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Dokumentenidentifikation DE69823162T2 26.08.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000939495
Titel Energiesparanordnung für ein elektronisches tragbares Gerät
Anmelder Motorola Semiconducteurs S.A., Toulouse, FR
Erfinder Abdesselem, Ouelid, 31000 Toulouse, FR;
Khlat, Nadim, 31270 Cugneaux, FR
Vertreter SCHUMACHER & WILLSAU, Patentanwaltssozietät, 80335 München
DE-Aktenzeichen 69823162
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.02.1998
EP-Aktenzeichen 984004606
EP-Offenlegungsdatum 01.09.1999
EP date of grant 14.04.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.08.2004
IPC-Hauptklasse H04B 1/00
IPC-Nebenklasse H04B 1/16   H04M 1/72   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf tragbare elektronische Vorrichtungen, wie z. B. tragbare Funkkommunikationsvorrichtungen.

Hintergrund der Erfindung

Beim Konstruieren neuer tragbarer, elektronischer Vorrichtungen ist es ein Hauptziel, den Stromverbrauch der Vorrichtung zu verringern. In tragbaren Funkkommunikationsvorrichtungen kann die Lebensdauer der Batterie der Vorrichtung und somit die Sprechzeit oder Bereitschaftszeit durch Verringern des Stromverbrauchs erhöht werden. Es sind viele Ideen entwickelt worden, um diese Ziel zu erreichen.

In tragbaren zellularen GSM-Funkkommunikationsvorrichtungen ist die Bereitschaftszeit einer Vorrichtung ihr Hauptmerkmal, und somit stellt eine beliebige Verbesserung der Bereitschaftszeit dem Hersteller der Vorrichtung einen Hauptvorteil zur Verfügung. Die Bereitschaftszeit hängt in erster Linie von dem diskontinuierlichen Empfangsmodus (DRX = Discontinuous Reception) ab, während dem die Vorrichtung nur bei spezifischen Zyklen arbeitet, um auf irgendwelche Pagingsignale von der Basisstation zu hören, die anzeigen, ob eine Kommunikationsverbindung zwischen der Basisstation und der tragbaren Vorrichtung benötigt wird. Während des DRX-Modus, der in dem Bereich von 500 ms bis 2000 ms liegen kann, sollte die Vorrichtung so wenig Strom wie möglich von der Batterie verbrauchen, um die Bereitschaftszeit zu erhöhen.

Bekannterweise werden zwei Takte verwendet, ein "schneller" Takt und ein "langsamer" Takt, um den Stromverbrauch zu verringern. Wenn die Vorrichtung aktiv ist, d. h. während des gesamten Betriebs der Vorrichtung, z. B. wenn die Vorrichtung ein Signal empfängt oder sendet, wird ein "schneller" Takt, wie z. B. ein 13 MHz-Takt verwendet. Wenn die Vorrichtung inaktiv ist und somit kein Signal empfängt oder sendet, z. B. während der DRX-Periode in Bereitschaft, wird ein "langsamer" Takt, wie z. B. ein 32 KHz-Takt, verwendet. Der Stromverbrauch kann durch Verwenden des "langsamen" Taktes während des inaktiven Modus eher verringert werden als durch Verwenden des "schnellen Taktes". Eine Vorrichtung dieser Art wird z. B. in der europäischen Patentschrift EP 0726508 beschrieben.

In dem inaktiven Modus werden Teile der Vorrichtung, wie z. B. die integrierten RF-Front-End-Schaltungen (ICs), nicht verwendet. Obwohl die zentrale Verarbeitungseinheit 35 (CPU) der integrierten Basisbandschaltung (IC) während des inaktiven DRX-Modus nicht verwendet wird, werden bestimmte Funktionen durch die Basisband-IC durchgeführt, wie z. B. der 32 KHz-Zähler, zum Bestimmen, wann die Vorrichtung für den aktiven Modus aktiviert werden muss, die Schnittstellen für das Tastenfeld, der SRAM-Speicher, die Anzeige und der SIM-Monitor, die während der inaktiven DRX-Periode in Betrieb sein müssen und daher eine Spannungsversorgung benötigen, die der Basisband-IC zugeführt werden muss. Alle Schnittstellen auf der Basisband-IC und anderen ICs, die mit diesen Elementen verbunden sind, die während des inaktiven Modus "eingeschaltet" sein müssen, müssen ebenso mit Strom versorgt werden, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Somit bleiben die meisten der Spannungsregler während des inaktiven Modus "eingeschaltet" und weil diese Regler Hauptmitwirkende beim Stromverbrauch sind, gibt es während des inaktiven Modus mit einem "langsamen" Takt noch einen signifikanten Stromverbrauch.

Es besteht ein Bedarf, eine verbesserte elektronische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die, verglichen mit bekannten Vorrichtungen, einen verringerten Stromverbrauch hat.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine tragbare elektronische Vorrichtung, wie in dem Anspruch 1 der begleitenden Ansprüche dargestellt, zur Verfügung gestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen wird nun eine tragbare elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nur beispielhaft beschrieben:

1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer typischen zellularen Funkkommunikationsvorrichtung;

2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Teils einer tragbaren elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

3 ist ein Flussdiagramm, das einen Eichprozess zum Eichen des langsamen Taktes auf den in der Vorrichtung von 2 verwendeten schnellen Takt darstellt;

4 ist eine graphische Darstellung des in dem DRX-Modus empfangenen aktiven Burstsignals; und

5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einiger der Elemente der Vorrichtung von 2 zeigt, wenn sie zwischen einem aktiven und einem inaktiven Modus umschaltet.

Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

1 zeigt den Teil 2 einer bekannten zellularen Funkkommunikationsvorrichtung, der folgendes umfasst: die RF-Front-End-ICs 4 mit einer Spannungsversorgung VccRF, eine VCO IC 6 mit einer Spannungsversorgung Vcc 13 MHz, eine Umwandlungs-IC 8 mit einer Spannungsversorgung VccConv, eine Basisband-IC 10 mit einer Spannungsversorgung VccIBC und einer CPU 11 und die Peripheriegeräte 1220 der Basisband-IC, von denen jedes seine eigene Spannungsversorgung hat. Die Peripheriegeräte umfassen einen statischen Schreib-/Lesespeicher (SRAM) 12, der Daten speichert, die von der Basisband-IC während der aktiven und inaktiven Modi verwendet werden, einen Anzeige-Treiber 14, ein Tastenfeld 16, den elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) 18, und den Flash-Speicher 20.

Ein 13 MHz Kristalloszillator stellt der VCO IC 6 und der Umwandlungs-IC 8 ein Referenzsignal zur Verfügung. Der Ausgang der VCO IC 6 ist mit dem PLL 13 der Basisband-IC 10 gekoppelt.

Eine Power-Management-IC 22 umfasst Spannungsregler und DC/DC-Wandler (Block 24), die die Spannungsversorgungen an die verschiedenen ICs zur Verfügung stellen. Der Block 24 ist mit der Hauptbatterie gekoppelt. Die Power-Management-IC 22 umfasst auch eine Echtzeituhr 26, die dem Anwender Informationen über den Tag, die Stunde, die Minute und Sekunde zur Verfügung stellen, eine SIM-Schnittstelle 30 zum Koppeln an einen SIM-Monitor 32, der das Einsetzen/Entfernen einer SIM-Karte (nicht gezeigt) überwacht, und einen Strom-UP/DW-Sequenzer 28. Der Strom-UP/DW-Sequenzer 28 initiiert das Ein- und Ausschalten aller oder einer Auswahl von ICs in Reaktion auf ein Rückstell- oder Unterbrechungssignal von der Basisband-IC 10 oder in Reaktion auf die Betätigung einer Ein-/Aus-Taste.

Die Power-Management-IC 22 umfasst weiterhin einen 32 KHz-Kristalloszillator 34, der einen Ausgang hat, der mit dem PLL 13 der Basisband-IC 10 gekoppelt ist.

Während des aktiven Modus, d. h. wenn die zellulare Funkkommunikationsvorrichtung voll betriebsbereit ist, sind alle ICs und Peripheriegeräte "eingeschaltet" und werden durch ihre entsprechenden Spannungsversorgungen betrieben, die durch den Block 24 erzeugt werden. Die VCO IC 6 stellt somit dem PLL 13 der Basisband-IC 10 ein 13 MHz-Signal zur Verfügung, der dieses Signal verwendet, um ein "schnelles" Taktsignal zum Takten der Vorrichtung zu erzeugen.

Wenn die Vorrichtung in den inaktiven Modus eintritt, z. B. wenn die zellulare Funkkommunikationsvorrichtung in den Bereitschaftsmodus eintritt, werden die RF-Front-End-ICs 4, die Umwandlungs-IC 8, die CPU 11, der EEPROM 8 und der Flash-Speicher 20 durch den Strom-UP/DW-Sequenzer 28 in Reaktion auf ein Signal von der Basisband-IC 10 ausgeschaltet. Andere ICs und Peripheriegeräte, die während des inaktiven Modus benötigt werden, bleiben "eingeschaltet" und werden durch ihre jeweiligen durch den Block 24 erzeugten Spannungsversorgungen betrieben. Da die Funktionen, die durch die Vorrichtung während des inaktiven Modus ausgeführt werden sollen, keinen "schnellen" Takt benötigen, wird die VCO IC 6 ebenfalls ausgeschaltet, und das durch den Oszillator 34 erzeugte 32 KHz-Signal wird durch den PLL 13 verwendet, um ein "langsames" Taktsignal zum Takten der Vorrichtung zu erzeugen.

Ein 32 KHz-Zähler 36 in der Basisband-IC 10 zählt die Taktimpulse des "langsamen" 32 KHz-Taktes. Wenn die Zählung einen ersten vorbestimmten Zählerstand erreicht, der von der Länge der DRX-Periode abhängt, wird eine Unterbrechung erzeugt. In Reaktion auf die Unterbrechung schaltet der Strom-UP/DW-Sequenzer 28 alle oder einige der ICs, die CPU 11 und die Peripheriegeräte ein und erzeugt nach einem zweiten vorbestimmten Zählerstand eine zweite Unterbrechung, woraufhin die CPU 11 die Steuerung übernimmt und der "schnelle" Takt wieder zum Takten der Vorrichtung verwendet wird. Die CPU 11 weiß, wo sie in ihrem Programm neu starten muss, da ihr Status beim Ausschalten in dem SRAM 12 gespeichert wurde.

Obwohl die Vorrichtungen mit hohem Stromverbrauch, wie z. B. die VCO IC 6, während des inaktiven Modus ausgeschaltet werden und ein "langsamer" Takt verwendet wird, um die Elemente der Vorrichtung zu treiben, die "eingeschaltet" sind, wird der Block 24 noch benötigt, um Spannungsversorgungen solchen ICs, Peripheriegeräten und Teilen der Basisband-IC bereitzustellen, die während des inaktiven Modus noch betriebsbereit sind. Da die Hauptregler während des inaktiven Modus benötigt werden, gibt es noch einen erheblichen Stromverbrauch.

Es wird nun auf 2 Bezug genommen, darin umfasst ein Teil 100 der tragbaren Funkkommunikationsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Basisband-IC 109 mit einer Spannungsversorgung VccIBC und einer CPU 111, eine Power-Management-IC 121, die RF-Front-End-ICs 104 mit einer Spannungsversorgung VccRF, eine VCO IC 106 mit einer Spannungsversorgung Vcc 13 MHz, eine Umwandlungs-IC 108 mit einer Spannungsversorgung VccConv und die Peripheriegeräte 112120 der Basisband-IC, von denen jedes seine eigene Spannungsversorgung hat. Die Peripheriegeräte umfassen einen statischen Schreib-/Lesespeicher (SRAM) 112, der Daten speichert, die von der Basisband-IC 109 während der aktiven und inaktiven Modi verwendet werden, einen Anzeige-Treiber 114, ein Tastenfeld 116, den EEPROM 118 und den Flash-Speicher 120. Gleiche Komponenten wie in 1 werden durch dieselben Bezugszeichen plus der Zahl 100 bezeichnet.

Die tragbare Funkkommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung funktioniert in einem aktiven Modus, d. h. wenn die Vorrichtung voll funktionsfähig ist, z. B. beim Senden und Empfangen eines Signals, oder in einem inaktiven Modus, z. B. wenn die Vorrichtung in Bereitschaft ist, z. B. in dem DRX-Modus.

In der bevorzugten Ausführungsform stellt ein 13 MHz-Kristalloszillator der VCO IC 106 und der Umwandlungs-IC 108 ein Referenzsignal zur Verfügung. Der Ausgang der VCO IC 106 ist mit dem PLL 113 der Basisband-IC 109 gekoppelt. Der PLL 113 ist mit einer Timingschaltung 148 gekoppelt, die durch Verwenden des Signals bei dem Ausgang von der VCO IC 106 während des aktiven Modus ein erstes Timingsignal oder "schnelles" Taktsignal für die CPU 111 und den Rest der Kommunikationsvorrichtung erzeugt. Die Basisband-IC 109 umfasst außerdem ein Eichmittel 150, das mit dem PLL 113 und einem Rückstell-/Unterbrechungsblock 151 gekoppelt ist.

Die Power-Management-IC 121 umfasst Spannungsregler und DC/DC-Wandler (Block 124), die den verschiedenen ICs während des aktiven Modus die Spannungsversorgungen zur Verfügung stellen. Der Block 124 ist mit der Hauptbatterie 141 gekoppelt. Die Power-Management-IC 121 umfasst außerdem einen linearen Spannungsregler (LDO) 140, der ebenso mit der Hauptbatterie 141 gekoppelt ist. Der lineare Spannungsregler beansprucht wesentlich weniger Strom als der Block 124 und wird verwendet, um die Kommunikationsvorrichtung während des inaktiven Modus zu betreiben, wenn die Vorrichtung in Bereitschaft ist. Der Block 124 und der LDO 140 sind mit einer Matrixversorgung ("matrix supply") 142 gekoppelt. Die Matrixversorgung funktioniert als ein Umschaltsystem, das zwischen dem LDO 140 und den Hauptreglern 124 gemäß dem Betriebsmodus umschaltet.

Die Power-Management-IC 121 umfasst weiterhin eine CS/SIM-Schnittstelle 131 zum Koppeln mit einem SIM-Monitor 132, der das Einsetzen/Entfernen einer SIM-Karte (nicht gezeigt) überwacht, und zum Koppeln mit den SRAM 112- und Anzeige-Treiber 114-Peripheriegeräten. Die CS/SIM-Schnittstelle stellt sicher, dass, wenn die Basisband-IC 109 während des inaktiven Modus "ausgeschaltet" ist, die SRAM 112- und Anzeige-Treiber 114-Peripheriegeräte in Dreizustandslogik sind.

Eine Stromsteuerschaltung oder ein Strom-UP/DW-Sequenzer 128, die oder der in der bevorzugten Ausführungsform in einer Zustandsmaschine implementiert ist, erzeugt erste und zweite Steuersignale, um jeweils das Aus- oder Einschalten einer Auswahl von ICs in Reaktion auf ein Rückstell- oder Unterbrechungssignal von der Basisband-IC 109 oder auf eine externe Unterbrechung von der Unterbrechungslogik 144 oder in Reaktion auf ein Steuersignal von der Steuerschaltung 146 zu initiieren. Die externe Unterbrechung kann auf einer Tastaturunterbrechung, einer RS232-Unterbrechung (wobei das RS232 die serielle Schnittstelle ist, die die Basisband-IC 109 mit Komponenten verbindet, die außerhalb der Funkkommunikationsvorrichtung liegen) oder der Entfernung der SIM-Karte oder der Betätigung der Ein-/Aus-Taste (nicht gezeigt) beruhen. Die Unterbrechungslogik 144 überwacht Unterbrechungen während des inaktiven Modus.

Die Steuerschaltung 146 ist mit einer Timingschaltung oder einem Oszillator 134 und mit dem Strom-UP/DW-Sequenzer 128 gekoppelt. Der Oszillator 134 stellt ein zweites Timingsignal oder einen "langsamen" Takt an einem Ausgang zur Verfügung, der mit dem Strom-UP/DW-Sequenzer 128 und selektiv mit dem PLL 113 der Basisband-IC 109 über einen Schalter 152 gekoppelt ist. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Oszillator 134 mit einem 32 KHz-Kristalloszillator gekoppelt.

In der bevorzugten Ausführungsform, wird die Basisband-IC 109 während des inaktiven Modus zusätzlich zu den RF-Front-End-ICs 104, der Umwandlungs-IC 108, etc. ausgeschaltet. Tatsächlich werden alle solche Schaltungen, deren Funktionen während des inaktiven Modus nicht benötigt werden, ausgeschaltet. Die einzigen während des inaktiven Modus aktiven Schaltungen sind die Power-Management-IC 121, der SRAM 112, der Flash-Speicher 120, der EEPROM 118, der Anzeige-Treiber 114 und der SIM-Monitor 132. Alle diese Schaltungen verbrauchen Ströme, die geringer als 2 Mikroampere sind. Dies bedeutet, dass die Hauptregler und die DC/DC-Wandler 124 der Power-Management-IC 121 ebenfalls ausgeschaltet werden können, wobei der lineare Spannungsregler 140 übrigbleibt, um die Stromversorgung zur Verfügung zu stellen.

Eine Synchronisation zwischen dem schnellen Signal und dem langsamen Signal, wenn zwischen dem inaktiven Modus und dem aktiven Modus umgeschaltet wird, wird durch Verwenden des Eichmittels 150 und der Steuerschaltung 146 und der in dem SRAM 112 gespeicherten Information erreicht. Dies wird unten detaillierter beschrieben.

Das Eichmittel 150 der Basisband-IC 109 ist so beschaffen, dass es die Frequenz des langsamen Taktsignals durch Verwenden des schnellen Taktsignals eicht. Das Eichmittel 150 kann in einer Software oder Hardware implementiert sein.

In der bevorzugten Ausführungsform arbeitet der Eichprozess unter Bezug auf 3 wie folgt. In dem vorliegenden Eichmodus ist die Basisband-IC 109 eingeschaltet und sowohl der schnelle Takt als auch der langsame Takt laufen. Am Beginn des Eichmodus, Block 168, erzeugt der Rückstell-/Unterbrechungsblock 151 zum Zeitpunkt T = C1 eine erste Unterbrechung, Block 170, woraufhin die CPU 111 in eine Unterbrechungsroutine eintritt, um die Inhalte des 13 MHz-Zählers (nicht gezeigt) der Timing-Schaltung 148 zu speichern, Block 172. Nach einer vorbestimmten Zeit Tc, d. h. nach einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen des langsamen Taktes, erzeugt der Rückstell-/Unerbrechungsblock 151 zum Zeitpunkt T = C2 eine zweite Unterbrechung, Block 174, woraufhin die CPU 111 in eine Unterbrechungsroutine eintritt, um die Inhalte des 13 MHz-Zählers zu speichern, Block 176. Durch Verwenden des Unterschiedes zwischen zwei aufeinanderfolgenden gespeicherten Werten des schnellen Taktes und der vorbestimmten Anzahl von Zyklen des langsamen Taktes, kann das Verhältnis zwischen dem langsamen Takt und dem schnellen Takt bestimmt werden, Block 178.

Wenn der Eichprozess einmal abgeschlossen ist, ist somit die folgende Beziehung zwischen dem schnellen Takt und dem langsamen Takt bekannt. N32*T32 = N13*T13 wobei N32 die Anzahl von Perioden des langsamen 32 KHz-Taktes ist

T32 die Periode des langsamen 32 KHz-Taktes ist

N13 die Anzahl von Perioden des schnellen 13 MHz-Taktes ist

T13 die Periode des schnellen 13 MHz-Taktes ist.

Mit anderen Worten, es ist bekannt, wie viele Perioden des schnellen Taktes einer Periode des langsamen Taktes entsprechen.

In dem DRX-Modus dauert jede Periode von Inaktivität bis zu 2 Sekunden. Um die geeignete Genauigkeit auf dem langsamen Takt zu erhalten, ist in der bevorzugten Ausführungsform die vorbestimmte Periode Tc 4 Sekunden, um so einen Fehler von weniger als eine 13 MHz-Taktperiode während der Periode von Inaktivität zu haben.

Der Eichmodus kann einmal, nur bei der Initialisierung, oder periodisch durchgeführt werden, um die oben dargestellte Beziehung zu aktualisieren, um so Drifts in der Oszillationsfrequenz aufgrund von z. B. Temperaturabweichungen zu kompensieren.

Unter Bezug auf 2, 4 und 5 wird nun der Betrieb der tragbaren Funkkommunikationsvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, wenn sie zwischen aktiven und inaktiven Modi umschaltet. Der Betrieb wird in Bezug auf den inaktiven DRX-Modus beschrieben.

Wie in 4 zu sehen, tritt der DRX-Modus zwischen GSM-Aufgaben auf, wie z. B. dem Empfang der Pagingsignale 180. Die Pagingsignale 180 dauern typischerweise 20 ms und der DRX-Modus bis zu 2 Sekunden. Andere Aufgaben können den Empfang von Kurzmitteilungsdienstsignalen, die SCH-Synchronisation auf umgebende Zellen umfassen.

Nach dem Empfang eines Pagingsignals 180 tritt die Vorrichtung in den DRX-Modus ein, Block 200 (von 5). Durch Verwenden der Taktperiode des langsamen 32 KHz-Taktes berechnet die CPU 111 die Anzahl von Zyklen des langsamen Taktsignals vor dem Einschalten (erste Weckzeit, T1) und die Anzahl von Zyklen des langsamen Taktsignals vor der Neu-Initialisierung der CPU 111 (zweite Weckzeit, T2), Block 202. Diese Werte werden über eine serielle Schnittstelle (nicht gezeigt) an die Steuerschaltung 146 der Power-Management-IC 121 gesendet. Die Anzahl von Zyklen des langsamen Taktsignals, bevor der schnelle Takt ausgeschaltet werden kann (T0), wird ebenso bestimmt, und sein Wert wird zusammen mit T1 und T2 von der Basisband-IC 109 an die Power-Management-IC 121 gesendet. Der Wert hängt von der durch die CPU 111 benötigten Zeit ab, um die Inhalte des Zählers zu speichern und auszuschalten. Außerdem sendet die CPU 111 ein Flag an die Power-Management-IC 121, das die Initialisierung der DRX-Ausschaltsequenz anzeigt. An der ansteigenden Flanke des nächsten langsamen 32 KHz-Taktsignals, initialisiert die Power-Management-IC 121 einen langsamen 32 KHz-Taktzähler (nicht gezeigt) in der Steuerschaltung 146 neu und erzeugt eine Unterbrechung zu der Basisband-IC 109. Die CPU 111 tritt in eine Unterbrechungsroutine ein und speichert die Inhalte des schnellen 13 MHz-Taktsignals in den SRAM 112, Block 204. Der Strom-UP/DW-Sequenzer 128 schaltet die Hauptregler und die DC/DC-Wandler 124 und die VCO IC 106 aus, und die Matrixversorgung 142 koppelt den linearen Spannungsregler 140, um der Power-Management-IC 121, dem SIM-Monitor 132, dem SRAM 112 und den Anzeige-Treibern 114 die Spannungsversorgung zur Verfügung zu stellen, Block 206. Die nicht benötigten Peripheriegeräte der Power-Management-IC 121, wie z. B. die Anzeige, (wenn eine Anzeigeoption AUS in der Funkkommunikationsvorrichtung ausgewählt wird) werden in den Dreizustandsmodus gesetzt.

Zum Zeitpunkt T0 nach der Neu-Initialisierung des langsamen 32 KHz-Taktzählers in der Steuerschaltung 146, übernimmt das langsame Taktsignal von dem schnellen Taktsignal, um die Vorrichtung in dem inaktiven Modus zu takten.

Wenn der langsame 32 KHz-Taktzähler (nicht gezeigt) in der Steuerschaltung 146, der die Zyklen des langsamen 32 KHz-Taktsignals zählt, die erste Weckzeit T1 erreicht oder eine externe Unterbrechung erzeugt wird, Block 207, werden die Inhalte des langsamen 32 KHz-Taktzählers verriegelt, Block 209, und der Strom-UP/DW-Sequenzer 128 erzeugt eine interne Einschaltsequenz, Blöcke 208, 210. Die Frequenzströme auf den Hauptreglern und den DC/DC-Wandlern 124, der VCO IC 106 und der Matrixversorgung 142 verbindet die Spannungsversorgungen der Peripheriegeräte 132, 112 und 114 erneut mit den Hauptreglern und den DC/DC-Wandlern 124.

Wenn der langsame 32 KHz-Taktzähler die zweite Weckzeit T2 erreicht, d. h. wenn die Spannungsversorgungen für die verschiedenen ICs stabilisiert sind und der VCO der VCO IC 106 zur Ruhe gekommen ist, erzeugt der Strom-UP/DW-Sequenzer 128 ein Unterbrechungs-/Rückstellsignal an die Basisband-IC 109, Block 214. Die Basisband-IC 109 beginnt dann ein internes Rückstellverfahren in Form einer Hardware-/Software-Rückstellung gefolgt von einem Neu-Initiierungsverfahren. Dieses Verfahren unterscheidet sich von einem vollständigen Rückstellverfahren, das durch Aktivierung der EIN/AUS-Taste (nicht gezeigt) oder durch einen Überwachungszeitgeber (nicht gezeigt) erzeugt werden kann. Während des Neu-Initialisierungsverfahrens ruft die CPU 111 vor dem Ausschalten die letzte Konfiguration der Basisband-IC 109 aus dem SRAM 112 ab. Zusätzlich berechnet die CPU 111 aus dem verriegelten Wert des langsamen 32 KHz-Taktes, T2, aus der Beziehung zwischen dem während eines Eichprozesses bestimmten langsamen und schnellen Taktes und aus den Inhalten des SRAM 112 die Inhalte des GSM 13 MHz-Zählers, so dass, wenn die Timingschaltung 148 in den schnellen 13 MHz-Takt umschaltet, die Takte genau synchronisiert sind. Der DRX-Modus ist dann beendet, Block 216, und die Vorrichtung arbeitet in dem aktiven Modus.

Beim Berechnen des Inhalts des GSM 13 MHz-Zählers muss die Zeit berücksichtigt werden, die von der Software benötigt wird, um die Zähler zu lesen und zu laden. Aus diesem Grunde werden die Inhalte der Zähler vorzugsweise während der Unterbrechungsroutinen manipuliert, wenn die durch die Software benutzte Zeit genau bekannt ist.

Der langsame Takt kann während des inaktiven Modus gesperrt oder während sowohl des inaktiven als auch aktiven Modus freigegeben werden.

Wie oben beschrieben, wird der langsame Takt von einem 32 KHz-Oszillator erzeugt. Alternativ kann der langsame Takt von der Echtzeituhr (in 2 nicht gezeigt, siehe aber 1) erzeugt werden, die typischerweise verwendet wird, um Informationen, wie z. B. den Tag, die Stunde, die Minute, die Sekunde zur Verfügung zu stellen. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass für den langsamen Takt kein zusätzlicher Oszillator erforderlich ist.

Zusammenfassend gilt, dass die vorliegende Erfindung eine tragbare Kommunikationsvorrichtung zur Verfügung stellt, bei der die Komponenten so angeordnet sind, dass die während des inaktiven Modus erforderlichen Funktionen auf vorzugsweise eine IC zentralisiert sind, der Power-Management-IC mit Peripheriegeräten mit geringem Stromverbrauch. Somit ist die tragbare Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung so konstruiert, dass die Basisband-IC 109 während des inaktiven Modus, z. B. in dem DRX-Modus, zusätzlich zu all den anderen ICs und Peripheriegeräten, deren Funktionen für den inaktiven Modus nicht benötigt werden, "ausgeschaltet" sind. Da die Basisband-IC 109 nicht benötigt wird und nur solche Peripheriegeräte und Elemente mit stromsparenden Drains während des inaktiven Modus benötigt werden, kann der lineare Spannungsregler 140 alle die erforderlichen Spannungsversorgungen liefern und alle die Hauptregler können ausgeschaltet werden, was den Stromverbrauch der tragbaren Kommunikationsvorrichtung wesentlich verringert.

Die Erfindung ist in Bezug auf eine tragbare Funkkommunikationsvorrichtung beschrieben worden. Es ist jedoch verständlich, dass das Prinzip der Erfindung auf jede beliebige batteriebetriebene tragbare elektronische Vorrichtung angewendet werden kann, wie z. B. einen Pager, einen tragbaren Computer, wobei das Ziel darin besteht, den Stromverbrauch während eines inaktiven Betriebsmodus zu verringern.

Es ist verständlich, dass obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf das Verwenden von zwei Oszillatoren, einem 13 MHz-Oszillator und einem 32 KHz-Oszillator, beschrieben worden ist, die vorliegende Erfindung auch durch Verwenden eines Oszillators, der mit der ersten und zweiten Timingschaltung gekoppelt ist, implementiert werden kann.

Weiterhin kann die Erfindung auch in einem System implementiert werden, in dem es mehr als zwei Oszillatoren gibt.


Anspruch[de]
  1. Tragbare elektronische Vorrichtung, die in einem aktiven Modus oder einem inaktiven Modus betrieben werden kann, wobei die Vorrichtung folgendes umfasst:

    ein erstes Betriebssystem der Vorrichtung zum Durchführen von Betriebsfunktionen der Vorrichtung während des aktiven Modus, nicht jedoch des inaktiven Modus, wobei das erste Betriebssystem der Vorrichtung eine CPU (111) und eine erste Timingschaltung (106, 113, 148) zum Bereitstellen eines ersten Timingsignals zum Takten der elektronischen Vorrichtung umfasst, wobei die CPU und die erste Timingschaltung auf einer ersten integrierten Schaltung (109) integriert sind; und

    eine zweite Timingschaltung (134) zum Erzeugen eines zweiten Timingsignals zum Takten der tragbaren elektronischen Vorrichtung während mindestens des inaktiven Modus und eine Leistungssteuerschaltung (146, 128), die geschaltet ist, um das zweite Timingsignal zum Erzeugen eines ersten Steuersignals zum Deaktivieren des ersten Betriebssystems der Vorrichtung für den inaktiven Modus und zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals zum Aktivieren des ersten Betriebssystems der Vorrichtung für den aktiven Modus zu empfangen;

    gekennzeichnet durch ein zweites Betriebssystem der Vorrichtung zum Durchführen von Betriebsfunktionen der Vorrichtung sowohl während des aktiven Modus als auch während des inaktiven Modus, wobei das zweite Betriebssystem der Vorrichtung die zweite Timingschaltung (134) umfasst, wobei die zweite Timingschaltung auf einer zweiten integrierten Schaltung (121) integriert ist.
  2. Tragbare elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das zweite Betriebssystem der Vorrichtung folgendes umfasst:

    einen Spannungsregler (124), der mit der Leistungssteuerschaltung (146, 128) zum Empfangen des ersten und zweiten Steuersignals gekoppelt ist, wobei der Spannungsregler (124) in Reaktion auf das zweite Steuersignal zum Bereitstellen von Spannungsversorgungen an die tragbare elektronische Vorrichtung freigegeben und in Reaktion auf das erste Steuersignal gesperrt wird;

    eine Spannungsquelle (140) mit einem stromsparenden Drain, die mit der Leistungssteuerschaltung (146, 128) zum Empfangen des ersten und zweiten Steuersignals zum Bereitstellen von Spannungsversorgungen an das zweite Betriebssystem der Vorrichtung in Reaktion auf das erste Steuersignal gekoppelt ist.
  3. Tragbare elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der die zweite Timingschaltung (134), die Leistungssteuerschaltung (146, 128), der Spannungsregler (124) und die Spannungsquelle (140) alle auf der zweiten integrierten Schaltung (121) integriert sind.
  4. Tragbare elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei der das zweite Betriebssystem der Vorrichtung weiterhin die mit der Leistungssteuerschaltung (146, 128) gekoppelte Unterbrechungslogik (144) umfasst.
  5. Tragbare elektronische Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die zweite Timingschaltung eine Echtzeituhr umfasst.
  6. Tragbare elektronische Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das erste Betriebssystem der Vorrichtung eine Eicheinrichtung (150) zum Bestimmen einer Beziehung zwischen dem ersten Timingsignal und dem zweiten Timingsignal umfasst, bei der die erste Timingschaltung (106, 113, 148) unter Betriebsbedingungen in Reaktion auf das zweite Steuersignal die bestimmte Beziehung verwendet, um ein erstes Timingsignal zu erzeugen, das mit dem zweiten Timingsignal synchronisiert ist.
  7. Tragbare elektronische Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die tragbare elektronische Vorrichtung eine Funkkommunikationsvorrichtung umfasst.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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