传感器，以及一 个以上存储区或激活电路的电力消耗的一般情况，其中被消耗的能量包括静态和动态的电 力消耗。能量能够被估计为：

【权利要求】
1. 一种便携式感应装置，其特征在于，包括： 一个以上传感器；以及 传感器数据电力优化控制器，所述传感器数据电力优化控制器被配置成优化指示由在 每单位处理内被激活的一个以上电路所消耗的电力的能量效率的测量，所述传感器数据电 力优化控制器包括： 电力-时钟控制器，所述电力-时钟控制器被配置成基于处理器的剩余的处理循环的 量选择时钟频率以在一时间范围内达到由所述处理器执行的处理循环的目标量以及剩余 的时间的量，在所述时间范围内所述处理器执行与传感器相关的运行； 存储器优化器，所述存储器优化器被配置成根据使用易失性存储器或非易失性存储器 所消耗的最少的电力将存储器的量分配在易失性存储器中或非易失性存储器中；以及 传感器优化器，所述传感器优化器被配置成确定数据收集特征的子集，利用所述子集， 所述传感器数据被得到以便被所述处理器使用。
2. 如权利要求1所述的便携式感应装置，其特征在于，所述电力-时钟控制器包括： 时钟速率控制器，所述时钟速率控制器被配置成基于在一时间范围内的所述剩余的处 理循环的量和剩余时间的量生成所述时钟频率的更新的时钟频率； 多速率时钟生成器，所述多速率时钟生成器被配置成生成所述更新的时钟频率；以及 可变电源，所述可变电源被配置成生成电压电平，其中所述电压电平和所述更新的时 钟频率提供最佳的效率值。
3. 如权利要求1所述的便携式感应装置，其特征在于，所述存储器优化器包括： 分配器，所述分配器被配置成根据由所述处理器生成的所述数据的预计使用的测量， 分配存储器，并且进一步被配置成，根据与所述处理器生成的所述数据相关联的参考目标 是否与存储在所述易失性存储器或所述非易失性存储区中的其他数据类似来分配所述存 储器；以及 使用管理器，所述使用管理器被配置成使得存储区可用并且根据所述参考目标的无效 性来解除所述存储器的分配。
4. 如权利要求1所述的便携式感应装置，其特征在于，所述传感器优化器包括： 信息计量仪，被配置成判定代表采样速率的值、位深度的值和缓存的大小的信息计量 数据，所述采样速率的值、位深的值和缓存的大小被配置成向所述可穿戴装置提供最佳电 力效率值。
5. 如权利要求1所述的便携式感应装置，其特征在于，所述处理器包括：传感器数据处 理器。
【文档编号】G06F1/26GK204215346SQ201290000674
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2012年7月16日 优先权日:2011年7月15日
【发明者】托马斯·艾伦·唐纳森 申请人:艾利佛公司