DE4208405A1

DE4208405A1 - Notebookcomputer-cmos-firmware-verarbeitungsverfahren und zugehoerige hardware

Info

Publication number: DE4208405A1
Application number: DE4208405A
Authority: DE
Inventors: Cheng-Wen Chen
Original assignee: Silitek Corp
Current assignee: Silitek Corp
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1993-09-23
Also published as: US5283906A

Description

Die Erfindung betrifft ein Notebookcomputer-CMOS-Firmware-Ver arbeitungsverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Notebookcomputer sind in letzter Zeit immer beliebter gewor den, da sie ohne externe Netzversorgung betrieben werden können. Um mit einem Notebookcomputer möglichst lange netzun abhängig arbeiten zu können, muß die Hardwareschaltung der darin befindlichen Tastatur einen niedrigen Stromverbrauch aufweisen. Um den Stromverbrauch zu vermindern, werden gemäß einem bekannten Verfahren NMOS-Chips (N-Kanal-Metalloxidhalb leiter) durch CMOS-Chips ersetzt. Einige Hersteller wenden möglicherweise das QFP-Typ-Einzelchip-Packverfahren an. Allerdings bleiben die grundsätzliche Hardwarestruktur und das Firmwaredesign eines Notebookcomputers im Vergleich zu einer Standardcomputertastatur grundsätzlich unverändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen möglichst stromsparenden Betrieb eines Notebookcomputers erlaubt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung wendet nicht nur CMOS-Chips und den QFP-Typ an, sondern benutzt ebenfalls die Ruhemodus- bzw. Power-Down(Stromabschalt)-Modus-Funktionen der verwendeten CMOS-Chips. Mittels an ein spezielles Hardwaredesign angepaß ter Firmware-Verarbeitung verbrauchen die Tastatur- und CMOS-Chips fast keinen Strom, wenn keine Taste gedrückt und kein Kommando vom Hauptcomputer empfangen wird, da sich diese dann im Ruhemodus oder Power-Down-Modus befinden. Im Vergleich zum normalen Betriebsmodus verbrauchen die CMOS-Chips im Ruhe- bzw. Power-Down-Modus nur noch 15% oder noch weniger Strom. In einigen Einzelchips kann der Stromverbrauch im Power-Down- Modus sogar nur 10 µA betragen. Es ist offensichtlich, daß der Benutzer einer Tastatur viel Zeit mit Nachdenken oder sonsti gen Tätigkeiten verbringt, bei denen keine Taste gedrückt wird. Bei jeglicher Pause zwischen Tastendrücken, der soge nannten Totzeit, befindet sich die Tastatur in der Ruhebedin gung. Die Ruhezeit ist im Normalfall lang im Vergleich zur eigentlichen Ausführungszeit (Drücken von Tasten). Die vor liegende Erfindung nutzt dies aus und erlaubt der Tastatur, während der Ruhezeit in einen stromsparenden Modus zu schal ten, um den Stromverbrauch zu reduzieren.

In einem gewöhnlichen Einzelchip-Mikrocomputer ist ein exter nes Interrupt-Signal oder eine Einzelchip-Rücksetzung erfor derlich, wenn eine Firmware vom Ruhe- bzw. Power-Down-Zustand in den Arbeitszustand zurückkehren soll. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden jetzt anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Hardware-Schaltbild gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 und 3 Einzelchip-Firmware-Flußdiagramme gemäß der vorlie genden Erfindung.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Pins X0 bis X7 jeweils mit einer Diode verbunden, insgesamt gibt es also acht Dioden. Die entgegengesetzten Anschlüsse der Diode sind miteinander und mit INT1 (Interrupt 1) verbunden. Diese spezielle Hardwarean ordnung arbeitet mit einem speziellen Firmwaredesign zusammen, um den Stromverbrauch stark zu reduzieren. Diese Firmwaredesi gn der vorliegenden Erfindung wird im folgenden erläutert:

A. Ruhemodus

1) Das Abtastverfahren zum Abtasten jeder Leitung (Reihe) ist gegenüber Standardtastaturen unverändert, d. h. die Abtast leitung auf der abzutastenden Leitung wird auf LOW gelegt, während die anderen auf HIGH liegen. Da jede Reihe über einen 10KΩ-Widerstand mit HIGH verbunden ist, sind die eingelesenen Daten von allen Reihen HIGH, nämlich FFH.
2) Die Abtastperiode beträgt acht Leitungen (Reihen) pro 4 ms, alle Leitungen werden innerhalb von 8 ms abgetastet, daher beträgt die Dauer einer vollen Abtastperiode 8 ms.
3) Wenn nach einer vollen Abtastperiode kein Code vorliegt, legt die Firmware alle Abtastleitungen auf LOW und geht so in den Ruhemodus. Der Stromverbrauch ist dann reduziert.
4) Wenn nach einem bestimmten Zeitintervall irgendeine Taste gedrückt wird, wird die Spannung an der zugehörigen Reihe LOW, da die Spannung an jeder Leitung LOW ist. Mittels einer der acht Dioden wird die Spannung LOW auf INT1 (Interrupt 1) übertragen, wodurch ein Interrupt verursacht wird, so daß der Einzelchip sofort in den Betriebszustand zurückkehrt und mit der Programmausführung fortfährt.
5) Die fortdauernde Programmausführung veranlaßt die Tastatur, erneut eine volle Abtastperiode von der ersten Leitung Y0 an zu beginnen. Vor dem Unterbrechen eines Codes hat der Einzelchip schon alle gedrückten Tasten abgetastet. Wenn irgendein Code abgetastet wird, wird das letztgenannte Programm fortlaufend ausgeführt, um das Auslassen eines Codes zu verhindern, den Tastencode einer Phantomtaste zu identifizieren usw. Anschließend tastet das Programm die nächste Leitung ab. Dieser Vorgang wird fortlaufend wiederholt.
6) Nach dem Abtasten jeder Leitung innerhalb jeder vollen Abtastperiode springt das Programm zum I/O (Input/Output) und prüft, ob im Puffer irgendein auszusendender Code vorliegt. Ist dies der Fall, wird ein Code ausgesendet, oder das Programm prüft sofort, ob ein Kommando vom Hauptcomputer an die Tastatur vorliegt. Wenn ein vom Hauptcomputer an die Tastatur gerichtetes Kommando vor liegt, empfängt die Tastatur dieses Kommando und springt dann zum Abtastprogramm oder es kehrt direkt zum Abtast problem zurück, um die nächste Leitung (Reihe) abzutasten (bevor die Tastatur in den Ruhemodus geht, sendet sie alle im Puffer registrierten Codes vollständig aus).
7) Wenn eine vollständige Abtastung vorgenommen ist, geht die Tastatur in den Ruhemodus. Der Hauptcomputer kann mögli cherweise ein Kommando an die Tastatur senden, während diese in den Ruhemodus geht. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, besteht zwischen der Tastatur und dem Hauptcomputer eine Data-Verbindung, die ebenfalls mit INT0 (Interrupt 0) verbunden ist. Wenn der Hauptcomputer ein Kommando an die Tastatur gibt, wird Data auf LOW gelegt. Erfindungsgemäß wird diese Tatsache ausgenutzt, um die externe Interrupt- Funktion mittels Firmwareverarbeitung anzuwenden. Sobald ein externes Interrupt-Signal gegeben wird, kehrt der Einzelchip sofort vom Ruhemodus in den Betriebsmodus zurück und empfängt das Kommando vom Hauptcomputer.

B. Power-Down-Modus

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind zwei zusätzliche Steuerleitun gen mit dem I/O zur Steuerung der Kommunikation mit dem Hauptcomputer verbunden, nämlich eine Leitung zum Abschalten der Tastatur (Pull Low Disable Keyboard) und eine Rücksetzlei tung. Diese beiden Steuerleitungen arbeiten mit einem speziel len Firmwaredesign zusammen, um eine Power-Down-Funktion zu ermöglichen. Ein Steuerschalter oder ein automatischer Zeit schalter werden an einem Notebook-Hauptcomputer befestigt. Wenn der Computer während einer festgelegten Zeitdauer im Ruhezustand ist, wird dies vom Hauptcomputer detektiert und der Computer wird dann in den Power-Down-Modus geschaltet, indem die Tastaturabschaltung (Pull Low Disable Keyboard) die Leitung auf LOW legt. Unter dieser Bedingung detektiert die Tastatur den Pin jederzeit. Wenn detektiert wird, daß der Hauptcomputer auf LOW gelegt worden ist, schaltet die Firmware automatisch in den Power-Down-Modus, so daß die Tastatur abgeschaltet ist und ihr Stromverbrauch stark auf etwa 10 µA reduziert ist. Wenn der Benutzer wieder mit dem Computer arbeiten will, drückt er den am Notebook-Hauptcomputer ange brachten Steuerschalter, worauf die Tastatur sofort in den Betriebsmodus zurückkehrt (zum Installieren des Steuerschal ters werden die Erdleitung und der Rücksetzsteuerpin verbun den).

Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Flußdiagramm der erfindungsgemäßen Firmware. Schritt 20 zeigt den Start des Programms an. Schritt 21 zeigt den Standardzustand der integrierten Schaltkreise in Fig. 1 und das Abtasten aller Leitungen innerhalb von 8 ms als volle Abtastperiode an. Bei Schritt 22 wird detektiert, ob ein Kommando vom Hauptcomputer an die Tastatur vorliegt. Wenn ein solches Kommando detektiert wird, wird das Kommando 23 ausge führt und dann zum Abtastprogramm zurückgekehrt anderenfalls wird zu Schritt 24 gesprungen, um zu prüfen, ob irgendein Code vom Puffer ausgesendet werden muß. Wenn ein solcher Code ausgesendet werden muß, wird dies getan (Schritt 25), oder es wird zum Abtastprogramm zurückgekehrt, um die nächste Leitung abzutasten. In Schritt 26 wird der Status jeder Taste nach einer vollen Abtastperiode geprüft und es wird in den Power- Down-Modus gegangen, wenn die Tastaturabschaltleitung (Pull Low Disable Keyboard) auf LOW gelegt ist (Schritt 27), wenn sie auf HIGH gelegt ist, wird mit Schritt 28 fortgefahren. Bei Schritt 28 wird geprüft, ob die Abtastung vollständig ausge führt worden ist. Ist dies der Fall, wird sofort zu Schritt 30 gegangen, anderenfalls wird zum Abtastprogramm zurückgekehrt. Bei Schritt 30 wird geprüft, ob irgendein Code aus dem Puffer ausgesendet werden muß. Ist dies der Fall, wird der Code sofort ausgesandt und die Tastatur kehrt zum Abtastprogramm zurück. Liegt kein aus dem Puffer auszusendender Code vor, wird sofort zu Schritt 31 des Ruhemodus gegangen. Bei Schritt 32 kann man erkennen, daß der Einzelchip sofort in den Be triebszustand zurückkehrt, wenn irgendeine Taste gedrückt wird oder irgendein Kommando vom Hauptcomputer an die Tastatur gegeben wird. Bei Schritt 29 kann man erkennen, daß das Programm zu Schritt 21 zurückkehrt, wenn während des Power- Down-Modus die Rücksetztaste gedrückt wird. Schritt 33 ist der Programmcode zum Senden des Codes. Wenn irgendein Code detek tiert wird, wird sofort zu Schritt 34 gesprungen, um diesen auszusenden, anderenfalls wird zu Schritt 35 gesprungen, um die nächste Leitung abzutasten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine verbesserte, einfache Hardwareschaltung und eine Tastaturfirmware-Verarbei tungstechnik bereitgestellt, die es einer Tastatur erlauben, ihren gegenwärtigen Status selbst zu überprüfen. Um Strom zu sparen, werden alle Abtastleitungen auf LOW gelegt, wenn die Tastatur nicht benutzt wird.

Claims

1. CMOS-Firmware-Verarbeitungsverfahren und dazugehörige Hardware eines Notebookcomputers zum Verringern des Stromverbrauchs mittels Zeitteilung, wobei die CMOS-Chips in den Ruhemodus und den Power-Down-Modus gehen können, wenn sie nicht benutzt werden, gekennzeichnet durch folgende Schritte des Firmware-Verarbeitungsverfahrens:

a) die Abtastleitungen werden nacheinander abgetastet, so daß eine volle Abtastperiode innerhalb von 8 ms voll ständig beendet wird;
b) es wird detektiert, ob irgendein Kommando vom Hauptcom puter an die Tastatur vorliegt, ist dies der Fall, wird das Kommando ausgeführt und dann zum Abtastprogramm zurückgekehrt, oder es wird geprüft, ob im Puffer irgendein zu sendenden Code vorliegt, wenn kein Komman do vom Hauptcomputer an die Tastatur vorliegt, dieser Code wird ausgesendet und dann zum Abtastprogramm zurückgekehrt, wenn kein aus dem Puffer auszusendender Code vorliegt, wird die nächste Leitung abgetastet;
c) wenn nach einer vollen Abtastperiode kein Code vor liegt, wird geprüft, ob alle Codes im Puffer ausgesen det worden sind, ist dies der Fall, werden alle Abtast leitungen auf LOW gelegt und so der Ruhemodus herbeige führt, liegen aber noch Codes im Puffer vor, wird eine volle Abtastperiode ausgeführt;
d) wenn alle Leitungen auf LOW gelegt sind, wird durch das Drücken irgendeiner Taste mittels Dioden ein Inter rupt-Signal an die CMOS-Chips gesendet, so daß diese vom Ruhemodus in den Betriebsmodus zurückkehren;
e) der CMOS-Chip befindet sich in dem Status "Enable Interrupt", so daß er automatisch vom Ruhemodus in den Betriebsmodus zurückkehren kann, wenn der Hauptcomputer ein Kommando an die Tastatur gibt;
f) die Firmware detektiert, ob die Tastaturabschaltleitung (Pull Low Disable Keyboard) nach einer vollen Abtastpe riode im Zustand LOW ist, ist dies der Fall, wird in den Power-Down-Modus gegangen;
g) die Tastatur kehrt in den Betriebsmodus zurück, wenn die Rücksetztaste gedrückt wird, und fährt dann mit dem Abtastvorgang fort.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugehörige Hardware aufweist:

a) 8 Dioden, die parallel mit jeder Reihe der Tastatur und mit einem externen Interrupt-Pin verbunden sind, so daß mittels der CMOS-Firmwaresteuerung der Stromverbrauch verringert werden kann;
b) eine Tastaturabschaltleitung (Pull Low Disable Keyboa rd), die am I/O (Input/Output) der Tastatur angeordnet ist, so daß durch die Steuerung der Firmware in den Power-Down-Modus gegangen werden kann;
c) eine im I/O der Tastatur angeordnete Rücksetzfunktions schaltung, die mittels Steuerung durch das Computersy stem die Tastatur vom Power-Down-Modus in den Betriebs modus zurückkehren läßt.