本發(fā)明涉及用于控制具有模擬指針的表的操作或者控制諸如led、lcd或電子墨水的其他時間顯示裝置的操作的電子電路,還涉及在這樣的電子電路中使用的集成電路。
背景技術:
us2009/135678(隨后被公布為授權專利us8130596b2)公開了一種用于控制表的操作的電子電路,該表包括用于與表的外圍構件交互的處理器。該電路具有初始化裝置,該初始化裝置允許控制器提供表的外圍構件的輸入和輸出和為表的外圍構件提供輸入和輸出。根據(jù)該現(xiàn)有技術的一種方法允許將處理器從被動模式切換到主動模式,由此,主動模式允許處理器執(zhí)行指令。處理器從表的至少一個外圍構件接收中斷信號,其中經(jīng)由連接裝置將所述信號發(fā)送至處理器;啟動處理器,處理器執(zhí)行與中斷信號相關聯(lián)的指令,并且一旦指令已經(jīng)被執(zhí)行,則將處理器再次置為被動模式或者置于待機模式以降低電子表電路的總電力消耗。一種強制性的外圍構件是用來執(zhí)行表功能,驅(qū)動指針或者是提供時間的數(shù)字顯示的系統(tǒng)。
us2013/0303087a1公開了一種將不同的通信元件組合的連接設備平臺。該公開內(nèi)容提及了該連接設備平臺包括提供對不同媒體的特別是無線訪問的智能表、連接的音樂播放器、智能電話、平板電腦和電子書閱讀器。該文獻指出智能表正在減少由額外的無線電鏈路所消耗的電力并且將使得智能表能夠使用硬幣電池。這些表通常具有豐富的接口并且在表的表面上顯示文本。這些設備的用戶經(jīng)常抱怨由于設備的尺寸小而使他們不能讀取文本,數(shù)字顯示不是很優(yōu)雅,以及他們更喜歡模擬表。該現(xiàn)有技術的圖3結合了傳統(tǒng)的模擬指針和模擬機芯后的數(shù)字顯示。
us5,289,452提供了不需要處理器介入的作用于表的外圍構件的初始化裝置。
ep2541347a2公開了一種具有兩個電源域的電子計時電路。通過對應的一個電源將電力提供至每個電源域。針對每個電源域復制計時寄存器。如果計時寄存器中的一個被修改或者如果電源中的一個被關閉并且隨后又被打開,則在電源域之間同步計時寄存器。針對系統(tǒng),計時電路使用單片硅片。復制寄存器以節(jié)省電力。然而,每次微處理器喚醒時,微控制器都同步并設置寄存器,其中這個動作會消耗額外的電力。此外,該文獻涉及實時時鐘rtc。實時時鐘不具有電機或電機驅(qū)動器并且不是能夠驅(qū)動表機芯的芯片。
us5,045,988描述了一種隔離的可調(diào)頻率交流ac逆變器控制,包括參考地電位的低電壓微控制器和通過包括光隔離設備的串行數(shù)據(jù)鏈路耦合至微控制器的波形發(fā)生器。波形發(fā)生器在逆變器的直流dc源的負母線電位處浮動。波形發(fā)生器在微計算機的控制下產(chǎn)生用于逆變器的開關信號。波形發(fā)生器、串行通信電路以及其他支持電路都是單個專用集成電路的一部分。
us6,047,380涉及用于使用i2c電路和中斷的微處理器的微控制器喚醒功能,其中微控制器接收該中斷,而該發(fā)明通常不用在表芯片中。
技術實現(xiàn)要素:
基于該現(xiàn)有技術,考慮到在正常表操作期間更少的電池電力消耗同時靈活地提供對各種外圍功能的支持,本發(fā)明的目的是提供一種用于控制具有模擬指針的表或者其他顯示裝置的改進電子表電路。雖然這里所描述的電路控制模擬指針,但也可以讓它基于led、lcd或者電子墨水控制時間顯示的另一種形式。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式的用于控制具有模擬指針的表的操作的電子表電路包括:包括控制功能的第一集成電路(asic),該控制功能在連接至非易失性存儲器的控制邏輯中實現(xiàn),該非易失性存儲器包含要發(fā)送至寄存器的數(shù)據(jù)值,其中,所述數(shù)據(jù)值限定需要的定時和功能參數(shù);石英晶體,其為asic提供時鐘基準頻率;和連接裝置,其被布置用于使得寄存器、非易失性存儲器和邏輯能夠傳送與所述表以及驅(qū)動器的操作有關的數(shù)據(jù)值,驅(qū)動器驅(qū)動表指針或其他低功率表功能,例如鬧鐘。
電子電路包括:包括控制功能的第一集成電路,該控制功能在與包括一次性可編程(otp)存儲器的非易失性存儲器連接的控制邏輯中實現(xiàn),該非易失性存儲器包含要發(fā)送至寄存器的數(shù)據(jù)值;外圍構件和連接至所述外圍構件的外圍構件驅(qū)動器,其中,外圍構件驅(qū)動器被配置為與表的外圍構件交互;石英晶體,其為第一集成電路提供時鐘基準頻率;以及連接裝置,其被布置成使得外圍構件驅(qū)動器、石英晶體、非易失性存儲器和控制邏輯能夠彼此傳送與所述表的操作有關的數(shù)據(jù);其中,電子表電路還包括作為第二集成電路的微控制器,其中與包括連接至可編程存儲器的微處理器的第一集成電路分開地設置該微控制器,其中,第一電子電路和微控制器均包括可讀寫寄存器,其中,所述第一集成電路包括接口,所述微控制器包括另一接口并且微控制器通過所述接口與第一集成電路連接,所述接口允許在微控制器與第一集成電路之間進行要從所述寄存器讀取的數(shù)據(jù)和要寫入所述寄存器的數(shù)據(jù)的雙向交換。
根據(jù)本發(fā)明的解決方案避免了使用處理器或cpu或微控制器,但卻具有自主的非cpu的解決方案。優(yōu)點特別在于以下事實:用該解決方案可以使用任何額外的微控制器,雖然如此,普通表功能也能夠在最低電力消耗下實現(xiàn)。
接口可以是串行接口,特別是i2c或者spi接口。也可以是并行接口。i2c接口的優(yōu)點是通過scl和sda連接的具有減少空間需求的簡單連接。
第一集成電路的非易失性存儲器可以由otp(一次性可編程)存儲器組成。在接口的框架下,邏輯還具有可重寫寄存器。
第一電子電路以及微控制器包括用于各個接口的可讀寫寄存器,特別是用于發(fā)送數(shù)據(jù)和/或時間信息的接口。這個信息特別是可以用于根據(jù)來自微控制器的指令在第一電子電路中設置數(shù)據(jù)和/或時間和/或反之亦然,即,這個信息可以被用于根據(jù)來自第一電子電路的指令在微控制器中設置數(shù)據(jù)和/或時間。該信息還可以包括用于鬧鐘和/或其他功能的數(shù)據(jù)。
微控制器和第一電子電路的接口可以連接至用于另外的智能表相關功能、溫度、gps定位、gsm或bluetooth相關功能的另外的外圍構件。
此外,電子表電路可以包括條件控制裝置,該條件控制裝置能夠直接地作用于微控制器,尤其是能夠作為輸出到微控制器的用戶關聯(lián)按鈕或傳感器。這樣的傳感器可以經(jīng)由閾值基于以下信號來提供輸出信號:例如充電狀態(tài)的電池相關信號、例如基于表盤照明的光輸入相關信號或者溫度相關輸入信號。傳感器的這個信號是觸發(fā)信號。這樣的觸發(fā)信號于是影響條件控制裝置以作用于微控制器。
額外的條件控制裝置還可以包括經(jīng)由接口從第一集成電路發(fā)送至微控制器的指令。將控制裝置提供為尤其是第一集成電路內(nèi)的喚醒指令。
由條件控制裝置發(fā)出的信號適于將微控制器置于睡眠模式或者喚醒微控制器。
本發(fā)明還包括一種集成電路,其包括控制功能,該控制功能在連接至非易失性存儲器的控制邏輯中實現(xiàn),該非易失性存儲器包含要被發(fā)送至寄存器的數(shù)據(jù)值和要被發(fā)送至外圍構件驅(qū)動器以與使用上述電子表電路的表的外圍構件交互的數(shù)據(jù)值。
本發(fā)明的更多實施方式在從屬權利要求中主張。
us2009/135678使用具有初始化裝置的電子表電路來初始化所述控制器,并且使得所述控制器能夠獨立于處理器和/或非易失性存儲器來執(zhí)行操作,其中能夠在無處理器動作的情況下通過發(fā)送數(shù)據(jù)而作用于外圍構件控制器以初始化所述控制器。沒有說明現(xiàn)有技術的cpu控制什么;而在本發(fā)明中,使用獨立芯片并且使用芯片中的otp完成初始化。在另一實施方式中還可以由例如bluetoothrf芯片中的微控制器的獨立微控制器初始化所述獨立芯片。
ep2541347a2提供了重復的寄存器。根據(jù)本發(fā)明的asic具有始終打開的多個單寄存器。然而,由于asic在大部分功能中是已知表芯片外加授權了對所述寄存器的訪問,因此電力消耗低。
附圖說明
下面參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,附圖是為了說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的目的而不是限制本發(fā)明的目的。在附圖中,
圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的連接的表asic系統(tǒng);
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的連接的表集成電路;以及
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的串行接口的信號與時間關系圖。
具體實施方式
圖1說明了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的連接的表asic系統(tǒng)。連接的表asic1驅(qū)動標準的模擬表機芯3。模擬機芯的功能能力包括但不限于亞秒級的顯示,諸如十分之一秒、秒、分鐘、小時、潮汐、月相以及鬧鐘。典型的表asic包括連接至外部石英晶體11的用于生成32’768hz時鐘的振蕩器以及內(nèi)部電路,其中基于由所述電路在表asic內(nèi)生成的頻率在針對表機芯電機的連接21上提供精確定時的驅(qū)動電流。
連接的表asic1還具有接口6,接口6允許它的寄存器16被諸如微控制器2的外部設備讀取和寫入。接口6還可以連接至其他設備4以啟用另外的功能。
所示的接口6是行業(yè)中公知的i2c串行接口。也可以使用其他接口例如spi(其是另一種串行接口)或者并行接口,但是串行接口具有更少連接的優(yōu)點,并且這對保持小的表模塊面積是重要的。
照例,sda涉及串行數(shù)據(jù)線并且scl涉及串行時鐘線。通常的具有100千比特/秒或400千比特/秒的傳輸速率的7位或10位地址空間足夠用于時間和數(shù)據(jù)相關信息的傳輸。
在微控制器側提供另一接口26,該接口必須與asic上的接口相同。
取決于asic內(nèi)使用的接口6的類型,諸如spi或并行接口的其他接口26也可以與asic的接口6結合使用。微控制器2的接口26允許它的寄存器36被asic1讀取和寫入。接口26也可以連接至其它設備4以啟用另外的功能。
系統(tǒng)優(yōu)選地由1.5v的硬幣型電池5供電。電池正極5用電源線15和25與連接的表asic1以及微控制器2連接。
微控制器2是通常包含處理器核、存儲器以及可編程輸入/輸出外圍設備的通用可編程設備。微控制器2具有喚醒單元14,并且能夠被用戶用外部按鈕或傳感器24喚醒或者經(jīng)由串行接口6被連接的表asic系統(tǒng)1喚醒。在接口26與喚醒單元14之間則存在連接。微控制器2還可以自己關閉或者被用戶用另一外部按鈕或傳感器24關閉,或者可以經(jīng)由串行接口6被連接的表asic系統(tǒng)1關閉。在這樣的關閉之后,微控制器2處于睡眠模式并且消耗最小電力。
圖2中示出的連接的表asic系統(tǒng)1包括asic100、串行接口118(在這種情況下是i2c接口102,但是也可以是spi或其他集成電路接口)、32’768hz的石英晶體117、用于秒的電機114和用于日期的115,以及用于驅(qū)動除了電機以外的功能(例如,用于鬧鐘的壓電電子蜂鳴器)的輔助輸出116。
asic100包括:32’768hz的振蕩器101;i2c接口102;非易失性一次性可編程(otp)存儲器103;用于不同表參數(shù)的寄存器104;用于調(diào)整時間精度的禁止寄存器105;用于將32’768hz的石英頻率分頻成用于作為表的操作的幾個合適的頻率的分頻器鏈106;包含顯示的時間值的顯示計數(shù)器107;包含以秒、分鐘、小時、日、月和年(包括關于閏年的信息)表示的實際時間值的基準時間計數(shù)器日歷108;存儲用于鬧鐘的時間值的鬧鐘計數(shù)器109;控制所有邏輯操作的邏輯塊110;用于秒針的電機驅(qū)動電路111;用于日期的電機驅(qū)動電路112;以及驅(qū)動用于其他功能的輸出的輔助驅(qū)動電路113。非易失性存儲器可以包括一次性可編程(otp)存儲器或由一次性可編程(otp)存儲器組成。
圖1中的電機驅(qū)動器111、112作為說明被示出。如果需要的話,可以添加或者替換額外的電機驅(qū)動器。例如,可以添加額外的驅(qū)動器以驅(qū)動用于計時表的額外的電機。連接的表的構思允許經(jīng)由i2c接口118通過來自控制器的通信使用otp設置或者經(jīng)由表寄存器104設置如電機脈沖寬度、占空比和周期的電機參數(shù)。
如圖2所示,連接的表的集成電路還可以具有添加至諸如鬧鐘驅(qū)動器或振動器驅(qū)動器功能的其他輸出116。
i2c接口102允許外部控制器讀取和寫入表寄存器104和計數(shù)器。表鬧鐘時間計數(shù)器109能夠觸發(fā)i2c線上的中斷,該中斷可用于喚醒圖1中的控制器2,進而可以喚醒其他部件例如rf鏈路(例如藍牙)或傳感器(例如振動器傳感器)以啟用不同的智能功能,也可以在微控制器2的i2c接口26上尋址該中斷。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的串行接口的中斷信號與時間關系的圖。為了標識i2c總線上的中斷,連接的表asic100表現(xiàn)的像具有限制功能的i2c主機。通過發(fā)送開始狀態(tài)201并且在時間td-stasto后緊跟著發(fā)送停止狀態(tài)202來用信號傳送中斷。這在圖3中說明??梢圆恢С至硗獾膇2c主機能力,但這不是強制性的。但是可以將i2c主機能力限制成所提及的i2c主機能力。
表機芯包含集成電路1或100、石英晶體11或117以及用于實現(xiàn)石英表的所有必需的機械特征件。使用如上所述的連接的表asic1使得控制器2能夠經(jīng)由asic的相關聯(lián)的寄存器內(nèi)容從表機芯3或114或115讀取精確的時間或者在表機芯中設置精確的時間。如上所述的連接的表asic1使得控制器2能夠在表機芯中設置稍后可以用于喚醒所述控制器2的鬧鐘。換句話說,主動微控制器2計算用于它對外圍構件的下一步動作的設置時間,并且將該時間作為喚醒信號經(jīng)由串行總線發(fā)送至asic1,asic1接收該時間并且被編程為使用該信號在適當?shù)臅r候喚醒微控制器。另外,微控制器2自動地關閉或——更安全地——asic1對作為喚醒信號的時間的接受被用來通過串行總線將關閉信號發(fā)回到微控制器2。這樣的功能的示例可以與gsm基站或用于確定位置的gps單元聯(lián)系。
由于控制器2通常使用遠多于表的“表部件”的電力(例如,控制器2會消耗大概幾個微安,而具有驅(qū)動器的連接的表asic會消耗大概小于一百納安),通過在不需要控制器2的時候關閉控制器2可以節(jié)省來自電池5的電力??梢越柚粹o通過線24打開或關閉控制器2或者通過來自連接的手表asic1的中斷經(jīng)由串行接口6和26打開或關閉控制器2。表機芯可以以與普通石英表相當?shù)碾娏ο穆蔬B續(xù)地操作。
這具有以下優(yōu)點:
1)當“智能”功能被禁用時,“智能表”或“智能可穿戴設備”的制造者保留表功能。
2)在不需要時,可以通過關閉“智能”功能來降低“智能表”或“智能可穿戴設備”的電力消耗。
3)標準的表機芯已經(jīng)被研發(fā)了很多年以使得實現(xiàn)有吸引力且時尚的設計。“智能”功能可以集成到已經(jīng)被認為是時尚的設計中。
4)標準的表機芯防水深度達指定水深。
5)連接的表機芯能夠借助于允許“智能”功能在預定時間有效地喚醒自己的中斷來打開“智能”功能??商娲?,用戶可以在需要的時候使用按鈕打開控制器。
6)可以使用連接的表來顯示或用信號通知智能功能。例如可以是:計步數(shù)、計睡眠小時數(shù)、指南針、用于來電的振動“靜音”鬧鐘、自動時區(qū)調(diào)整、氣壓計以及溫度計。
7)系統(tǒng)不限于特定的微控制器2。由于asic1是獨立芯片,用戶可以自由選擇他希望的控制器的類型。
8)連接的表asic1具有以下優(yōu)點:可以使用非易失性存儲器將其配置為獨立的表asic;或者可以將其配置為控制器以及在需要的時候?qū)⑵渑渲脼槭褂每刂破鳌_@給制造商提供了靈活性并且削減了其庫存中必須具有的asic的數(shù)量。
9)所描述的連接的表asic還具有以下優(yōu)點:能夠驅(qū)動日期使得在月的開始/結束時顯示正確的日的數(shù)字,因為月和年信息是可用的。例如這可以使用用于日期顯示的獨立電機來實現(xiàn)。
附圖標記
1連接的表asic103otp
2微控制器104表寄存器
3模擬表機芯105禁止寄存器
4另一功能單元106分頻器
5電池107顯示計數(shù)器
6i2c接口108基準時間計數(shù)器
11石英晶體109鬧鐘時間計數(shù)器
14喚醒單元110邏輯塊
15電源線111電機驅(qū)動器秒
16寄存器112電機驅(qū)動器日期
21表機芯連接113電機驅(qū)動器輔助系統(tǒng)
24喚醒線114電機秒
25電源線115電機日期
26i2c接口116輔助電機
36寄存器201開始信號時間
100連接的表asic202停止信號時間
10132khz振蕩器
102i2c接口