[發(fā)明專(zhuān)利]一種低功耗可穿戴設(shè)備系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410055171.4
• 申請(qǐng)日: 2014-02-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103809730A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景蔚亮;陳邦明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海新儲(chǔ)集成電路有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F1/32
• 分類(lèi)號(hào): G06F1/32;G06F3/01
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 吳俊;俞滌炯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可穿戴技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低功耗可穿戴設(shè)備系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體發(fā)展速度的突飛猛進(jìn)，半導(dǎo)體器件遵循摩爾定律，每十八個(gè)月其單位面積容納的晶體管數(shù)量翻番，從而使得半導(dǎo)體器件的集成度愈來(lái)愈高，而體積卻越來(lái)越小；比如從原先IBM發(fā)明的大型電腦（mainframe），到后來(lái)體積縮小10倍左右的個(gè)人計(jì)算機(jī)（personal?computer），再到后來(lái)的手提筆記本電腦（laptop），其體積又縮小了10倍左右，而目前的移動(dòng)設(shè)備（cellphone，tablet），其體積又減小了10倍左右。

隨著電子產(chǎn)品體積不斷地按照一個(gè)數(shù)量級(jí)的比例逐漸縮小，雖然某些電子產(chǎn)品處理信息的能力在減小，但其處理的信息卻變得越來(lái)越專(zhuān)屬，越來(lái)越和用戶自身相關(guān)；比如以前最早的大型電腦主要是用來(lái)處理大型商用數(shù)據(jù)的，其并不適合普通家庭；而現(xiàn)在的移動(dòng)設(shè)備（比如手機(jī)）則除了提供短信和電話功能外，還配備看新聞，收郵件，玩游戲等和個(gè)人私有興趣相關(guān)的應(yīng)用，既可滿足人們的各種需求，又同時(shí)方便攜帶和使用。另外，在上述電子產(chǎn)品的體積在按比例縮小的同時(shí)，其功耗也在按照10倍的速度一代一代地降低，進(jìn)而縮減了電子產(chǎn)品的電池的尺寸。

可穿戴電子設(shè)備作為下一代電子產(chǎn)品，其廣泛的引起人們的廣泛關(guān)注，如蘋(píng)果公司正在開(kāi)發(fā)的iWatch（蘋(píng)果公司正在開(kāi)發(fā)的概念手表），谷歌公司已經(jīng)發(fā)布的谷歌眼鏡（Google?Glass）等等。現(xiàn)在這種產(chǎn)品已經(jīng)在市場(chǎng)上有了很多原型，他們可以用來(lái)運(yùn)行應(yīng)用程序，瀏覽網(wǎng)頁(yè)，接收電子郵件等等。

圖1為谷歌眼鏡的主要模塊結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示，谷歌眼鏡包括：可實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接或者與終端電子設(shè)備進(jìn)行信息交互的無(wú)線通信模塊，處理器（單核或多核），大容量硬盤(pán)（如閃存等），主存儲(chǔ)器，輸入輸出模塊（例如相機(jī)，顯示器，話筒等等）和電池。

由于電池的容量并不能滿足先進(jìn)器件功耗的需求，造成其面積大約為整個(gè)谷歌眼鏡面積的三分之一，且其續(xù)航能力還不理想；如谷歌公司初次發(fā)布的產(chǎn)品的電池能力為570mAh，電量約為2.1Wh，其典型應(yīng)用的續(xù)航能力僅有6小時(shí)。

圖2是圖1中處理器的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示，該處理器為雙核結(jié)構(gòu)，具體包括兩個(gè)A9處理器，每個(gè)A9處理器均依次通過(guò)一存儲(chǔ)器管理單元、片上一級(jí)高速緩存器與片上二級(jí)高速緩存連接，且每個(gè)片上一級(jí)高速緩存器均包括片上一級(jí)指令高速緩存和片上一級(jí)數(shù)據(jù)高速緩存；即A9處理器通過(guò)存儲(chǔ)器管理單元（MMU）來(lái)訪問(wèn)片上高速緩存器；由于系統(tǒng)龐大，造成成本很高（早期試用者甚至需要花費(fèi)1500美元），且龐大的系統(tǒng)也使得其功耗非常大，尤其是在運(yùn)行某些特定應(yīng)用時(shí)會(huì)更耗電（例如用戶利用谷歌眼鏡早期產(chǎn)品的500萬(wàn)像素錄制視頻時(shí)電池只能使用半小時(shí)），其續(xù)航能力也會(huì)大大降低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足用戶的正常需求，進(jìn)而造成不能像手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備那樣得到廣泛的普及。

由于可穿戴設(shè)備對(duì)體積和質(zhì)量要求是非常高（體積小且質(zhì)量輕），但若產(chǎn)品功能非常強(qiáng)大，其消耗的功耗就會(huì)非常大，相應(yīng)的就需要配備一個(gè)大容量的電池才能維持該產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間工作，而受現(xiàn)有工藝條件制約，大容量的電池也就意味著產(chǎn)品體積和重量的提高，這就與可穿戴設(shè)備的便攜性相矛盾；若是配置體積較小的電池，相應(yīng)的該電池的容量也就非常低，那么該可穿戴設(shè)備的續(xù)航能力就會(huì)變得很差，用戶需要不停地充電，進(jìn)而大大降低了用戶體驗(yàn)。

圖3是傳統(tǒng)的產(chǎn)品尺寸（電池尺寸）與信息個(gè)人化（功能定制化程度）之間的關(guān)系示意圖；如圖3所示，隨著電子產(chǎn)品尺寸的降低，其信息個(gè)人化的程度越來(lái)越高，即為了降低電子產(chǎn)品的功耗并延長(zhǎng)其續(xù)航能力，只能以犧牲性能為代價(jià)；根據(jù)圖3中所示的趨勢(shì)，可穿戴設(shè)備主要是用來(lái)完成一些基于不同用戶高度定制化的功能，即可穿戴設(shè)備用于個(gè)人的應(yīng)用。

圖4是傳統(tǒng)的可穿戴設(shè)備中存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖4所示，在傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中，片上有寄存器和片上高速緩存（由第一級(jí)L1、第二級(jí)L2等多個(gè)片上高速緩存器構(gòu)成），片外有主存儲(chǔ)器和大容量非易失性存儲(chǔ)器；若上述的存儲(chǔ)器均集成在可穿戴設(shè)備上，將占用大量的片上面積和片外資源，影響設(shè)備的可穿戴性，降低產(chǎn)品的便攜性。