從應用層和后臺分析便攜式電子產品的節能技術
便攜式電子產品的節能技術基本上可以按照其執行方式分為應用層技術及后臺技術兩大類。應用層技術由應用程序本身來執行,以打印機為例,最后一份文件完成打印之后,打印機便會改用低功率模式。后臺技術由工作系統、后臺任務或硬件來執行,因此完全或幾乎不受主要應用任務控制。外設活動監控電路便是一種后臺技術,其特點是可將顯示器背光系統或磁盤馬達的電源切斷。
應用層技術
看似簡單的手持式遙控器其實設計很復雜,因為它的關閉模式并非真正關閉。事實上,遙控長期處于等待狀態,以便用戶可以隨時、隨手便按。任何按鈕一經觸動,遙控器便會從低功率的睡眠模式中喚醒,然后進入完全活躍模式。較為先進的電子產品可能會在開啟及關閉之間添加多個不同的模式,例如時鐘被固定在可以接受的最低速度,而暫時未用的電路模塊則全部關閉,以便節省用電。
調低工作占空比是一個可為許多系統解決節能問題的方案。例如,建筑物的暖風/通風/空調系統的傳感器或控制器節點真正做出響應的時間只有幾秒或幾分鐘。這些系統在大部分時間之內都處于低功率模式的睡眠狀態,喚醒之后,便立即向傳感器取樣或發出新的控制輸出,由喚醒至完成工作全部時間不超過一秒,然后便回到睡眠狀態,直至下一次為止。喚醒信號可以由硬件計時器發出,這個計時器配置成可以按照固定的周期時間觸發的系統。
圖1:動態電壓調節硬件系統。
工作模式也可以由外來信號控制。例如,控制門鎖的無匙門禁系統可能長期處于低功率的睡眠狀態,一旦檢測到鍵盤上的按鍵閉合便喚醒無匙門禁系統。就上述情況而言,多輸入喚醒(MIWU)支持便很有用,因為輸入/輸出端口的狀態一旦有變,多輸入喚醒功能便會喚醒處于低功率模式的中央處理器。執行MIWU功能的邏輯電路模塊負責監控端口管腳及外設接口,以便檢測狀態是否改變。MIWU功能一經設定,便可喚醒處于低功率模式的系統,然后發出CPU中斷信號。只要采用多輸入喚醒功能,系統在等待輸入信號時便無需先執行鍵盤掃描環路或其他監控軟件,因此可以大幅降低功耗。
1.協議規定的低功率模式
部分通信協議可以支持多種不同的低功率模式。例如,按照無線藍牙通信協議的規定,藍牙設備有三種低功率模式可供選擇:
探測模式(sniff mode)―藍牙設備以較低的占空比偵聽局部藍牙網絡(微微網),占空比的大小由微微網主設備和從設備互相協商而定。經過協商同意后,主設備及從設備都可各自發出指令,以便進入探測模式。已進入探測模式的主設備及從設備也可各自發出指令以脫離探測模式。
保持模式(hold mode)―藍牙設備可以按預先設定的時間段停止偵聽微微網,停止時間的長短由主設備及從設備通過協商預先決定。經過協商同意后,主設備及從設備都可各自發出指令,以便進入保持模式。預定的停止時間一旦屆滿,保持模式便會自動終止。
暫停模式(park mode)―藍牙設備已終止與網絡的連接,但仍與該信道保持同步。主設備決定從設備是否采用暫停模式。從設備可以提出采用或停用暫停模式的請求,但采用暫停模式與否完全由微微網主設備決定,主設備只需發出相關指令便可。
在以上的模式之中,探測模式的占空比最高,其次是保持模式,暫停模式的占空比最低。如果藍牙設備已停止在微微網上的任何活動,可以進入低功率模式,但由微微網主設備發出控制暫停與否的控制命令。
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