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CN104978303B - 单芯片整合的传感器集线器和多传感器管理方法 - Google Patents

单芯片整合的传感器集线器和多传感器管理方法 Download PDF

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Abstract

与主处理器整合在一芯片上的传感器集线器、以及多传感器管理方法。单芯片整合的一传感器集线器包括一协处理器以及一程序间通信接口。该协处理器与一主处理器制作在一芯片上。该程序间通信接口使该协处理器与该主处理器在该芯片内通信。该协处理器根据该主处理器所发出的要求控制多个传感器，且还用于汇整上述多个传感器的感应数据供该主处理器运算。

Description

单芯片整合的传感器集线器和多传感器管理方法
技术领域
本发明涉及单芯片整合的传感器集线器(on-chip sensor hub)、以及应用如此单芯片传感器集线器的移动装置、以及移动装置的多传感器管理方法。
背景技术
移动装置(mobile device)一般配置多种传感器、以及控制该些传感器、且汇整该些传感器的感应数据的一传感器集线器(sensor hub)。低成本及低耗电量的传感器集线器为移动装置的一项设计重点。
发明内容
本发明将传感器集线器与移动装置的主处理器(main processor)制作为单芯片，称为单芯片整合的传感器集线器。
在一种实施方式，单芯片整合的一传感器集线器包括：一协处理器(co-processor)、以及一程序间通信(IPC)接口。该协处理器与一移动装置的一主处理器制作在一芯片上。该程序间通信接口使该协处理器与该主处理器在该芯片内通信。该协处理器是根据该主处理器所发出的要求控制该移动装置的多个传感器，且还用于汇整上述多个传感器的感应数据供该主处理器运算。
传感器集线器更可采用多个空间的电力分开控制的多区型(distributed)挥发式存储模块，以达节电目的。
另一实施方式中，传感器集线器可调整其中协处理器的一操作时钟，以达节电目的。
另一实施方式中，传感器集线器可对其中协处理器做时钟闸控，以达节电目的。
另一实施方式中，传感器集线器可在该主处理器处于节电状态时，更令时钟闸控的该协处理器以低电压操作，以达节电目的。
本发明还有一种实施方式是以上述的单芯片整合的传感器集线器实现一移动装置；如此移动装置除具有整合一主处理器以及一传感器集线器，还包括多个传感器。该等传感器是由该主处理器通过该传感器集线器控制且汇整数据。
根据本发明一种实施方式所实现的多传感器管理方法，包括：供应一协处理器，与一移动装置的一主处理器制作在一芯片上；以及，使该协处理器与该主处理器在该芯片内通过一程序间通信接口通信。该协处理器是根据该主处理器所发出的要求控制该移动装置的多个传感器，且更用于汇整上述多个传感器的感应数据供该主处理器运算。
下文特举实施例，并配合所附图示，详细说明本发明内容。
附图说明
图1为根据本发明一种实施方式所实现的一移动装置100，其中包括单芯片整合的传感器集线器106；
图2为移动装置100的多传感器S1、S2、S3、S4…管理方法；
图3A为流程图，说明传感器集线器106使用的一种电力管理方法；且
图3B为流程图，说明传感器集线器106使用的另一种电力管理方法。
具体实施方式
以下叙述列举本发明的多种实施例。以下叙述介绍本发明的基本概念，且并非意图限制本发明内容。实际发明范围应依照申请专利范围界定之。
图1为根据本发明一种实施方式所实现的一移动装置100，其中包括一芯片102、多个传感器S1、S2、S3、S4…以及一电源管理芯片PMIC(power management IC)。如图所示，移动装置100的一主处理器(main processor)104与一传感器集线器106以单芯片技术整合在芯片102内。传感器集线器106包括一协处理器(co-processor)108、一程序间通信(interprocess communication)接口IPC、以及一多区型(distributed)挥发式存储模块110。
程序间通信接口IPC用于协处理器108与主处理器104在芯片102内的通信；如此一来，传感器集线器106与主处理器104之间的通信速度远优于传统外挂在主处理器芯片外部的传感器集线器。传感器集线器106与移动装置100的传感器S1、S2、S3、S4…之间以内部整合电路总线I2C通信，且传感器S1、S2、S3、S4…可向传感器集线器106发出中断信号IRQ。主处理器104所发出的要求由程序间通信接口IPC传递至协处理器108，使该协处理器108通过内部整合电路总线I2C控制传感器S1、S2、S3、S4…。传感器S1、S2、S3、S4…的感应数据则是通过内部整合电路总线I2C交由协处理器108汇整，以经过程序间通信接口IPC供应至主处理器104作运算。协处理器108更用作传感器S1、S2、S3、S4…的任务调度(task schedule)、电力管理(power management)、感应数据的联合分析(fusion)、校准(calibration)以及管理(management)、以及实现传感器驱动器(sensor driver)。
在图1所示实施例中，多区型挥发式存储模块110以分离式静态随机存取存储器(distributed SRAM)实现，提供电力分开控制的存储空间SRAM1以及存储空间SRAM2。存储空间SRAM1以及存储空间SRAM2分别专属于协处理器108对传感器S1、S2、S3、S4…的不同功能，举例如下。存储空间SRAM1可专属于协处理器108对传感器S1、S2、S3、S4…的常用功能,包括:休眠唤醒的应用(intelligence wakeup)、活动监控(activity monitor)、中断侦测(IRQ)…等常态运行的传感器功能。存储空间SRAM2可专属于协处理器108对传感器S1、S2、S3、S4…的罕用功能,包括:针对特定但不常发生的场景所设计的传感器功能。协处理器108将分析主处理器104所发出的要求，据以于上述罕用功能不使用时，令存储空间SRAM2独立于存储空间SRAM1进入低电量的数据保留状态(retention)，以节电方式留存数据，并带来显著的节电功效。一种实施方式中，存储空间SRAM1的尺寸小于存储空间SRAM2。存储空间SRAM2进入低电量的数据保留状态时，小尺寸的存储空间SRAM1耗费能量有限。
在一种实施方式中，主处理器104以及传感器集线器106可以设计在芯片102内不同的电压区域上。例如，主处理器104可设计在一启动/关闭电压区域(on/off voltagedomain)，而传感器集线器106可设计在一恒启动电压区域(always on voltage domain)。主处理器104以及传感器集线器106的电力管理可分开设计。
传感器集线器106可调整其中协处理器108的一操作时钟，以达节电目的，此手法称作时钟切换(clock switch)。
传感器集线器106可对其中协处理器108作时钟闸控(clock gating)，以达节电目的。此外，传感器集线器106可在主处理器104处于节电状态(如仅剩后台侦测程序在运作)时，更令时钟闸控的协处理器108以低电压操作，以达节电目的。电源管理芯片PMIC可受协处理器108操作切换该协处理器108以低电压(例如，降至0.7伏特)操作。
图2为移动装置100的多传感器S1、S2、S3、S4…管理方法。
主处理器104发出的传感器控制(如，启动或关闭)要求以及数据要求由程序间通信接口IPC发送至协处理器108，使协处理器108执行传感器驱动器(sensor driver)202通过内部整合电路总线I2C操作传感器S1、S2、S3、S4…、并收集感应数据，再通过程序间通信接口IPC回传主处理器104。
协处理器108还基于主处理器104所发出的要求，分析该多个传感器S1、S2、S3、S4…的任务(任务分析204)，以适时独立于存储空间SRAM1切换存储空间SRAM2进入低电量的数据保留状态。例如，在存储空间SRAM1专属常用功能、存储空间SRAM2专属罕用功能的设计下，存储空间SRAM2一般会操作在低电量的数据保留状态。
基于任务分析204，协处理器108可更随传感器S1、S2、S3、S4…的工作量(workload)调整协处理器108的操作时钟，藉由时钟切换达到节电。
基于任务分析204，协处理器108可在传感器S1、S2、S3、S4…闲置(如，task idle)时对协处理器108作时钟闸控，达到节电。此外，协处理器108还可进行低电压评断206，判断主处理器104是否处于节电状态。倘若主处理器104处于节电状态，则低电压运作条件符合，协处理器108切换为低电压操作并采用时钟闸控208。倘若主处理器104非处于节电状态(如，仍在作影音播放…等)，则低电压运作条件不符合，协处理器108不切换为低电压操作即采用时钟闸控210。
关于复电(即电力复原)操作，一中断信号IRQ可由该多个传感器S1、S2、S3、S4…之一供应，或由一定时器212定时发出。协处理器108随该中断信号自我检查是否在低电压操作(即低电压检查214)。若确在低电压操作，协处理器108执行电力复原216，操作该电源管理芯片PMIC使协处理器108跳脱低电压操作后方处理该中断信号IRQ。反之，若未在低电压操作，则协处理器108无需执行电力复原216即可处理该中断信号IRQ。
图3A为流程图，说明传感器集线器106使用的一种电力管理方法。步骤S302中，协处理器108基于任务分析(204)，判断多区型挥发式存储模块(包括存储空间SRAM1以及存储空间SRAM2)节电条件是否满足。若满足，流程进入步骤S304，存储空间SRAM2独立于存储空间SRAM1进入低电量的数据保留状态。协处理器108持续做任务分析，以步骤S306判断是否维持存储空间SRAM2节电。若否，流程进行步骤S308，存储空间SRAM2跳脱节电的数据保留状态，恢复正常操作。
图3B为流程图，说明传感器集线器106使用的另一种电力管理方法。步骤S312以任务负载为考虑作协处理器108的时钟切换。步骤S314监控传感器S1、S2、S3、S4…是否任务空载。若是，流程进行步骤S316，作低电压评断(206)。若低电压操作条件满足，流程进行步骤S318以及S320。步骤S318操作电源管理芯片PMIC以低电压操作该协处理器108。步骤S320对该协处理器108作时钟闸控。若低电压操作条件不满足，流程略过步骤S318即进行步骤S320。接着，步骤S322操作协处理器108等待定时器212或传感器S1、S2、S3、S4…发出中断信号IRQ，以脱离节电状态。
其它采用上述概念实现移动装置的传感器管理的技术都属于本发明所欲保护的范围。基于以上技术内容，本发明还涉及移动装置多传感器管理方法。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书范围所界定者为准。
【符号说明】
100～移动装置； 102～芯片；
104～主处理器； 106～传感器集线器；
108～协处理器； 110～多区型挥发式存储模块；
202～传感器驱动器； 204～任务分析；
206～低电压评断； 208～低电压操作与时钟闸控；
210～正常电压操作与时钟闸控；
212～定时器； 214～低电压检查；
216～电力复原；
I2C～内部整合电路总线；
IPC～程序间通信接口； IRQ～中断信号；
PMIC～电源管理芯片；
S1、S2、S3、S4…～传感器；
S302…S322～步骤；以及
SRAM1、SRAM2～存储空间。

Claims (11)

1.一种具有单芯片整合的传感器集线器的芯片，包括：
一协处理器，与一移动装置的一主处理器制作在所述芯片上；
一程序间通信接口，使该协处理器与该主处理器在该芯片内通信；以及
多区型挥发式存储模块，包括电力分开控制的以静态随机存取存储器SRAM实现的第一存储空间以及第二存储空间，
其中：
该协处理器是根据该主处理器所发出的要求控制该移动装置的多个传感器，且还用于汇整上述多个传感器的感应数据供该主处理器运算；
当该协处理器对该多个传感器执行第一类操作时使用该第一存储空间；
当该协处理器对该多个传感器执行较第一类操作罕用的第二类操作时使用该第二存储空间；以及
该协处理器还分析该主处理器所发出的上述要求，并且，当不执行第二类操作时，该协处理器令该第二存储空间独立于该第一存储空间进入低电量的数据保留状态。
2.根据权利要求1所述的芯片，其中：
该第一存储空间的尺寸小于该第二存储空间。
3.根据权利要求1所述的芯片，其中：
该协处理器还分析该主处理器所发出的上述要求，据以随着该多个传感器的工作量调整该协处理器的一操作时钟。
4.根据权利要求1所述的芯片，其中：
该协处理器还分析该主处理器所发出的上述要求，据以在该多个传感器闲置时对该协处理器做时钟闸控。
5.根据权利要求4所述的芯片，其中：
在该主处理器处于节电状态时，时钟闸控的该协处理器是以低电压操作。
6.根据权利要求5所述的芯片，其中：
该协处理器还随着该多个传感器之一、或一定时器供应的一中断信号自我检查是否处在低电压操作，在确定跳脱低电压操作后方处理该中断信号。
7.一种多传感器管理方法，包括：
供应一协处理器，与一移动装置的一主处理器制作在一芯片上；
使该协处理器与该主处理器在该芯片内通过一程序间通信接口通信；以及
在同一芯片上供应一多区型挥发式存储模块，包括电力分开控制的以静态随机存取存储器SRAM实现的第一存储空间以及第二存储空间，
其中：
该协处理器是根据该主处理器所发出的要求控制该移动装置的多个传感器，且还用于汇整上述多个传感器的感应数据供该主处理器运算；
当该协处理器对该多个传感器执行第一类操作时使用该第一存储空间；
当该协处理器对该多个传感器执行较第一类操作罕用的第二类操作时使用该第二存储空间；以及
该协处理器还分析该主处理器所发出的上述要求，并且，当不执行第二类操作时，该协处理器令该第二存储空间独立于该第一存储空间进入低电量的数据保留状态。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
以该协处理器分析该主处理器所发出的上述要求，据以随该多个传感器的工作量调整该协处理器的一操作时钟。
9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
以该协处理器分析该主处理器所发出的上述要求，据以在该多个传感器闲置时对该协处理器做时钟闸控。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
令时钟闸控的该协处理器在该主处理器处于节电状态时以低电压操作。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：
令该协处理器还随着该多个传感器之一、或一定时器供应的一中断信号自我检查是否处在低电压操作，在确定跳脱低电压操作后方处理该中断信号。
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