一种低功耗蓝牙芯片及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种低功耗蓝牙芯片及控制方法。本发明专利技术将低功耗蓝牙芯片划分为三个用电模块：第一电源域模块、第二电源域模块和第三电源域模块。第一电源域模块的供电一直导通，并且第一电源域模块负责导通或切断第二电源域模块和第三电源域模块的供电，从而降低低功耗蓝牙芯片的功耗。第二电源域模块配置有维持蓝牙通信连接的工作在高时钟频率的蓝牙帧主计数器，第一电源域模块配置有维持蓝牙通信连接的工作在低时钟频率的蓝牙帧辅助计数器，在第二电源域模块供电被切断的情况下，第一电源域下的蓝牙帧辅助计数器负责蓝牙帧计数，降低芯片功耗的同时避免已建立蓝牙通讯连接的主设备和从设备因时钟差异失去同步而导致蓝牙通信连接失败。信连接失败。信连接失败。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗蓝牙芯片及控制方法


[0001]本专利技术涉及无线通讯
，尤其涉及一种低功耗蓝牙芯片及控制方法。

技术介绍

[0002]低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)自从发布以来凭借其低功耗、低成本的优势已经得到广泛应用，这些大部分应用都需要有低功耗蓝牙芯片的支持。在一些极低功耗要求的使用场景，一颗蓝牙芯片在一颗普通纽扣电池供电情况下需要使用超过5年，这就为蓝牙芯片提出了非常严格的功耗要求。因为低功耗蓝牙芯片不仅会以广播的形式通信，在数据量大的情况下还需要建立连接从而维持高频的通信。所以如果蓝牙芯片不具有优秀的低功耗设计方法，很难满足应用的需求。
[0003]在现有的低功耗蓝牙芯片设计中，主要有以下低功耗实现方法：
[0004]中央处理器与蓝牙处理器放在一个电源域中，中央处理器负责蓝牙协议栈以及其他任务的处理，蓝牙处理器仅负责蓝牙射频以及物理层处理。中央处理器工作频率限制在16MHz到48MHz之间；
[0005]中央处理器和蓝牙处理器的时钟在不需要工作的时候切断，从而节省功耗；
[0006]单独划分一个常开电源域模块，该模块可以切断中央处理器和蓝牙处理器的电源，从而节省功耗。
[0007]例如公开号为CN111669812A的中国专利公开了一种低功耗蓝牙芯片，通过设置包括RC振荡器的低频时钟，以及时钟标定器，通过时钟标定器对低频时钟和高频时钟分别进行脉冲计数可以更为精确地确定低频时钟的频率，使得在进行蓝牙芯片的系统的休眠和唤醒控制时，由于低频时钟的频率更为准确，由此可以更为准确地控制蓝牙芯片的系统的休眠唤醒时间，以保证更长时间的休眠，降低功耗。
[0008]CN107613546A的中国专利公开了一种BLE芯片及其中指定元件的控制方法、蓝牙低功耗设备。该方法包括：在BLE芯片进入待机模式之前，将指定元件的寄存器的值写入BLE芯片的RAM中；当BLE芯片进入待机模式时，停止向所述指定元件供电；当BLE芯片从待机模式切换至激活模式时，将之前写入所述RAM中的值写入所述寄存器中，并继续向所述指定元件供电。通过在BLE芯片进入待机模式前预先保存指定元件的寄存器的值，激活后再重新写入寄存器中，能够显著减少指定元件在待机模式下的耗电，从而节省设备功耗以及提高续航能力。
[0009]现有的设计把中央处理器和蓝牙处理器置于一个电源域中，如果只需要一个处理器工作，两个处理器的电源都需要同时打开，不利于省电。另外，虽然现有设计会划分一个常开的电源域模块，但它不能维持蓝牙帧计数器的计数，从而不能够维持已经建立的蓝牙通信连接。
[0010]本专利技术旨在提供一种低功耗蓝牙芯片及控制方法。不但可以不用限制中央处理器的工作频率也能实现低功耗，而且只需要常开电源域工作就能够维持蓝牙通信连接，从而实现蓝牙通信连接下的低功耗。
[0011]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0012]现有蓝牙芯片为降低功耗，大多将设置有低功耗的休眠模式和高功耗的工作模式，通常情况下现有技术通过使蓝牙芯片尽可能多的处于休眠模式，从而降低其功耗。当通常情况下，当蓝牙芯片处于休眠模式时，只有一个低频(休眠)时钟及其逻辑会保持运行，来进行计时和唤醒，蓝牙芯片的其他组件处于休眠状态。但是由于蓝牙设备的低频时钟会有漂移和不确定性，若蓝牙设备的低频时钟出现漂移则会导致建立蓝牙通讯连的主设备和从设备因时钟差异失去同步，导致蓝牙通信连接失败，无法进行通信。所以蓝牙设备之间必须按照他们之间低频时钟相对的最大不确定性提前醒来和接收信号。因此，计时越准确，蓝牙设备的唤醒时间就可以设置的更准确，蓝牙设备就可以有更多的时间处于休眠模式，从而取得更低的功耗。
[0013]因此，如何确保蓝牙通信连接正常，同时精确设置各模块的供电切换时间，是本专利技术希望解决的技术问题。
[0014]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种低功耗蓝牙芯片。所述低功耗蓝牙芯片至少包括连接外部电源的第一电源域模块、实现蓝牙通信功能的第二电源域模块和进行数据处理的第三电源域模块。优选地，所述第二电源域模块负责处理蓝牙通信任务，所述第三电源域模块负责处理非蓝牙通信任务。所述第一电源域模块根据所述低功耗蓝牙芯片所执行工作任务的存在情况，导通或切断所述第二电源域模块和所述第三电源域模块的供电，以改变所述低功耗蓝牙芯片的用电状态，从而降低所述低功耗蓝牙芯片的功耗。优选地，所述第二电源域模块配置有维持蓝牙通信连接的蓝牙帧主计数器。所述蓝牙帧主计数器与所述第一电源域模块配置的蓝牙帧辅助计数器通信连接。在所述第二电源域模块供电被切断的情况下，所述蓝牙帧辅助计数器负责蓝牙帧计数，并且在第二电源域模块恢复供电的情况下，所述蓝牙帧辅助计数器将计数值同步至所述蓝牙帧主计数器，使得所述蓝牙帧主计数器同步值开始计数，从而维持蓝牙通信连接。
[0015]优选地，所述第二电源域模块中设置有蓝牙处理器，所述第三电源域模块中设置有中央处理器。所述蓝牙处理器负责处理蓝牙发送或接收任务，所述中央处理器处理非蓝牙相关任务。
[0016]优选地，本专利技术将所述低功耗蓝牙芯片划分为三个用电模块：第一电源域模块、第二电源域模块和第三电源域模块。第一电源域模块一直供电，并且负责第二电源域模块和第三电源域模块供电的导通和切断。第二电源域模块负责蓝牙功能的处理，包括射频，基带，蓝牙帧结构处理，蓝牙协议栈处理。第三电源域模块负责除蓝牙以外任务的处理，包括日志打印，算法处理，与芯片外围设备的通信等等。优选地，本专利技术通过侦测所述低功耗蓝牙芯片工作任务的存在情况切换所述低功耗蓝牙芯片的用电状态，使得负责处理蓝牙通信任务的第二电源域模块和负责处理非蓝牙通信任务的第三电源域模块仅在工作时通电，避免了因第二电源域模块和第三电源域模块同步供电导致的单一模块工作全模块被唤醒而
产生的功耗浪费。相较于中央处理器与蓝牙处理器设置在同一个电源域中的蓝牙芯片，本专利技术提供的低功耗蓝牙芯片的能耗降低了至少50％。
[0017]蓝牙主设备和从设备是在固定的时间点通信，蓝牙主设备和从设备都配置有相同的蓝牙帧计数器来维持通信的时间点，所以蓝牙帧计数器能够保证双方在相同的时间点才发送和接收数据，从而维持蓝牙通信。
[0018]优选地，本专利技术在所述第二电源域模块供电被切断的情况下，所述第一电源域模块配置的蓝牙帧辅助计数器使用较低频率的时钟计数。当第二电源域模块供电打开后，蓝牙帧辅助计数器的计数值会同步到蓝牙帧主计数器，使蓝牙帧主计数器能够从该同步值开始计数，从而保证蓝牙帧主计数器不会因为供电被切断丢失蓝牙帧计数值，进而维持蓝牙通信连接。
[0019]根据一种优选实施方式，在所述第二电源域模块供电导通的情况下，所述蓝牙帧主计数器使用较高频率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低功耗蓝牙芯片，其特征在于，所述低功耗蓝牙芯片至少包括连接外部电源(200)的第一电源域模块(110)、负责处理蓝牙通信任务的第二电源域模块(120)和负责处理非蓝牙通信任务的第三电源域模块(130)；所述第一电源域模块(110)通过侦测所述低功耗蓝牙芯片工作任务的存在情况，确定下一时刻所述第二电源域模块(120)和所述第三电源域模块(130)供电的导通或切断，从而改变所述低功耗蓝牙芯片的用电状态。2.根据权利要求1所述的低功耗蓝牙芯片，其特征在于，所述第二电源域模块(120)配置有维持蓝牙通信连接的蓝牙帧主计数器(121)，并且所述蓝牙帧主计数器(121)与所述第一电源域模块(110)配置的蓝牙帧辅助计数器(111)通信连接；在所述第二电源域模块(120)供电导通的情况下，所述蓝牙帧主计数器(121)使用较高频率的时钟计数，从而保持蓝牙通信连接准确的同步；在所述第二电源域模块(120)供电被切断，所述第一电源域模块(110)导通的情况下，所述蓝牙帧辅助计数器(111)使用较低频率的时钟计数，从而降低所述低功耗蓝牙芯片的功耗。3.根据权利要求1或2所述的低功耗蓝牙芯片，其特征在于，在所述第一电源域模块(110)接通所述外部电源(200)的情况下，所述第一电源域模块(110)向所述第二电源域模块(120)和所述第三电源域模块(130)供电，所述低功耗蓝牙芯片进入第一用电状态(101)；在第一用电状态(101)下，所述第一电源域模块(110)通过侦测所述第二电源域模块(120)和所述第三电源域模块(130)是否存在工作任务，以进行所述低功耗蓝牙芯片用电状态之切换；其中，所述工作任务包括由所述第二电源域模块(120)负责处理的蓝牙通信任务和由所述第三电源域模块(130)负责处理的非蓝牙通信任务。4.根据权利要求1～3任一项所述的低功耗蓝牙芯片，其特征在于，所述低功耗蓝牙芯片的用电状态还包括：由所述第一电源域模块(110)切断所述第二电源域模块(120)和所述第三电源域模块(130)供电的第二用电状态(102)；由所述第一电源域模块(110)导通所述第二电源域模块(120)供电并切断所述第三电源域模块(130)供电的第三用电状态(103)；由所述第一电源域模块(110)切断所述第二电源域模块(120)供电并导通所述第三电源域模块(130)供电的第四用电状态(104)。5.根据权利要求1～4任一项所述的低功耗蓝牙芯片，其特征在于，在第二用电状态(102)下，所述第一电源域模块(110)实时侦测所述工作任务之存在情况，响应于侦测到的所述工作任务的存在情况，所述第一电源域模块(110)导通或切断所述第二电源域模块(120)和所述第三电源域模块(130)的供电，以确定所述低功耗蓝牙芯片的下一用电状态，从而降低所述低功耗蓝牙芯片的功耗。6.根据权利要求1～5任一项所述的低功耗蓝牙芯片，其特征在于，在第一用电状态(101)和/或第三用电状态(103)和/或第四用电状态(104)下，响应于所述第二电源域模块(120)或所述第三电源域模块(130)工作任务之完毕，所述第一电源域模块(110)侦测所述工作任务之存...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐良冬，王治平，冀璐洁，吴振昊，牛丽萍，
申请(专利权)人：深圳桐汭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：