CN101145036A - 电源管理结构及管理机制 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电源管理结构及管理机制。所述电源管理结构包含一核心空间，其包含嵌入一进阶电源管理常驻程序、一接口与装置驱动器；一硬设备，耦合于核心空间；一装置控制层，提供应用程序接口以简化应用与电源管理模块的通讯；一使用者空间，通过接口与核心空间进行沟通，其中使用者空间包含一电源管理感知应用程序与具有电源管理模块的电源管理函式库。通过本发明，这种电源管理结构及管理机制具有节省电力，延长电池寿命，并且可以根据不同的实际需要，在各种省电模式下方便切换的优点。

Description

电源管理结构及管理机制

技术领域

本发明关于一种电源管理结构及管理机制，特别关于用于手持式装置的电源管理结构及管理机制。

背景技术

随着科技与信息时代的来临，人类的生活越来越深度地依赖科技，特别是电的发现为人类生活带来许多便利。现今我们的世界到处可见电器设备，如暖气机、闹钟、微波炉等。电对现代人生活的影响乃显而易见。

由于现代人对电器设备的依赖，先进科技因应而生。此类先进科技包括便携式科技，如手机、个人数字助理(PDA：personal digital assistant)、与手提计算机等。这些手提设备都具有易于操作与方便携带的共同特征。现代人因着便携式科技的小巧轻便而获得了惊人的效率，便携式科技也逐渐变得更加深入现代人的生活方式。

有多种省电方法被用来节省电力或延长电池寿命，包括监测暂停时间、硬盘转速下降、进入睡眠状态等。在某些处理系统中，调整操作时钟频率或内部操作电压也为可能。对于许多典型的应用而言，以一降低的速率运转的中央处理器(CPU)，通常不会为使用者带来任何不便。

因此，人们竭尽脑汁投入便携式科技的发展。此类科技发展的一核心要点为避免电源中断以延长电源供应时数。这种电源管理机制可识别电源模式，并依此决定一合适的电源策略。使用者可以电源管理减轻充电设备的负担以及充电频率。

大部分计算机外设设备的一共同需要为电力。为避免系统故障，系统中的电源管理非常重要。为使外围设备尽可能独立地运作，提供用于手持式装置的省电策略或机制以节省更多电源合乎需要。然而，必须在不损害掌上型计算机系统的平常操作下供应电源。

基于前述的优点，本发明提供一种用于电源管理的较佳结构及机制。

发明内容

本发明提供一种适用于手持式装置的电源管理结构及管理机制，特别适用于具有WiFi模块的手持式装置。

本发明提供一种电源管理结构及管理机制，电源管理结构包含一核心空间，其包含进阶电源管理常驻程序、一接口与装置驱动器。一硬设备，耦合于核心空间；一使用者空间，通过接口与核心空间进行沟通，其中使用者空间包含一电源管理感知应用程序与具有电源管理模块的电源管理函式库；一装置控制层，提供应用程序接口以简化应用与电源管理模块的通讯。

前述的接口提供使用者空间用以增加和/或移除和/或修改一电源策略，并修改一核心空间的操作模式与此核心空间的电源参数。在本发明中，进阶电源管理常驻程序作为一核心空间的常驻程序，以接收使用者空间送出的应用指令以改变手持式装置内部的硬件电源模式。

此进阶电源管理常驻程序提供核心应用程序接口(API：applicationprogramming interface)用于装置驱动器，以注册电源模式管理。

前述策略引擎在核心空间之中操作，此策略引擎定期监控手持式装置内部的硬件负载，并动态改变手持式装置内部的硬件性能。

前述电源管理模块当作一使用者空间的常驻程序执行，且提供一通讯接口使使用者空间应用得以注册。一装置控制层(DCL：device control layer)提供APIs以简化应用与电源管理模块的通讯。

电源管理感知应用程序注册本身至电源管理模块，并响应来自此电源管理模块的手持式装置内部的硬件中止请求。

本发明的另一目的是提供一种电源管理机制，其包含第一充电模式及第二充电模式。当手持式装置的电池耗尽时，使用一第一充电模式。当手持式装置的电池电力不足但尚未耗尽时，使用一第二充电模式。除此之外，电源管理机制还包括有一第一电源下降模式及一第二电源下降模式，第一电源下降模式可自第一充电模式转换或转换至第一充电模式。一第二电源下降模式，可自第一充电模式或第二充电模式转换，且可转换至第一充电模式或第二充电模式。

本发明的电源管理机制还包括有一高速模式、一低速模式、一闲置模式及一深眠模式。低速模式，当手持式装置的中央处理器与同步动态存取存储器处于低速运转时启动。高速模式可自一低速模式转换或转换至一低速模式，此高速模式可自第二充电模式转换或转换至第二充电模式，此低速模式可转换至第二充电模式。一闲置模式，可自低速模式转换或转换至低速模式，并可转换至第二充电模式。一深眠模式，可自闲置模式转换，且可转换至第二充电模式。一省电模式，可自闲置模式、深眠模式，高速模式或低速模式转换，且可转换至第二充电模式。

在前述第一充电模式期间，当WiFi模块为关闭，一中央处理器(CPU)与一动态随机存取存储器(DRAM)以高速模式操作。在第二充电模式期间，中央处理器的速率从高速模式转换至低速模式。当WiFi模块在省电模式中时，中央处理器与动态随机存取存储器在闲置模式期间以低速模式操作。当手持式装置探测到一转接器的插入信号时，将通知中央处理器迫使电源模式自一目前模式转换至第一充电模式，以充电电池。

当WiFi模块在省电模式之下，中央处理器于深眠模式期间在中止状态，而动态随机存取存储器则在自动更新状态。

闲置模式、低速模式或高速模式期间若电池几乎耗尽时，将通知中央处理器，迫使电源模式转换至省电模式。或者在深眠模式期间若电池几乎耗尽时，将通知中央处理器，迫使电源模式转换至省电模式。

第二充电模式是指前述装置的电池电力不足但尚未耗尽。若电池电力不足，当探测到一转接器的插入信号时，电源管理模块将通知控制单元转换电源模式至第二充电模式。在第二充电模式之下，中央处理器与动态随机存取存储器可以高速模式操作。除了编解码器(CODEC)，大部分于表格一的外围设备为开启。在第一充电模式中，中央处理器与动态随机存取存储器可以低速模式操作。除了数字信号处理器(DSP：digital signal processor)，编解码器(CODEC)以及WiFi模块，大部分于表格一的外围设备为开启。

综上所述，本发明提供的电源管理结构及管理机制具有节省电力，延长电池寿命，并且可以根据不同的实际需要，来在各种省电模式下方便切换的优点。

附图说明

图1为显示根据本发明的电源管理机制示意图；

图2为显示根据本发明的电源管理结构示意图。

具体实施方式

本发明揭示一种电源管理结构及管理机制，以下将结合附图对本发明实施例进行详细的说明。

根据本发明，核心空间提供一接口用以为每一装置驱动器控制省电问题，此电源管理模块也向使用者空间应用提供电源管理项目以及电池数据。

图1为说明电源管理机制示意图，其描述用于电源管理机制的模式转变。在此图中提供两个充电模式，也就是第一充电模式与第二充电模式。当手持式装置的电池耗尽时，将使用第一充电模式，因此，在第一充电模式操作之下，此手持式装置不会重新开机。还请参阅表格一。在第一充电模式期间，中央处理器(CPU：central processing unit)与一动态随机存取存储器(DRAM：dynamic random access memory)可以高速模式操作。当手持式装置探测到一转接器的插入信号时，将通知中央处理器迫使电源模式自一目前模式转换至第一充电模式，以充电电池。当动态随机存取存储器、液晶显示器(LCD：liquid crystal display)、键盘控制器、键盘背光与实时时钟(RTC：real timeclock)，以上全部为开启时，数字信号处理器(DSP：digital signalprocessor)以及编解码器(CODEC：code/decode)为关闭。应注意的是，如果手持式装置包含WiFi模块，此WiFi模块在上述情形中必须为关闭。

在电源关闭模式期间，电源管理模块将转换电源模式至第一电源下降模式，请参阅表格一的第一行(电源下降)以及图1。除了实时时钟(RTC)，中央处理器以及其它外围设备的电源将被关闭，请参阅表格一。第一充电模式可自第一电源下降模式或第二电源下降模式转换，且可转换至第一电源下降模式或第二电源下降模式。从图1中可清楚了解电源管理模块可在第一电源下降模式与高速模式间转换，也可在第二电源下降模式与高速模式间转换。然而，电源管理模块只可在第二电源下降模式与省电模式(或第二充电模式)间转换。其意谓着第二充电模式与省电模式可自第二电源下降模式转换，第一电源下降模式则无法如此。因此，在第二电源下降模式期间，中央处理器并没有关闭，但速度自高速模式降低至低速模式。

请再次参阅表格一，在低速模式期间，中央处理器与动态随机存取存储器以低速模式操作，此低速模式与高速模式操作之一相关。键盘控制器与实时时钟(RTC)的电源仍为开启。若前述手持式装置在闲置模式之下，中央处理器与动态随机存取存储器最好以低速操作，WiFi模块以在省电模式中为佳，而表格一中的键盘控制器与实时时钟(RTC)以开启状态为佳，表格一中的其它外围设备则以关闭状态为佳。同样地，在深眠模式中，除了中央处理器处于中止状态，而动态随机存取存储器处于自动更新状态，大部分外围设备的状态与闲置模式相似。

在闲置模式、低速模式或高速模式，若电池几乎耗尽或电力不足时，电源管理模块将通知中央处理器迫使电源模式转换至省电模式。

在省电模式之下，若电池几乎耗尽，电源管理模块将通知中央处理器迫使电源模式转换至电源下降模式，也就是从省电模式转换至第二电源下降模式，如图1所示。

如果手持式装置在深眠模式中而电池几乎耗尽时，电源管理模块将通知中央处理器唤醒此手持式装置，以从深眠模式转换至省电模式，如图1所示。

  表格一

	中央处理器	数字信号处理器	同步动态随机存取存储器	WiFi模块	液晶显示器	液晶显示器背光	编解码器	键盘控制器	键盘背光	实时时钟
											电源下降	电源关闭	关闭	关闭	关闭	关闭	关闭	关闭	关闭	关闭	开启
深眠	中止	关闭	自动更新	省电	关闭	关闭	关闭	开启	关闭	开启
											省电				低速		30％亮度		开启		开启
闲置	低速	关闭	低速	省电	关闭	关闭	关闭	开启	关闭	开启
											低速	低速		低速					开启		开启
高速	高速		高速					开启		开启
											第一充电模式	高速	关闭	高速	关闭	开启		关闭	开启	开启	开启
第二充电模式	高速		高速		开启		关闭	开启	开启	开启

无论在高速、低速、闲置、深眠或省电模式任何一种情形下，当前述手持式装置探测到转接器的插入信号时，电源管理模块可直接或间接地自目前模式转换至第二充电模式，将电池充电。

第二充电模式是指手持式装置的电池电力不足但尚未耗尽。若电池电力不足，当手持式装置探测到一转接器的插入信号时，电源管理模块将通知控制单元，以转换电源模式至第二充电模式。在第二充电模式之下，中央处理器与动态随机存取存储器可以高速模式操作。除了编解码器(CODEC)，大部分表格一中的外围设备为开启。在第一充电模式中，中央处理器与动态随机存取存储器可以高速模式操作。除了数字信号处理器(DSP)、编解码器(CODEC)与WiFi模块，表格一的其它外围设备为开启。

请参阅表格一，WiFi模块以低速操作，而液晶显示器(LCD)控制为具有一般标准操作的百分之三十的亮度。

图2说明根据本发明的电源管理结构。使用者空间的层级位于核心空间之上，其中使用者空间包含一电源管理感知应用程序，其层级位于具有电源管理模块的电源管理函式库上。上述核心空间具有一接口，其接口的层级于一进阶电源管理(APM：advanced power management)常驻程序与装置驱动器之上，此进阶电源管理常驻程序包含一策略引擎。一硬设备，其层级位于此进阶电源管理常驻程序与装置驱动器之下。

核心空间具有一接口，核心空间提供一接口与使用者空间进行沟通，以增加和/或移除和/或修改一电源策略，并可改变电源参数，核心空间随进阶电源管理常驻程序以执行电源管理机制。此核心空间提供接口以相应地修改前述核心空间的操作模式与此核心空间的电源参数。

一装置驱动器可提供一接口以于手持式装置内部的硬件开启时注册其装置限制，并于手持式装置内部的硬件关闭时撤销其装置限制。

当中央处理器为闲置时，若此中央处理器至少支持一低电源模式，前述核心空间应将中央处理器置于低电源模式中。无论电源参数如何改变，手持式装置的时钟必须是正确的。

前述进阶电源管理常驻程序作为一核心空间的常驻程序，以接收使用者空间送出的应用指令以改变手持式装置的内部的电源模式，于较佳实施例，此进阶电源管理常驻程序可提供应用程序接口(API：applicationprogramming interface)(未显示)用于装置驱动器，以注册电源模式管理。

前述策略引擎在核心空间之中操作，此策略引擎必须定期(通常为一秒)监控手持式装置的负载，接着动态改变手持式装置的性能。再者，此策略引擎跟随其装置性能限制，以使手持式装置的性能适合于这些有源装置。

前述电源管理模块(PMM：power management manager)当作一使用者空间常驻程序执行，且利用Unix插座提供一通讯接口使使用者空间应用程序得以注册。

一装置控制层(DCL：device control layer)提供APIs(未显示)，以简化上述应用程序与电源管理模块的通讯。

电源管理感知应用程序将注册本身至电源管理模块(PMM)。电源管理模块传送中止请求至所有注册为电源管理感知应用程序的应用。进阶电源管理应用程序将适当地响应来自电源管理模块的中止请求。若进阶电源管理应用程序同意中止，它将行使(invoke)其中止处理器。此中止处理器可存储重要数据，包括使用者数据至一非挥发性存储器，中止处理器接着传送确认通知至电源管理模块，等候直到它自电源管理模块收到恢复请求。若进阶电源管理应用程序不同意中止，它将传送反面确认至电源管理模块。若探测到长于暂停临界值的系统静止时间时，电源管理模块将传送系统中止请求至进阶电源管理应用程序，等候来自进阶电源管理应用程序的响应。前述电源管理模块提供使用者接口用以初始化系统暂停临界值。电源管理模块初始化系统暂停临界值至一内定值。电源管理模块通过定期地读入手持式装置的最后一次存取时间，检查此装置的静止时间。若一使用者要求系统中止，电源管理模块将强制每一进阶电源管理应用程序中止本身，等候来自进阶电源管理应用程序的响应。由电源管理模块强制中止的进阶电源管理应用程序无条件地行使其中止处理器。

若一核心空间装置支持装置中止/恢复功能，那么核心程序接口以及使用者空间接口两者，都提供来个别执行单用于此装置的装置中止与装置恢复。这些接口中止其它需依赖特定装置才得以正确操作的装置。这些接口并不会中止或恢复其它不需依赖特定装置才得以正确操作的装置。

若一核心空间支持手持式装置的任一硬件装置于一终止状态，或者在来自至少一由Linux核心所支持的系统终止状态的系统恢复之后，需要任何功能以正确恢复装置操作，则用于此装置的驱动器，将执行用于装置中止与恢复接口所必要的支持。若一核心空间支持一任一硬件装置进入一终止状态时，则由其驱动器执行，可使此硬件装置进入所支持的终止状态。具有多个硬件装置时，其驱动器可驱动每一个硬件装置进入一终止状态。由驱动器执行用于一核心空间装置的装置恢复处理，复原装置操作至近似于预先中止状态。

前述驱动器在手持式装置不使用或一段静止时间后，将其置于低电源模式。此驱动器与核心空间支持程序，在一段静止时间后或者当硬设备某种程度上可探测到装置不在使用中时，利用硬件特征以自动安置手持式装置于低电源模式，如停止时钟(有时称为“自动频率闸控”)。若一核心空间支持上述特征装置控制层将执行上述接口以改变中央处理器电压/时钟、存储器地址/数据总线以及外围总线。装置控制层提供接口以设置系统性能改变参数，如增加/减少频率范围、最佳性能或最佳省电模式等。装置控制层传递策略参数至策略引擎。

本发明以较佳实施例说明如上，然其并非用以限定本发明所主张的专利权利范围。其专利保护范围当视权利要求范围及其等同领域而定。凡熟悉此领域的技艺者，在不脱离本专利精神或范围内，所作的更动或润饰，均属于本发明所揭示精神下所完成的等效改变或设计，且应包含在权利要求范围内。

Claims (14)

1.一种电源管理结构，其特征在于，所述电源管理结构包含：

一核心空间，包含嵌入一进阶电源管理常驻程序、装置驱动器及一接口，所述进阶电源管理常驻程序具有一策略引擎，所述接口用以与所述使用者空间进行沟通，用以增加和/或移除和/或修改一电源策略与修改所述核心空间的操作模式与电源参数；

一使用者空间，通过所述接口与所述核心空间进行沟通，其中所述使用者空间包含一电源管理感知应用程序与具有电源管理模块的电源管理函式库；

一装置控制层，提供应用程序接口以简化应用与所述电源管理模块的通讯；以及

一硬设备，耦合于所述核心空间。

2.根据权利要求1所述的电源管理结构，其特征在于，所述进阶电源管理常驻程序作为所述核心空间的常驻程序，以接收所述使用者空间送出的应用指令以改变系统电源模式，所述进阶电源管理常驻程序提供一核心应用程序接口，以提供所述装置驱动器注册电源模式管理。

3.根据权利要求1所述的电源管理结构，其特征在于，所述策略引擎在所述核心空间之中操作，所述策略引擎定期监控手持式装置内部的硬件负载，并动态改变手持式装置内部的硬件性能。

4.根据权利要求1所述的电源管理结构，其特征在于，所述电源管理模块作为一使用者空间的常驻程序，且提供一通讯接口以利于所述使用者空间注册。

5.根据权利要求1所述的电源管理结构，其特征在于，所述电源管理感知应用程序注册本身至所述电源管理模块，并响应来自所述电源管理模块的手持式装置内部的硬件中止请求。

6.一种电源管理机制，其特征在于，所述电源管理机制包含：

一第一充电模式，当手持式装置的电池耗尽时启动；

一第二充电模式，当所述手持式装置的电池电力不足但尚未耗尽时启动；

一第一电源下降模式，可自所述第一充电模式转换或转换至所述第一充电模式；

一第二电源下降模式，可自所述第一充电模式或所述第二充电模式转换，且可转换至所述第一充电模式或所述第二充电模式；

一低速模式，当所述手持式装置的中央处理器与同步动态存取存储器处于低速运转时启动；

一高速模式，可自所述低速模式转换或转换至所述低速模式，所述高速模式可自所述第二充电模式转换或转换至所述第二充电模式，所述低速模式可转换至所述第二充电模式；

一闲置模式，可自所述低速模式转换或转换至所述低速模式，并可转换至所述第二充电模式；

一深眠模式，可自所述闲置模式转换，且可转换至所述第二充电模式；以及

一省电模式，可自所述闲置模式、所述深眠模式，所述高速模式或所述低速模式转换，且可转换至所述第二充电模式。

7.根据权利要求6所述的电源管理机制，其特征在于，在所述第一充电模式期间，一中央处理器与一动态随机存取存储器以所述高速模式操作，WiFi模块在所述第一充电模式期间为关闭。

8.根据权利要求6所述的电源管理机制，其特征在于，在所述第二充电模式期间，一中央处理器速率从所述高速模式转换至所述低速模式。

9.根据权利要求6所述的电源管理机制，其特征在于，在所述闲置模式期间，一中央处理器与一动态随机存取存储器以所述低速模式操作。

10.根据权利要求6所述的电源管理机制，其特征在于，在所述深眠模式期间，中央处理器在中止状态，而动态随机存取存储器在自动更新状态。

11.根据权利要求6所述的电源管理机制，其特征在于，在所述闲置、低速或高速模式期间，若所述电池几乎耗尽时，将通知中央处理器迫使电源模式转换至所述省电模式。

12.根据权利要求6所述的电源管理机制，其特征在于，在所述深眠模式期间，若所述电池几乎耗尽时，将通知中央处理器迫使电源模式转换至所述省电模式。

13.根据权利要求6所述的电源管理机制，其特征在于，当探测到一转接器的插入信号时，将通知中央处理器迫使电源模式自一目前模式转换至所述第二充电模式，以充电所述电池。

14.根据权利要求6所述的电源管理机制，其特征在于，当探测到一转接器的插入信号时，将通知中央处理器迫使电源模式自一目前模式转换至所述第一充电模式，以充电所述电池。

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