唤醒芯片及唤醒系统技术方案

本发明专利技术公开了一种唤醒芯片及唤醒系统，唤醒芯片无内部时钟包括，包括：信号处理模块用于实时接收传感器的数字/模拟信号，并对数字/模拟信号进行预处理后，将第一处理结果发送至逻辑判断模块；逻辑判断模块用于判断第一处理结果是否符合预设的唤醒条件，若是，则输出唤醒信号。通过提出一种唤醒芯片作为协处理器，并在后级适配各种高性能主处理模块，在物联网领域有很大应用前景。由于本发明专利技术提出的唤醒芯片能够覆盖模拟信号、数字信号类型，且可以对这些类型信号进行一些低功耗的基本预处理，因此具有通用性。另外，唤醒芯片内部模块均由其对应的信号所触发，一方面具有长时待命低功耗特性，另一方面具有不遗漏随机稀疏事件的事件高捕获率特性。

Wake up chip and wake up system

【技术实现步骤摘要】
唤醒芯片及唤醒系统
本专利技术涉及集成电路
，具体涉及一种唤醒芯片及唤醒系统。
技术介绍
随着基于物联网技术的移动电子设备(如可穿戴医疗设备、可植入医疗设备)的高速发展，它们对内部芯片的功耗提出了严格的要求。受限于成本、体积和重量等因素，这些设备常采用小体积小容量的电池，为了避免频繁更换电池所造成的不可接受的材料成本和人工成本，需要内部芯片具有极低的功耗使设备能持续工作数年甚至数十年而不需要更换电池。此外，这种设备通常工作在随机稀疏事件条件下，所谓“随机”是指传感器所探测到的信号所包含的事件是随机发生的(例如：癫痫病人的偶然发病)，所谓“稀疏”是指事件的间隔可能很久，在随机稀疏的背景下，要求内部芯片处于持续开启的工作状态，处理一切随时随地可能发生的事件，因此，研制面向此应用场景下的极低功耗芯片是一项挑战。目前，通过采用芯片内部时钟实现周期性唤醒的工作模式来节省功耗，然而这种方式在一定程度上能减少功耗，但为了不错过随机发生的事件，通常需要较高的周期性唤醒频率让芯片能够尽量捕获到每一个事件，而这个频率远远高于稀疏事件的发生率，因此这种方式仍然会产生大量的无用功耗。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种唤醒芯片及唤醒系统，该目的是通过以下技术方案实现的。本专利技术的第一方面提出了一种唤醒芯片，所述唤醒芯片无内部时钟，包括：信号处理模块，用于实时接收来自外部传感器的数字/模拟信号时，并对所述数字/模拟信号进行预处理后，将得到的第一处理结果发送至逻辑判断模块；所述逻辑判断模块，用于判断所述第一处理结果是否符合预设的唤醒条件，若是，则输出唤醒信号。本专利技术的第二方面提出了一种唤醒系统，所述系统包括主处理模块与上述第一方面所述的唤醒芯片：所述主处理模块，用于在接收到所述唤醒芯片输出的唤醒信号时，由休眠模式切换为唤醒模式，并控制所述唤醒芯片切换至休眠模式，以使所述唤醒芯片停止工作；所述主处理模块，还用于接收来自外部传感器的数字/模拟信号，并对所述数字/模拟信号进行处理，得到第二处理结果；其中，获得第一处理结果的处理功耗低于获得第二处理结果的处理功耗。在本申请实施例中，通过提出一种超低功耗的唤醒芯片，作为具有唤醒功能的协处理器，并在后级适配各种高性能主处理模块，在物联网领域具有很大的应用前景。由于本专利技术提出的唤醒芯片能够覆盖模拟信号、数字信号类型，且可以对这些类型信号进行一些低功耗的基本预处理，因此具有通用性。另外，唤醒芯片内部模块均由其对应的信号所触发，一方面具有长时待命低功耗特性，另一方面具有不遗漏随机稀疏事件的事件高捕获率特性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为相关技术中周期性唤醒工作模式的微控制器芯片示意图；图2为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种唤醒芯片的结构示意图；图3为本专利技术根据一示例性实施例示出的一种唤醒系统结构示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本专利技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。应当理解，尽管在本专利技术可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本专利技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。如图1所示的MCU(MicrocontrollerUnit，微控制器)，晶振(XO)、时钟电路(CLK)以电源管理单元(PMU，PowerManagementUnit)构成周期性唤醒模块，使计算核心(Core)具有待命和处理数据两部分的功耗，即一段时间休眠，功耗很小，一段时间工作，功耗正常。这种周期性唤醒的工作模式可以在一定程度上削减功耗，但为了不错过随机发生的事件，需要较高的周期性唤醒频率让芯片能够尽量捕获到每一个事件，这个唤醒频率要高于稀疏事件的发生率，因此仍然会产生大量无用功耗。不同于周期性唤醒工作模式，处于事件驱动工作模式下芯片的工作与否，完全取决于是否有事件到来，没有事件发生时芯片长时间静默，功耗极低，有事件发生时芯片开始工作，因此具有适应于新兴应用场景的超低功耗潜力。目前在某些专用领域的事件驱动型芯片只能处理某类特殊信号，例如在语音信号识别唤醒领域，但对于物联网的广泛应用场景，芯片可能需要处理各类不同的信号，如语音、图像、文字等，并且可能需要对信号进行各种类型的处理，如幅度、时间等，因此，芯片需要具有一定的通用性以应对各种需求。然而，目前为止，还没有一种同时具有极低功耗和通用性的面向物联网场景的芯片实现。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种具有超低功耗的唤醒芯片，如图2所示，该唤醒芯片包括信号处理模块210和逻辑判断模块220，且无内部时钟；所述信号处理模块210，用于实时接收来自外部传感器的数字/模拟信号，并对所述数字/模拟信号进行预处理后，将得到的第一处理结果发送至逻辑判断模块220；所述逻辑判断模块220，用于判断所述第一处理结果是否符合预设的唤醒条件，若是，则输出唤醒信号。其中，唤醒芯片可以接收各种类型传感器采集的信号，并对信号进行预处理，其由传感器端的信号触发而工作，以确保不遗漏任何一个随机发生的事件。值得注意的是，唤醒芯片中对信号的预处理只是一些基本处理，功耗很小。基于上述描述可知，通过采用一个单独超低功耗的唤醒芯片，作为具有唤醒功能的协处理器，可在后级适配各种高性能主处理模块，在物联网领域具有很大的应用前景。由于其能够覆盖模拟信号、数字信号类型，且可以对这些类型信号进行一些低功耗的基本预处理，使芯片具有通用性。另外，唤醒芯片内部模块均由其对应的信号所触发，一方面具有长时待命低功耗特性，另一方面具有不遗漏随机稀疏事件的事件高捕获率特性。在一实施例中，再如图2所示，唤醒芯片中的信号处理模块抽象出多种对信号的基本处理功能单元，包括宽度检测功能单元211、幅度检测功能单元212、瞬时斜率检测功能单元213、平均斜率检测功能单元214、峰谷检测功能单元215、特征间隔检测功能单元216、信号模式识本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种唤醒芯片，其特征在于，所述唤醒芯片无内部时钟，包括：/n信号处理模块，用于实时接收来自外部传感器的数字/模拟信号，并对所述数字/模拟信号进行预处理后，将得到的第一处理结果发送至逻辑判断模块；/n所述逻辑判断模块，用于判断所述第一处理结果是否符合预设的唤醒条件，若是，则输出唤醒信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种唤醒芯片，其特征在于，所述唤醒芯片无内部时钟，包括：
信号处理模块，用于实时接收来自外部传感器的数字/模拟信号，并对所述数字/模拟信号进行预处理后，将得到的第一处理结果发送至逻辑判断模块；
所述逻辑判断模块，用于判断所述第一处理结果是否符合预设的唤醒条件，若是，则输出唤醒信号。


2.根据权利要求1所述的唤醒芯片，其特征在于，所述信号处理模块包括：
幅度检测功能单元，用于检测数字/模拟信号的幅度；
瞬时斜率检测功能单元，用于检测数字/模拟信号的瞬时斜率；
平均斜率检测功能单元，用于检测数字/模拟信号的平均斜率；
峰谷检测功能单元，用于检测数字/模拟信号的峰值和谷值；
宽度检测功能单元，用于检测数字/模拟信号处于预设幅度区间的时间宽度；
特征间隔检测功能单元，用于检测数字/模拟信号中具有相同特征的信号之间的时间间隔；
信号模式识别功能单元，用于将数字/模拟信号与预设信号进行匹配，得到匹配结果；
分类功能单元，用于确定数字/模拟信号的类别，并将该类别与预设类别进行匹配得到匹配结果；
数字头识别功能单元，用于将数字信号中的前预设数量个数字与预设数字段匹配得到匹配结果；
其中，每一功能单元根据接收到的配置指令开启或关闭。


3.根据权利要求2所述的唤醒芯片，其特征在于，所述信号处理模块，具体用于利用处于开启状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶乐，王志轩，张昊，王阳元，黄如，
申请(专利权)人：浙江省北大信息技术高等研究院，杭州未名信科科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33