嵌入式控制器及省电控制方法
【专利摘要】一种嵌入式控制器及省电控制方法。该嵌入式控制器适用于一计算器系统，用以执行多个任务，嵌入式控制器包括：一计时模块以及一控制单元；计时模块包括多个计时器，各计时器分别对应至该些任务的其中之一；控制单元耦接计时模块，控制单元根据各任务来分别设定相对应的各计时器的一唤醒周期，其中，当各计时器的各唤醒周期期满时，各计时器分别产生一唤醒信号至控制单元，其中，控制单元分别依据所接收到的各唤醒信号，来控制嵌入式控制器从一低功耗模式转换成一工作模式，控制单元分别执行产生唤醒信号的各计时器所相对应的各任务之后，再控制嵌入式控制器从工作模式转换回低功耗模式。本发明可达到省电的目的，还可避免置换芯片的制造成本。
【专利说明】嵌入式控制器及省电控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种嵌入式控制器及省电控制方法，且特别涉及一种嵌入式控制器及 用于嵌入式控制器的省电控制方法。
【背景技术】
[0002] 电源管理是一般桌上型计算机与依赖电池供应电力的便携式周边设备(例如笔记 本型计算机）的一项重要功能，如何针对计算机组件及周边设备的运作状况，有效调降非使 用中设备的用电量，进而提高电池使用效率、延长电池使用寿命，对于电源管理来说尤其关 键。
[0003] 为了让操作系统和硬件之间保有一个共同的电源管理接口，目前则发展出一种先 进架构电源接口（Advanced Configuration and Power Interface，ACPI)标准，其根据使 用者与操作系统之间的互动，当操作系统察觉到现在计算机的某部分功能没有使用，便会 自动降低其功能以减少用电，以储备更多电力。其中，在ACPI标准里，嵌入式控制器被配置 来控制计算机系统的电池电力，以及控制计算机系统中一些周边组件的工作状态来达到省 电的效果。
[0004] 然而，就嵌入式控制器本身的耗电量而言，相比计算机系统里的其他组件，嵌入式 控制器所消耗的电力相对的较低，并不会是影响电池使用寿命的因素。但随着科技的进步， 越来越多的省电技术与方法日益精进，计算机系统中各项组件的耗电量已渐渐降低。且随 着较省电的超轻薄型笔记本型计算机（Ultrabook)与平板计算机等便携式电子产品的发 展，嵌入式控制器的耗电量已不容忽略且成为一个需要探讨的议题。
[0005] 在现有的嵌入式控制器中，每个任务各有不同的执行周期据以从低功耗模式转换 成高功耗的工作模式，但计时器仅利用时间最短的时间周期使嵌入式控制器从低功耗模式 转换成高功耗的工作模式。举例来说，图1绘示为嵌入式控制器的工作时序示意图。假设嵌 入式控制器有5个任务，其中第一个任务每隔10毫秒（ms)需要执行一次，第二个任务每隔 20ms需要执行一次，第三个任务每隔30ms需要执行一次，第四个任务每隔50ms需要执行一 次，第五个任务每隔100ms需要执行一次，而嵌入式控制器处理每件任务需要的时间为t。
[0006] 如图1所示，计时器固定以最短的周期10ms使嵌入式控制器据以从低功耗模式转 换成工作模式来执行第一个任务。之后，嵌入式控制器再分别检查其余各个任务是否需要 执行。也就是说，每经过l〇ms，嵌入式控制器需要花费5t的时间维持在工作模式。由此可 见，嵌入式控制器需要在处于工作模式的状态下，花费时间来检查并不需要处理的任务，造 成不必要的电力耗损。
[0007] 因此，需要提供一种嵌入式控制器及省电控制方法来解决上述问题。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明提供一种嵌入式控制器与省电控制方法，让嵌入式控制器可以 藉由多个计时器的控制，达到节省耗电量的效果。
[0009] 本发明提出一种嵌入式控制器，该嵌入式控制器适用于一计算器系统，用以执行 多个任务，该嵌入式控制器包括：一计时模块以及一控制单元；该计时模块包括多个计时 器，各该计时器分别对应至该些任务的其中之一；该控制单元耦接该计时模块，该控制单元 根据各该任务来分别设定相对应的各该计时器的一唤醒周期，其中，当各该计时器的各该 唤醒周期期满时，各该计时器分别产生一唤醒信号至该控制单元，其中，该控制单元分别依 据所接收到的各该唤醒信号，来控制该嵌入式控制器从一低功耗模式转换成一工作模式， 该控制单元分别执行产生该唤醒信号的各该计时器所相对应的各该任务之后，再控制该嵌 入式控制器从该工作模式转换回该低功耗模式。
[0010] 在本发明的一实施例中，上述嵌入式控制器还包括一时钟产生单元，此时钟产生 单元耦接时钟源与计时模块。时钟产生单元接收时钟源所产生的参考时钟信号，据以产生 工作时钟信号，且各计时器根据工作时钟信号来判断各唤醒周期是否期满。
[0011] 在本发明的一实施例中，上述嵌入式控制器中，当嵌入式控制器的控制单元同时 接收到该些计时器所发出的多个唤醒信号时，控制单元据以控制嵌入式控制器从低功耗模 式转换成工作模式。控制单元依序执行各计时器所对应的各任务，并在发出唤醒信号的计 时器所对应的任务皆完成后，再控制嵌入式控制器从工作模式转换回低功耗模式。
[0012] 在本发明的一实施例中，上述嵌入式控制器中，控制单元根据各任务的重要性顺 序来分别设定相对应的各计时器的各唤醒周期。
[0013] 在本发明的一实施例中，上述嵌入式控制器中，嵌入式控制器还耦接至多个周边 装置，控制单元所执行的任务包括控制这些外围装置或与这些周边装置进行数据存取。
[0014] 在本发明的一实施例中，上述嵌入式控制器中，各计时器分别对应至各周边装置， 控制单元依据各周边装置所需的处理顺序来设定各计时器的各唤醒周期。
[0015] 在本发明的一实施例中，上述嵌入式控制器中，当计算器系统处于英特尔公司所 订定的S0i3省电状态时，控制单元依据各计时器的各唤醒信号而控制嵌入式控制器在低 功耗模式与工作模式之间进行转换。
[0016] 本发明提出一种省电控制方法，该省电控制方法适用于一嵌入式控制器，该省电 控制方法包括：由该嵌入式控制器配置多个计时器以分别对应于该嵌入式控制器所执行的 多个任务，并且分别设定各该计时器的一唤醒周期；当各该计时器的各该唤醒周期期满时， 各该计时器分别产生一唤醒信号；当接收到该些计时器所发出的各该唤醒信号时，据以从 一低功耗模式转换成一工作模式；分别执行产生各该唤醒信号的各该计时器所相对应的各 该任务；以及当所有产生各该唤醒信号的各该计时器所相对应的各该任务皆执行完毕时， 从该工作模式转换回该低功耗模式。
[0017] 本发明提出一种省电控制方法，该省电控制方法适用于一便携式电子装置，该省 电控制方法包括：对应于多个待执行任务而分别配置多个计时器，并分别设定各该计时器 的一唤醒周期；当各该计时器的各该唤醒周期分别期满时，各自产生一唤醒信号，以控制该 便携式电子装置的一嵌入式控制器从一低功耗模式转换成一工作模式；以及由该嵌入式控 制器执行产生该唤醒信号的该计时器所对应的该待执行任务后，控制该嵌入式控制器从该 工作模式转换回该低功耗模式。
[0018] 基于上述，本发明所提供的嵌入式控制器及省电控制方法藉由分别配置计时器于 多个待执行任务，且并在各计时器的各唤醒周期分别期满时，各自产生唤醒信号，以控制嵌 入式控制器从低功耗模式转换成工作模式。据此，可缩短嵌入式控制器处于工作模式的时 间，进而降低嵌入式控制器的耗电量，达到省电的目的。
[0019] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图 作详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1绘示为公知的嵌入式控制器的工作时序示意图。
[0021] 图2是依照本发明一实施例所绘示的计算器系统的方框图。
[0022] 图3是依照本发明另一实施例所绘示的省电控制方法的流程图。
[0023] 图4是依照本发明另一实施例所绘示的嵌入式控制器的工作时序示意图。
[0024] 图5A是依照本发明一实施例所绘示的便携式电子装置的方框图。
[0025] 图5B是依照本发明另一实施例所绘示的省电控制方法的流程图。
[0026] 主要组件符号说明：
[0027] 10 计算器系统
[0028] 110 嵌入式控制器
[0029] 111 控制单元
[0030] 112 计时模块
[0031] 112-1 ?112-N 计时器
[0032] 113 时钟产生单元
[0033] 120 中央处理器
[0034] 130 芯片组
[0035] 140 LPC 总线
[0036] 150-1 ?150-N 周边装置
[0037] 60 便携式电子装置
[0038] 610 嵌入式控制器
[0039] 611 控制单元
[0040] 612 计时模块
[0041] 612-1 ?612-N 计时器
[0042] S310?S390 -实施例的省电控制方法的各步骤
[0043] S510?S570 另一实施例的省电控制方法的各步骤
【具体实施方式】
[0044] 依据ACPI标准，电源状态包括S0?S5状态，其中，S0状态即是一般所谓的工作 状态，而S1?S5状态为计算器系统提供不同程度的省电状态。举例来说，为了避免存储器 中储存的操作系统状态随着电源关闭而消失并且为了达到省电的效果，在S3状态之下，电 力仅供应给存储器而可让存储器正常运作。此外，英特尔（Intel)公司又订定了一种新的 省电状态，称之为S0i3省电状态。在S0i3状态下，整个计算器系统的功耗大约在110毫瓦 左右，且仅需约300毫秒的时间就可以快速地从S0i3省电状态转换成S0工作状态。本发 明的实施例即是以因应计算器系统在S0i3状态中各组件已经大幅降低功耗的情形下，来 考虑嵌入式控制器的耗电量，藉由配置多个计时器来转换嵌入式控制器的工作状态，以达 到节省电力的功效，但本发明不以此工作状态为限。为了使本发明的内容更为明了，以下列 举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。
[0045] 图2是依照本发明一实施例所绘示的计算器系统的方框图。请参照图2,本实施例 的计算器系统10例如是桌上型计算机、笔记本型计算机、平板计算机或智能型手机等，在 此并不限制其范围。计算器系统10包括中央处理器（Central Processing Unit, CPU)120、 芯片组130、LPC总线（Low pin count bus) 140、周边装置150-1?150-N以及嵌入式控制 器110。其中，嵌入式控制器110用以控制计算器系统10的周边装置150-1?150-N，举例 来说，周边装置150-1?150-N可以是风扇，也可以是触控板或键盘(未绘示）等输入装置， 本发明对此不限制。另一方面，嵌入式控制器110也可对计算器系统10的电源进行管理。
[0046] 在本发明的一实施例中，嵌入式控制器110还包括控制单元111、计时模块112以 及时钟产生单元113。时钟产生单元113耦接时钟源与计时模块112,时钟产生单元113接 收时钟源所产生的参考时钟信号，据以产生工作时钟信号，好让嵌入式控制器110的各个 单元可以正常运作。值得一提的是，时钟源可以是由一石英振荡器(未绘示)所建构，也可以 是连接嵌入式控制器110的主装置，像是中央处理器120或芯片组130。时钟产生单元113 可以同时接收石英振荡器所产生的参考时钟信号与经由LPC总线140传送来的参考时钟信 号，据以产生工作时钟信号。
[0047] 嵌入式控制器110的计时模块112包括多个计时器112-1?112-N。计时器 112-1?112-N利用时钟产生单元113产生的工作时钟信号，来达到计时的效果。一般来说， 计时器112-1?112-N可以通过计数具有一定频率的工作时钟信号，而以在预设的时间点 输出计时信号，或是周期性的输出计时信号，进而达到计时的效果。计时器112-1?112-N 可以硬件形式来实践，亦可以固件/软件形式来实践，本发明不限于此。另外，周边装置以 及计时器的个数在此不作限制，因此N为一正整数。
[0048] 控制单元111耦接计时模块112,用以执行多个任务。计时器112-1?112-N分 别对应至上述多个任务的其中之一，而控制单元111根据各任务来分别设定相对应的各计 时器112-1?112-N的唤醒周期。详细来说，对于不同的任务而言，依照其任务内容会有 不同的唤醒周期，而控制单元111便依据上述不同的各任务来分别设定相对应的各计时器 112-1?112-N的唤醒周期。简单来说，一个任务会有一个唤醒周期以及相对应的一个计时 器。
[0049] 计时器112-1?112-N根据时钟产生单元113所产生的工作时钟信号来判断各自 的唤醒周期是否期满。当计时器112-1?112-N各自的唤醒周期期满（expired)时，计时 器112-1?112-N分别产生唤醒信号至控制单元111。控制单元111分别依据所接收到的 各个唤醒信号，来控制嵌入式控制器110从低功耗模式转换成工作模式。在嵌入式控制器 110进入工作状态后，控制单元111分别执行产生唤醒信号的计时器112-1?112-N所相对 应的各任务。控制单元111完成所有任务之后，再控制嵌入式控制器110从工作模式转换 回低功耗模式。
[0050] 另外需要说明的是，由于各个任务的唤醒周期并不相同，控制单元111接收到唤 醒信号的时间也相异，因此有可能同时接收到计时器112-1?112-N所发出的多个唤醒信 号。举例来说，控制单元111可能在某个时间点只接收到计时器112-1所发出的唤醒信号， 也可能在另一个时间点接收到计时器112-1与计时器112-2所发出的唤醒信号。不论控制 单元111接收几个唤醒信号，一旦只要控制单元111接收到唤醒信号，便会控制嵌入式控制 器110从低功耗模式转换成工作模式。
[0051] 嵌入式控制器110转换成工作模式之后，控制单元111便依序执行各计时器 112-1?112-N所对应的任务，并在任务皆完成后，再控制嵌入式控制器110从工作模式转 换回低功耗模式。举例来说，控制单元111可能在某个时间点只接收到计时器112-1所发 出的唤醒信号，并在控制嵌入式控制器110转换成工作模式后，控制单元111执行计时器 112-1所对应的任务。控制单元111完成计时器112-1所对应的任务后，便控制嵌入式控制 器110从工作模式转换回低功耗模式。
[0052] 此外，控制单元111也可能在另一个时间点同时接收到计时器112-1与计时器 112-2所发出的唤醒信号。于是，嵌入式控制器110在转换成工作模式后，控制单元111开始 分别执行计时器112-1与计时器112-2所对应的任务。在控制单元111完成计时器112-1 与计时器112-2所对应的任务后，便控制嵌入式控制器110从工作模式转换回低功耗模式。 需要注意的是，本发明并不限定各个任务执行的先后顺序。
[0053] 在本发明的另一实施例中，嵌入式控制器110耦接至多个周边装置150-1? 150-N，控制单元111所执行的任务包括控制周边装置150-1?150-N或与周边装置 150-1?150-N进行数据存取。这里的周边装置例如是风扇、键盘装置、触控面板或显示屏 幕等，但本发明不以此为限。而计时器112-1?112-N分别对应至周边装置150-1?150-N， 嵌入式控制器110的控制单元111依据周边装置150-1?150-N所需的处理顺序来设定计 时器112-1?112-N的唤醒周期。
[0054] 需要再次说明的是，在本发明的另一实施例中，当计算器系统10处于英特尔公司 所订定的S0i3省电状态时，嵌入式控制器110便可以依据计时器112-1?112-N的唤醒信 号而在低功耗模式与工作模式之间进行转换。
[0055] 图3是依照本发明另一实施例所绘示的省电控制方法的流程图。本实施例的方法 亦适用于图2的计算器系统10。以下请配合参照图2与图3。
[0056] 首先，在步骤S310中，控制单元111配置计时模块112的计时器112-1?112-N 以分别对应于嵌入式控制器110所执行的多个任务，并且由控制单元111来分别设定各计 时器112-1?112-N的唤醒周期。举例来说，嵌入式控制器110有5个需要执行的任务 Taskl?Task5,任务Taskl?Task5依照其任务内容分别有不同的唤醒周期T1?T5,也有 相对应的计时器112-1?112-5,其对应关系如表1所示，但并非用以限定本发明。
[0057] 表 1
[0058]
【权利要求】
1. 一种嵌入式控制器，该嵌入式控制器适用于一计算器系统，用以执行多个任务，该嵌 入式控制器包括： 一计时模块，该计时模块包括多个计时器，各该计时器分别对应至该些任务的其中之 一控制单元，该控制单元耦接该计时模块，该控制单元根据各该任务来分别设定相对 应的各该计时器的一唤醒周期， 其中，当各该计时器的各该唤醒周期期满时，各该计时器分别产生一唤醒信号至该控 制单元， 其中，该控制单元分别依据所接收到的各该唤醒信号，来控制该嵌入式控制器从一低 功耗模式转换成一工作模式，该控制单元分别执行产生该唤醒信号的各该计时器所相对应 的各该任务之后，再控制该嵌入式控制器从该工作模式转换回该低功耗模式。
2. 如权利要求1所述的嵌入式控制器，还包括一时钟产生单元，该时钟产生单元耦接 一时钟源与该计时模块，接收该时钟源所产生的一参考时钟信号，据以产生一工作时钟信 号，且该些计时器根据该工作时钟信号来判断各该唤醒周期是否期满。
3. 如权利要求1所述的嵌入式控制器，其中： 当该控制单元同时接收到该些计时器所发出的多个唤醒信号时，据以控制该嵌入式控 制器从该低功耗模式转换成该工作模式，该控制单元依序执行各该计时器所对应的各该任 务，并在发出该些唤醒信号的该些计时器所对应的该些任务皆完成后，再控制该嵌入式控 制器从该工作模式转换回该低功耗模式。
4. 如权利要求1所述的嵌入式控制器，其中该控制单元根据各该任务的重要性顺序来 分别设定相对应的各该计时器的各该唤醒周期。
5. 如权利要求1所述的嵌入式控制器，其中： 该嵌入式控制器还耦接至多个周边装置，该控制单元所执行的该些任务包括控制该些 外围装置或与该些周边装置进行数据存取。
6. 如权利要求5所述的嵌入式控制器，其中各该计时器分别对应至各该周边装置，该 控制单元依据各该周边装置所需的处理顺序来设定各该计时器的各该唤醒周期。
7. 如权利要求1所述的嵌入式控制器，其中当该计算器系统处于英特尔公司所订定的 S0i3省电状态时，该控制单元依据各该计时器的各该唤醒信号而控制该嵌入式控制器在该 低功耗模式与该工作模式之间进行转换。
8. -种省电控制方法，该省电控制方法适用于一嵌入式控制器，该省电控制方法包 括： 由该嵌入式控制器配置多个计时器以分别对应于该嵌入式控制器所执行的多个任务， 并且分别设定各该计时器的一唤醒周期； 当各该计时器的各该唤醒周期期满时，各该计时器分别产生一唤醒信号； 当接收到该些计时器所发出的各该唤醒信号时，据以从一低功耗模式转换成一工作模 式； 分别执行产生各该唤醒信号的各该计时器所相对应的各该任务；以及 当所有产生各该唤醒信号的各该计时器所相对应的各该任务皆执行完毕时，从该工作 模式转换回该低功耗模式。
9. 如权利要求8所述的省电控制方法，其中当同时接收到该些计时器所发出的多个唤 醒信号时，分别执行产生该唤醒信号的各该计时器所相对应的各该任务的步骤包括： 依序执行产生各该唤醒信号的各该计时器所相对应的各该任务。
10. 如权利要求8所述的省电控制方法，其中分别设定各该计时器的各该唤醒周期的 步骤包括： 根据各该任务的重要性顺序来分别设定相对应的各该计时器的各该唤醒周期。
11. 如权利要求8所述的省电控制方法，其中该嵌入式控制器所执行的该些任务包括 控制多个外围装置或与该些周边装置进行数据存取。
12. 如权利要求11所述的省电控制方法，其中各该计时器分别对应至各该周边装置， 该嵌入式控制器依据各该周边装置所需的处理顺序来设定各该计时器的各该唤醒周期。
13. 如权利要求8所述的省电控制方法，其中当该计算器系统处于英特尔公司所订定 的S0i3省电状态时，该嵌入式控制器据以实施该省电控制方法。
14. 一种省电控制方法，该省电控制方法适用于一便携式电子装置，该省电控制方法包 括： 对应于多个待执行任务而分别配置多个计时器，并分别设定各该计时器的一唤醒周 期； 当各该计时器的各该唤醒周期分别期满时，各自产生一唤醒信号，以控制该便携式电 子装置的一嵌入式控制器从一低功耗模式转换成一工作模式；以及 由该嵌入式控制器执行产生该唤醒信号的该计时器所对应的该待执行任务后，控制该 嵌入式控制器从该工作模式转换回该低功耗模式。
15. 如权利要求14所述的省电控制方法，其中该省电控制方法适用于当该便携式电子 装置处于英特尔公司所订定的S0i3省电状态。
16. 如权利要求14所述的省电控制方法，其中设定各该计时器的各该唤醒周期的步骤 包括： 根据各该待执行任务的重要性顺序来分别设定相对应的各该计时器的各该唤醒周期。
17. 如权利要求14所述的省电控制方法，还包括同步该些计时器。
【文档编号】G06F1/32GK104216500SQ201310239591
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2013年5月29日
【发明者】曹文俊 申请人:纬创资通股份有限公司