TWI868825B - 具有低功耗喚醒機制的電子裝置及其運作方法 - Google Patents

Abstract

一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置，包含：上層電路以及實體層電路。上層電路配置以在休眠狀態中斷電。實體層電路配置以：在休眠狀態中根據通用序列匯流排介面的一對差動訊號線由休眠邏輯態轉換至喚醒邏輯態的邏輯轉換事件，喚醒上層電路以恢復供電，其中該對差動訊號線使該實體層電路與主機裝置電性耦接；改變該對差動訊號線的電壓狀態，以驅動主機裝置依序偵測到拔出事件以及插入事件；以及使上層電路與主機裝置進行初始化與列舉程序，進而與主機裝置重新連線。

Description

具有低功耗喚醒機制的電子裝置及其運作方法

本發明是關於電子裝置喚醒技術，尤其是關於一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置及其運作方法。

通用序列匯流排（universal serial bus；USB）是連接電腦與裝置的一種序列匯流排標準，使主機得以與周邊裝置進行通訊。由通用序列匯流排所連接的主機與周邊裝置為了節省功率消耗，在一段時間未使用時會進入休眠狀態。一旦通用序列匯流排上有任何活動，都可以把主機或是周邊裝置喚醒。

周邊裝置在進入休眠狀態時，往往需要將上層電路劃分出斷電區與不斷電區，以在不斷電區儲存斷電前的狀態資訊並使斷電區停止供電以進入休眠。在喚醒後，恢復供電的上層電路可藉由不斷電區所儲存的狀態資訊快速恢復與主機的連線。然而，這樣的設計將使周邊裝置即便在休眠狀態也維持較高的功率消耗，不利於省電的目的。

鑑於先前技術的問題，本發明之一目的在於提供一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置及其運作方法，以改善先前技術。

本發明包含一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置，包含：上層電路以及實體層電路。上層電路配置以在休眠狀態中斷電。實體層電路配置以：在休眠狀態中根據通用序列匯流排介面的一對差動訊號線由休眠邏輯態轉換至喚醒邏輯態的邏輯轉換事件，喚醒上層電路以恢復供電，其中該對差動訊號線使該實體層電路與主機裝置電性耦接；改變該對差動訊號線的電壓狀態，以驅動主機裝置依序偵測到拔出事件以及插入事件；以及使上層電路與主機裝置進行初始化與列舉（enumeration）程序，進而與主機裝置重新連線。

本發明更包含一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置運作方法，應用於電子裝置中，包含下列步驟。使上層電路在休眠狀態中斷電；使實體層電路在休眠狀態中根據通用序列匯流排介面的一對差動訊號線由休眠邏輯態轉換至喚醒邏輯態的邏輯轉換事件，喚醒上層電路以恢復供電，其中該對差動訊號線使該實體層電路與主機裝置電性耦接；使實體層電路改變該對差動訊號線的電壓狀態，以驅動主機裝置依序偵測到拔出事件以及插入事件；以及使上層電路與主機裝置進行初始化與列舉程序，進而與主機裝置重新連線。

有關本案的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

本發明之一目的在於提供一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置及其運作方法，在休眠狀態中根據差動訊號線的邏輯轉換事件喚醒上層電路以恢復供電，並藉由改變差動訊號線的電壓狀態驅動主機裝置依序偵測到拔出事件以及插入事件，使上層電路與主機裝置進行初始化與列舉程序而重新與主機裝置連線。

請參照圖1。圖1顯示本發明一實施例中，一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置100以及電子裝置100所電性耦接的主機裝置150的方塊圖。

於一實施例中，電子裝置100為例如但不限於滑鼠、鍵盤或其他周邊電子裝置，配置以與主機裝置150電性耦接，以與主機裝置150進行互動。於一實施例中，電子裝置100以及主機裝置150間是透過通用序列匯流排（universal serial bus；USB）介面電性耦接。

一般而言，通用序列匯流排介面至少包含一對差動訊號線（D+、D-）及電源線（Vbus），並選擇性包含例如但不限於接地線、識別（identification；ID）線等。在圖1中，是範例性地繪示出電性耦接於電子裝置100以及主機裝置150間且包括正端訊號線DP以及負端訊號線DN的差動訊號線。電子裝置100以及主機裝置150分別設置有對應的連接埠，以透過上述線路進行電性耦接。

電子裝置100包含上層電路110以及實體層電路120。

上層電路110配置以在休眠狀態中斷電。於一實施例中，上層電路110包含資料鏈結層（data link layer）電路（未繪示），且資料鏈結層電路包含例如但不限於媒體存取控制層（media access control；MAC）電路（未繪示）以及邏輯鏈結控制（logical link control；LLC）層電路（未繪示）。須注意的是，上述的上層電路110的結構僅為一範例。本發明並不為此所限。

實體層電路120在休眠狀態中仍維持供電。實體層電路120配置以在休眠狀態中根據差動訊號線由休眠邏輯態轉換至喚醒邏輯態的邏輯轉換事件喚醒上層電路110以使上層電路110恢復供電。其中，差動訊號線使實體層電路120與主機裝置150電性耦接。

於一實施例中，差動訊號線中的正端訊號線DP為第一邏輯態且差動訊號線中的負端訊號線DN為第二邏輯態對應休眠邏輯態。正端訊號線DP為第二邏輯態且負端訊號線DN為第一邏輯態對應喚醒邏輯態。

於一實施例中，第一邏輯態為1，第二邏輯態為0。更詳細的說，正端訊號線DP以及負端訊號線DN的邏輯態分別為高態以及低態，其表示為（1, 0）的「J狀態」是對應休眠邏輯態。正端訊號線DP以及負端訊號線DN的邏輯態分別為低態以及高態，其表示為（0, 1）時的「K狀態」是對應喚醒邏輯態。

電子裝置100可依據在喚醒的過程中扮演的角色不同，而有不同的運作方式。

當電子裝置100是被喚醒的一方，亦即當電子裝置100是由主機裝置150來進行喚醒時，主機裝置150主動使差動訊號線由休眠邏輯態轉換至喚醒邏輯態。

因此，上述的邏輯轉換事件是由實體層電路120被動偵測到主機裝置150使差動訊號線由休眠邏輯態轉換至喚醒邏輯態。於一實施例中，實體層電路120可在偵測到差動訊號線由休眠邏輯態轉換至喚醒邏輯態時，立即使上層電路110恢復供電。

而當電子裝置100是喚醒的一方，亦即電子裝置100是用以喚醒主機裝置150時，電子裝置100將主動使差動訊號線由休眠邏輯態轉換至喚醒邏輯態，使主機裝置150被動偵測到轉態的發生。

因此，上述的邏輯轉換事件是由實體層電路120主動將對差動訊號線由休眠邏輯態轉換為喚醒邏輯態。於一實施例中，由於主機裝置150需要一段時間來偵測轉態的發生，因此實體層電路120在主動將差動訊號線由休眠邏輯態轉換為喚醒邏輯態後等待一段預設時間，例如但不限於2.5毫秒（millisecond），才使上層電路110恢復供電。

於一實施例中，實體層電路120可僅根據正端訊號線DP以及負端訊號線DN中一訊號線對應的邏輯轉換事件喚醒上層電路110。以上述（1, 0）對應休眠邏輯態且（0, 1）對應喚醒邏輯態的情形為例，實體層電路120可僅根據正端訊號線DP由高態（1）轉至低態（0）的事件喚醒上層電路110，或是僅根據負端訊號線DN由低態（0）轉至高態（1）的事件喚醒上層電路110。

於一實施例中，上述的邏輯轉換事件可由實體層電路120內部包含的類比驅動電路（未繪示於圖中）對正端訊號線DP以及負端訊號線DN的電壓控制來進行。

實體層電路120可判斷自身是否具有用以儲存上層電路110的斷電前狀態的狀態儲存區。當實體層電路120判斷自身並未具有狀態儲存區時，將改變差動訊號線的電壓狀態，以驅動主機裝置150依序偵測到拔出事件以及插入事件。

於一實施例中，電子裝置100更包含在休眠狀態中與差動訊號線電性耦接且相對差動訊號線具有第一阻值參數的上拉電阻電路130，以使差動訊號線具有第一電壓狀態。

實體層電路120配置以控制上拉電阻電路130而使上拉電阻電路130相對差動訊號線具有第二阻值參數以使差動訊號線具有第二電壓狀態，進而驅動主機裝置150偵測到拔出事件。實體層電路120更配置以再控制上拉電阻電路130而使上拉電阻電路130相對差動訊號線具有第一阻值參數以使差動訊號線具有第一電壓狀態，進而驅動主機裝置150偵測到插入事件。

在一個範例中，上拉電阻電路130包含對應正端訊號線DP的第一電阻R1以及對應負端訊號線DN的第二電阻R2。在休眠狀態中，第一電阻R1與正端訊號線DP相電性耦接，第二電阻R2與負端訊號線DN相電性耦接，第一阻值參數包含第一電阻R1相對正端訊號線DP的第一電阻值以及第二電阻R2相對負端訊號線DN的第二電阻值。

實體層電路120配置以控制上拉電阻電路130與差動訊號線斷開而使差動訊號線具有第二電壓狀態。更詳細的說，實體層電路120控制第一電阻R1以及第二電阻R2分別與正端訊號線DP與負端訊號線DN斷開。第二阻值參數包含第一電阻R1相對正端訊號線DP的第一電阻值以及第二電阻R2相對負端訊號線DN的第二電阻值，在此實施例中均為0。此時，正端訊號線DP與負端訊號線DN具有的第二電壓狀態將驅動主機裝置150偵測到拔出事件。

並且，實體層電路120配置以控制上拉電阻電路130與差動訊號線再次電性耦接而使差動訊號線具有第一電壓狀態。更詳細的說，實體層電路120控制第一電阻R1以及第二電阻R2分別再次與正端訊號線DP與負端訊號線DN電性耦接，而使第一電阻R1以及第二電阻R2分別再次相對正端訊號線DP與負端訊號線DN具有第一阻值參數。此時，正端訊號線DP與負端訊號線DN具有的第一電壓狀態將驅動主機裝置150偵測到插入事件。

在主機裝置150偵測到插入事件後，實體層電路120將與主機裝置150進行初始化與列舉（enumeration）程序，進而使上層電路110與主機裝置150重新連線。更詳細的說，在主機裝置150在偵測到插入事件後，將發起並與上層電路110進行初始化與列舉程序。在初始化與列舉程序完成後，已恢復供電的上層電路110將可與主機裝置150重新連線。

須注意的是，上述實施例中，是以實體層電路120改變差動訊號線的邏輯態以及調整上拉電阻電路130的阻值參數改變差動訊號線的電壓狀態為範例來說明改變差動訊號線的電壓狀態的方式。在其他實施例中，差動訊號線的電壓狀態的改變可藉由其他方式達成。

進一步地，上述實施例中，亦僅以調整上拉電阻電路130的阻值參數為範例來說明驅動主機裝置150偵測到拔出事件以及插入事件的方式。在其他實施例中，實體層電路120可藉由其他方式驅動主機裝置150偵測到拔出事件以及插入事件。

舉例而言，實體層電路120可在不需使上拉電阻電路與差動訊號線斷開的狀況下，藉由與其他電阻電路並聯或串聯或是由可變電阻實現上拉電阻電路的方式，改變上拉電阻電路相對差動訊號線的電阻值大小，而達到驅動主機裝置150偵測到拔出事件以及插入事件的的目的。

此外，在另一範例中，實體層電路120亦可藉由與上拉電阻電路無關的方式改變差動訊號線的電壓狀態，而達到驅動主機裝置150偵測到拔出事件以及插入事件的的目的。本發明並不限於此。

請參照圖2。圖2顯示本發明另一實施例中，一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置100以及電子裝置100所電性耦接的主機裝置150的方塊圖。電子裝置100與主機裝置150的關係與圖1大同小異，且電子裝置100亦包含上層電路110以及實體層電路120。在此不再就相同的元件關係與運作方式贅述。

於本實施例中，實體層電路120具有狀態儲存區200，配置以在休眠狀態時儲存上層電路110的斷電前狀態210。於一實施例中，狀態儲存區200可為車載實體層（A-PHY）電路。

因此，實體層電路120在具有狀態儲存區200時，不改變差動訊號線的電壓狀態，並直接使上層電路110自狀態儲存區200存取斷電前狀態210，進而恢復與主機裝置150連線。

在部分技術中，為了使上層電路快速恢復與主機裝置的連線，上層電路需劃分一個不斷電區來儲存上層電路在斷電前的狀態，以由恢復供電的上層電路存取。然而，這樣的設計將使電子裝置即便在休眠狀態也維持較高的功率消耗，不利於省電的目的。

因此，本發明具有低功耗喚醒機制的電子裝置及其運作方法在休眠狀態中根據差動訊號線的邏輯轉換事件喚醒上層電路以恢復供電，並藉由改變差動訊號線的電壓狀態驅動主機裝置依序偵測到拔出事件以及插入事件，使上層電路與主機裝置進行初始化與列舉程序而與主機裝置連線。在不需要額外儲存斷電前狀態的情形下，電子裝置的上層電路仍能快速回復與主機裝置的連線，達到省電的目的。

選擇性的，具有低功耗喚醒機制的電子裝置及其運作方法亦可在實體層電路具有狀態儲存區時，使設計較為複雜而耗電的上層電路在休眠狀態下完全斷電，並在喚醒時直接使恢復供電的上層電路自狀態儲存區存取斷電前狀態，進而恢復與主機裝置連線。

請參照圖3。圖3顯示本發明一實施例中，一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置運作方法300的流程圖。

除前述裝置外，本發明另揭露一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置運作方法300，應用於例如，但不限於圖1的電子裝置100中。電子裝置運作方法300之一實施例如圖3所示，包含下列步驟。

於步驟S310，使上層電路110在休眠狀態中斷電。

於步驟S320，使實體層電路120在休眠狀態中根據通用序列匯流排介面的一對差動訊號線由休眠邏輯態轉換至喚醒邏輯態的邏輯轉換事件，喚醒上層電路110以恢復供電，其中差動訊號線使實體層電路120與主機裝置150相電性耦接。

於步驟S330，實體層電路120判斷自身是否具有用以儲存上層電路110的斷電前狀態的狀態儲存區。

於步驟S340，當實體層電路120不具有狀態儲存區時，使實體層電路120改變差動訊號線的電壓狀態，以驅動主機裝置150依序偵測到拔出事件以及插入事件。

於步驟S350，使上層電路110與主機裝置150進行初始化與列舉程序，進而與主機裝置150重新連線。

於步驟S360，當實體層電路120具有例如圖2所示的狀態儲存區200時，直接使上層電路110自狀態儲存區200存取斷電前狀態210，進而恢復與主機裝置150連線。

需注意的是，上述的實施方式僅為一範例。於其他實施例中，本領域的通常知識者當可在不違背本發明的精神下進行更動。

綜合上述，本發明中具有低功耗喚醒機制的電子裝置及其運作方法可在休眠狀態中根據差動訊號線的邏輯轉換事件喚醒上層電路以恢復供電，並藉由改變差動訊號線的電壓狀態驅動主機裝置依序偵測到拔出事件以及插入事件，使上層電路與主機裝置進行初始化與列舉程序而重新與主機裝置連線。

雖然本案之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本案，本技術領域具有通常知識者可依據本案之明示或隱含之內容對本案之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本案所尋求之專利保護範疇，換言之，本案之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

100:電子裝置 110:上層電路 120:實體層電路 130:上拉電阻電路 150:主機裝置 200:狀態儲存區 210:斷電前狀態 300:電子裝置運作方法 S310-S360:步驟 DN:負端訊號線 DP:正端訊號線 R1、R2:電阻

［圖1］顯示本發明之一實施例中，一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置以及與電子裝置電性耦接的主機裝置的方塊圖； ［圖2］顯示本發明之另一實施例中，一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置以及與電子裝置電性耦接的主機裝置的方塊圖；以及 ［圖3］顯示本發明一實施例中，一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置運作方法的流程圖。

100:電子裝置

110:上層電路

120:實體層電路

130:上拉電阻電路

150:主機裝置

DN:負端訊號線

DP:正端訊號線

R1、R2:電阻

Claims (10)

1. 一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置，包含：一上層電路，配置以在一休眠狀態中斷電；以及一實體層電路，配置以：在該休眠狀態中根據一通用序列匯流排介面(universal serial bus；USB)的一對差動訊號線由一休眠邏輯態轉換至一喚醒邏輯態的一邏輯轉換事件，喚醒該上層電路以恢復供電，其中該對差動訊號線使該實體層電路與一主機裝置電性耦接；改變該對差動訊號線的一電壓狀態，以驅動該主機裝置依序偵測到一拔出事件以及一插入事件；以及使該上層電路與該主機裝置進行一初始化與列舉(enumeration)程序，進而與該主機裝置重新連線。
2. 如請求項1所述之電子裝置，其中該邏輯轉換事件是由該實體層電路被動偵測到該主機裝置使該對差動訊號線由該休眠邏輯態轉換至該喚醒邏輯態。
3. 如請求項1所述之電子裝置，其中該邏輯轉換事件是由該實體層電路主動將該對差動訊號線由該休眠邏輯態轉換為該喚醒邏輯態。
4. 如請求項1所述之電子裝置，更包含在該休眠狀態中與該對差動訊號線電性耦接且相對該對差動訊號線具有一第一阻值參數的一上拉電阻電路，以使該對差動訊號線具有一第一電壓狀態； 其中該實體層電路配置以控制該上拉電阻電路而使該上拉電阻電路相對該對差動訊號線具有一第二阻值參數以使該對差動訊號線具有一第二電壓狀態，進而驅動該主機裝置偵測到該拔出事件；以及該實體層電路更配置以再控制該上拉電阻電路而使該上拉電阻電路相對該對差動訊號線具有該第一阻值參數以使該對差動訊號線具有該第一電壓狀態，進而驅動該主機裝置偵測到該插入事件。
5. 如請求項4所述之電子裝置，其中該實體層電路配置以控制該上拉電阻電路與該對差動訊號線斷開而使該對差動訊號線具有該第二電壓狀態，並控制該上拉電阻電路與該對差動訊號線再次電性耦接而使該對差動訊號線具有該第一電壓狀態。
6. 如請求項4所述之電子裝置，其中該對差動訊號線具有一正端訊號線以及一負端訊號線，該上拉電阻電路包含對應該正端訊號線的一第一電阻以及對應該負端訊號線的一第二電阻，該第一阻值參數以及該第二阻值參數中每一阻值參數包含該第一電阻相對該正端訊號線的一第一電阻值以及該第二電阻相對該負端訊號線的一第二電阻值。
7. 如請求項1所述之電子裝置，其中該對差動訊號線具有一正端訊號線以及一負端訊號線，以在該正端訊號線為一第一邏輯態且該負端訊號線為一第二邏輯態對應該休眠邏輯態，以及在該正端訊號線為該第二邏輯態且該負端訊號線為該第一邏輯態對應該喚醒邏輯態。
8. 如請求項6所述之電子裝置，其中該實體層電路僅根據該正端訊號線以及該負端訊號線中一訊號線對應的該邏輯轉換事件喚醒該上層電路。
9. 如請求項1所述之電子裝置，其中該實體層電路判斷自身是否具有用以儲存該上層電路的一斷電前狀態的一狀態儲存區；該實體層電路在不具有該狀態儲存區時，改變該對差動訊號線的該電壓狀態以驅動該主機裝置依序偵測到該拔出事件以及該插入事件，而使該上層電路與該主機裝置進行該初始化與列舉程序，進而與該主機裝置重新連線；以及該實體層電路在具有該狀態儲存區時，不改變該對差動訊號線的該電壓狀態，並直接使該上層電路自該狀態儲存區存取該斷電前狀態，進而恢復與該主機裝置連線。
10. 一種具有低功耗喚醒機制的電子裝置運作方法，應用於一電子裝置中，包含：使一上層電路在一休眠狀態中斷電；使一實體層電路在該休眠狀態中根據一通用序列匯流排介面的一對差動訊號線由一休眠邏輯態轉換至一喚醒邏輯態的一邏輯轉換事件，喚醒該上層電路以恢復供電，其中該對差動訊號線使該實體層電路與一主機裝置電性耦接；使該實體層電路改變該對差動訊號線的一電壓狀態，以驅動該主機裝置依序偵測到一拔出事件以及一插入事件；以及使該上層電路與該主機裝置進行一初始化與列舉程序，進而與該主機裝置重新連線。

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