專利名稱：一種數(shù)字式通信終端產(chǎn)品的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及通信終端產(chǎn)品，更具體地說，涉及諸如ISDN電話終端之類的數(shù)字式通信終端的低功耗技術。
一般說來，數(shù)字式通信終端不外乎由圖1所示的六大部分組成；即處理器、存貯器、通用或?qū)Ｓ媒涌陔娐?，邏輯電路及總線驅(qū)動，專用特殊功能器件以及電源。這六大部分都屬硬件范疇，都需消耗功率，其每一部分的功能與功耗關系概述如下電源提供系統(tǒng)工作所需的功率輸出，電源的效率直接影響整個系統(tǒng)的功耗。處理器通常集成度較高，具有數(shù)據(jù)存取、尋址、對外設操作、運算、執(zhí)行存貯器中的程序、處理各種中斷等功能，是系統(tǒng)中耗電較多的部件之一。存貯器與處理器配合進行數(shù)據(jù)和程序的存入、讀出，其處理速度的快慢取決于處理器，功耗與處理速度及存貯容量直接相關。通用或?qū)Ｓ媒涌陔娐肥窍到y(tǒng)的輸入、輸出通道，與系統(tǒng)應用的環(huán)境需求有相接關系，操作過程受處理器及邏輯電路的控制，其功耗取決于應用接口的要求。邏輯電路及總線驅(qū)動部分是將接口電路、存貯器、專用特殊功能器件與處理器聯(lián)系起來的紐帶，其功耗取決于處理器操作速度及其余部分的電平、輸入/輸出能力要求。專用特殊功能器件主要用于特殊功能實現(xiàn)，其功耗也與處理器速度及功能要求高低有關。
由此可見，上述各部分除電源以外，功耗均與處理器的處理速度及其功能有關，(有關提高電源效率方面現(xiàn)有技術已有很多措施，如采用多種調(diào)整方式的開關電源等。故不在本實用新型考慮范圍內(nèi))即要求處理速度越高，功能越多功耗也就越大，另一方面卻由于ISDN通信終端需要通過S接口由網(wǎng)絡供電以維持其緊急狀態(tài)下的通信功能，要求該類通信終端具有較低的耗電量。因此，通常為降低耗電量，往往以減少功能或降低處理器件的處理速度為代價來實現(xiàn)，但這顯然與人們對附加功能和高速處理的日益增長的需求相矛盾，尤其對ISDN終端，網(wǎng)絡接口，交換產(chǎn)品等市場需求量大，又要求實時性處理或運算能力強的終端產(chǎn)品而言，這類矛盾就更為突出，也更難實現(xiàn)同時兼顧這兩方面要求。
本實用新型的目的即為解決現(xiàn)有技術的上述矛盾，提供一種既滿足處理速度和功能要求，又達到所需功耗極低要求的低功耗通信終端產(chǎn)品。
為達此目的，本實用新型設計人一方面綜合利用現(xiàn)有技術其他領域的某些降功耗手段，另一方面拼棄了本領域傳統(tǒng)做法，提出了如圖2右側(cè)所示的如下兩種設計構思第一，包括處理器、存貯器、邏輯及總線驅(qū)動單元以及不可進行內(nèi)部降功率的高功耗電路器件(U1)等部分的數(shù)字式通信終端產(chǎn)品，其所述處理器、存貯器、邏輯及總線驅(qū)動單元均為3.3V邏輯電平器件；所述終端產(chǎn)品還包括用于在5V與3.3V邏輯電平之間實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換單元，以便實現(xiàn)3.3V邏輯電平器件替代所有允許替代的5V邏輯器件。
第二，包括處理器、存貯器、邏輯及總線驅(qū)動單元以及不可進行內(nèi)部降功率的高功耗電路器件(U1)等部分的數(shù)字式通信終端產(chǎn)品，還包括一電平開關控制電路，用于在一控制信號控制下，對所述高功耗電路器件(U1)進行外部降功率處理，從而降低所述通信終端產(chǎn)品的功耗。
由本實用新型上述結(jié)構特征可知，由于其大部分器件功耗低于現(xiàn)有技術同類產(chǎn)品，并可通過功耗低極的電平開關控制電路控制高功耗器件的供電電壓，使這些器件由外部實現(xiàn)降功率致使其與相同功能的現(xiàn)有系統(tǒng)相比，功耗較后者可降低1/2～1/3，在不要求使用某些功能的這類產(chǎn)品中進行外部降功率控制時，可使功耗降低為原產(chǎn)品的1/4～1/6。再者，由于本實用新型數(shù)字式通信終端不需降低系統(tǒng)處理速度便能降功耗，故在相同功耗情況下，比現(xiàn)有同類產(chǎn)品具有較好的實時性處理能力。
經(jīng)對本實用新型樣機與采用傳統(tǒng)構思降功耗的同類產(chǎn)品進行對比測試結(jié)果是在使用全部功能時，本樣機功耗為650mW，而傳統(tǒng)產(chǎn)品卻為1800mW；在利用降功率方式省略某些功能時，傳統(tǒng)產(chǎn)品功耗為1200mW，而本實用新型樣機功耗僅為360mW。這說明本實用新型產(chǎn)品在相同功能下，消耗功率遠小于現(xiàn)有同類產(chǎn)品，具有節(jié)能與改善性能的顯著效果。
現(xiàn)結(jié)合

本實用新型降功耗原理及其實施例，附圖中圖1為一般數(shù)字式通信終端系統(tǒng)的組成方框示意圖圖2為說明本實用新型降功耗技術的第一和第二設計構思示意圖；圖3為說明本實用新型降功耗技術的第二設計構思的開關電平控制電路的原理圖；圖4為應用圖3所示降功耗原理的另一實施方式的電路原理圖；圖5為本實用新型數(shù)字式通信終端的一個實施例的總體結(jié)構方框圖；
圖6為圖5所示實施例中涉及本實用新型第一設計構思的所有邏輯器件的電路連接圖；圖7為說明圖5所示實施例中涉及本實用新型第二設計構思的具體電路連接圖；圖8至圖11為實施例中除圖6外的其他部分的具體電路連接圖。
參見圖3，該圖示出了實施本實用新型第二設計構思的一種電平開關控制電路，其中U1為不可內(nèi)部降功率的高功耗器件，虛框內(nèi)即為實現(xiàn)外部降功率的開關電平控制電路，PC為進行外部降功率的控制信號，可來源于CPU或其他控制器件。
其工作原理若要使U1正常工作時，PC應為高電平，開關控制電路內(nèi)開關管Q1導通，U1的GND端接近于接地電位，通常使U1Vcc-GND間電壓足以用于正常工作。
若對U1進行降功率，則PC應由高電平變?yōu)榈碗娖?，則開關管Q1截止，U1的GND端電平將接近+5V，使Vcc-GND間壓差降低接近0伏，足以使U1處于非工作狀態(tài)。
電阻R1值的確定與U1中Vcc-GND間直流阻抗有關，通常可選為10KΩ,R2與Q1的飽和導通電流及PC電平有關，通常應在500Ω～1KΩ左右，Q1應選用低功耗開關管如2N5551型晶體管。PC電平可以在3.3V～5V范圍內(nèi)。
在實際應用中應當注意當U1不工作時，其周圍電路最好也處在降功率狀態(tài)，否則應檢查U1各輸入端處在此狀態(tài)時的電平，因為不同的芯片在GND與VCC同為+5V時，某些輸入腳電平可能會抬高至+5V，與之相接的其他器件輸出腳若恰好是低電平則會造成其他器件被電流反灌，嚴重者可能還會導致?lián)p壞，這時應如圖4所示，在U1該腳加適當下拉電阻R及隔離二極管D。
圖4中U2為其他器件，Tin為U1輸入腳、Tout為U2輸出腳，兩腳間有連接關系。R值可選20K以上，D可選肖特基快恢復二極管。
參見圖5，該圖示出本實用新型一個實施例的總體結(jié)構方框。本實施例是將上述低功耗技術應用于華為公司研制的ISDN數(shù)字電話機上的實例，由圖可見，該數(shù)字話機包括如下7部分主處理器單元501主要是型號為80L188的嵌入式CPU、提供系統(tǒng)控制功能并具有數(shù)據(jù)、地址、中斷、I/O、DMA等控制邏輯。
邏輯及總線驅(qū)動單元502主要由型號為74LVX373、AT22LV10L等總線驅(qū)動及邏輯器件組成。完成系統(tǒng)總線驅(qū)動、地址鎖存、邏輯交換等功能。
存貯器單元503主要由型號為KM68V1000的SRAM及AT29LV020E2 ROM組成。用作系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)空間及程序空間。
電平變換單元504主要由型號為74LVX24.4、74LVX3245等芯片組成；用作各信號3.3V←→5V邏輯電平之間的變換。
ISDN接口電路及音頻I/O電路505主要由型號為AM79C30的芯片構成。提供S/T接口電路、D信道LAPD處理電路、HDLC控制器、音頻接口電路等，上述電路集成于芯片內(nèi)部，主要完成話音及ISDN鏈路接續(xù)功能。
數(shù)據(jù)終端適配單元506主要由型號為PSB2110及MAX237兩種芯片組成。在其中進行協(xié)議的變換過程并提供標準的V.24/RS232接口，本實用新型中所述的開關電平控制電路即應用在這一部分，以對MAX237進行降功耗控制。
鍵盤及操作界面電路507主要由鍵盤矩陣及液晶顯示模塊構成。上述標號501～503部分為3.3V邏輯系統(tǒng)，標號505～506為5V邏輯系統(tǒng)。
3.3V邏輯系統(tǒng)與5V邏輯系統(tǒng)之間的電平切換由電平變換單元504部分完成。整個系統(tǒng)工作過程描述如下ISDN接口及音頻I/O電路505中具有話機的音頻部分電路，包括送話、受話、MIC、喇叭等接口，另外具有ISDN S/T接口電路。其中ISDN 2B+D信道結(jié)構中的B1或B2信道以SBP串行總線口(Serial BusPort)接口與數(shù)據(jù)終端適配單元506相連。網(wǎng)絡側(cè)或用戶側(cè)發(fā)起呼叫時；CPU501控制ISDN接口及音頻I/O電路505完成DSS1(1號數(shù)字用戶信令)的鏈路建立過程，呼叫控制過程遵循ITU-T Q931建議，這樣B信道在終端側(cè)的手柄(話音呼叫)或數(shù)據(jù)終端適配單元506部分的V.24/RS232串口(數(shù)據(jù)呼叫)與網(wǎng)絡側(cè)的對應信道之間進行鏈通。若是話音呼叫，用戶之間可進行話音通訊；用戶發(fā)起和接收呼叫操作時主要用到鍵盤，所以鍵盤起到人機接口的功能。
參見圖6，該圖具體示出了組成圖5中主處理器501，邏輯及總線驅(qū)動單元502，存貯單元503，電平變換單元504的具體電路連接關系。圖中相同標記各端應連接在一起。
圖7是說明組成圖5所示數(shù)據(jù)終端適配單元506一部分的MAX237芯片是如何應用本實用新型外部降功耗電路的具體連接關系。由圖可見，開關管Q1選用2N5551型NPN三極管，基極電阻R27阻值為510Ω，集電極電阻R26為10KΩ。
圖8至圖11，為圖5所示實施例中，除圖6以外的電路連接圖，同樣，諸圖中的相同標記端連接一起。
以上雖對本實用新型數(shù)字式通信終端的一個實施例作了較詳細的介紹，但并不意味著本實用新型的構思只能用于ISDN話機，也不意味著只限于選用該例中所選芯片，換言之，本實用新型的保護范圍應包括閱讀了本說明書后，本領域普通技術人員可能對其作出的一切顯而易見的變動或改型。
權利要求1.一種數(shù)字式通信終端產(chǎn)品，包括處理器、存貯器、邏輯及總線驅(qū)動單元以及不可進行內(nèi)部降功率的高功耗電路器件(U1)，其特征在于所述處理器、所述存貯器、邏輯及總線驅(qū)動單元均為3.3V邏輯電平器件；所述終端產(chǎn)品還包括用于在5V與3.3V邏輯電平之間實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換的電平轉(zhuǎn)換單元(504)，以便實現(xiàn)3.3V邏輯電平器件替代所有允許替代的5V邏輯器件。
2.根據(jù)權利要求1的數(shù)字式通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述數(shù)字式通信終端產(chǎn)品為ISDN電話機。
3.根據(jù)權利要求1的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述終端產(chǎn)品還包括由型號為AM79C30芯片或同類腳對腳兼容可替換芯片構成的ISDN接口及音頻I/O電路(505)。
4.根據(jù)權利要求1的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述終端產(chǎn)品還包括由型號為PSB2110及MAX237兩種芯片或同類腳對腳兼容可替換芯片組成的數(shù)據(jù)終端適配單元(506)。
5.根據(jù)權利要求1的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述電平轉(zhuǎn)換單元(504)由型號為74LVX244和74LVX3245芯片或同類腳對腳兼容可替換芯片組成。
6.根據(jù)權利要求1的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述處理器是型號為80L188的嵌入式CPU或同類腳對腳兼容可替換芯片。
7.根據(jù)權利要求1的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述存貯器包括型號為KM68V1000的SRAM以及型號為AT29LV020E2ROM或同類腳對腳兼容可替換芯片。
8.根據(jù)權利要求1的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述邏輯及總線驅(qū)動單元由型號為74LVX373、AT22LV10L總線驅(qū)動及邏輯器件或同類腳對腳兼容可替換芯片組成。
9.根據(jù)權利要求1的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述終端產(chǎn)品還包括由鍵盤矩陣及液晶顯示模塊構成的鍵盤及操作界面電路(507)。
10.一種數(shù)字式通信終端產(chǎn)品，包括處理器、存貯器、邏輯及總線驅(qū)動單元以及不可進行內(nèi)部降功率的高功耗電路器件(U1)，其特征在于所述終端產(chǎn)品還包括一電平開關控制電路，用于在一控制信號控制下，對所述高功耗電路器件(U1)進行外部降功率處理，從而降低所述通信終端產(chǎn)品的功耗。
11.根據(jù)權利要求10的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述電平開關控制電路包括一低功耗開關管(Q1)；低功耗開關管(Q1)的基極接基極電阻(R2)，集電極接集電極電阻(R1)。
12.根據(jù)權利要求10或11的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述高功耗電路器件為Max237芯片，所述開關管選用型號為2N5551晶體管。
13.根據(jù)權利要求12的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述開關管(Q1)的集電極電阻(R1)的阻值為10KΩ。
14.根據(jù)權利要求12的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述開關管的基極電阻(R2)為500Ω-1KΩ。
15.根據(jù)權利要求10的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述電平開關控制電路還包括連接在所述高功耗電路器件(U1)的輸入腳(TIN)與第二器件(U2)之輸出腳(Tout)之間的一個下拉電阻(R)及隔離二極管(D)，用以防止所述第二器件(U2)被電流反灌而損壞。
16.根據(jù)權利要求15的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述下拉電阻阻值大于20KΩ。
17.根據(jù)權利要求15的通信終端產(chǎn)品，其特征在于所述隔離二級管(D)為肖特基快恢復二極管。
專利摘要低功耗通訊終端產(chǎn)品。包括5V邏輯和3.3V/5V混合邏輯電路,同時包括實用化的電平控制電路對無法實現(xiàn)內(nèi)部降功耗的芯片進行外部降功耗。從而解決了一般通過降低系統(tǒng)運行速度來降低功耗所帶來的實時性處理能力不強的問題,并提供與應用功能相結(jié)合的功耗控制方式。節(jié)約功耗效果明顯,視應用系統(tǒng)不同,通常改進系統(tǒng)的功耗可降低為原系統(tǒng)功耗的1/2～1/6。
文檔編號H04L29/12GK2330117SQ9724319
公開日1999年7月21日 申請日期1997年12月24日 優(yōu)先權日1997年12月24日
發(fā)明者談兵 申請人:深圳市華為技術有限公司