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无线通信技术处理技术研究论文(第2页)

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  二、可中断休眠唤醒。

  可中断休眠唤醒与周期性的休眠唤醒具有明显的不同,其中周期性的休眠唤醒采用定时休眠与定时唤醒的方式,其时间相对固定,对于需要双向人机交互的系统而言,其显得极不便利。而可中断休眠唤醒可通过外部事件来临时将设备从休眠状态中唤醒,外部事件可以是运动信息、无线激活信号、机械触发也可是外部自然的因素等。可穿戴设备集成传感器、无线通信电路等硬件电路,由于体积限制只能采用小容量电池,其佩带在人体身上,与人的交互频繁密切,即使采用低功耗器件,若是长时间工作,电能也将在数小时内耗完,故可穿戴设备对低功耗处理要求更为严格,因此低功耗处理除了选用低功耗器件外,使用可中断休眠唤醒的方式对于智能硬件尤其是智能穿戴设备而言尤为重要,可中断休眠时序图,T1、T6是设备处于工作中的耗能情况,T2时间是设备完成一次处理后将无线通信电路、传感器电路关闭使其进入浅睡眠状态;T0、T3、T5是设备进入深度睡眠的状态;设备只要空闲就进入休眠状态,当用户需要使用设备时可以通过唤醒电路随时唤醒,如进入充电模式时可在T3时刻唤醒设备进入浅睡眠状态;或者在任意时刻通过运动或者无线的方式唤醒设备进入工作状态。

  这种中断唤醒方式使得设备绝大部分时间处于休眠状态,用户可以按需的方式激活设备,并实现双向无线通信,实现灵活人机交互与控制,同时做到更省电;可中断休眠唤醒状态转移图可将穿戴设备分的工作状态归为工作状态L0、浅休眠状态L1、深度休眠状态L2等三个等级。其中设备处于工作状态L0时,为设备工作状态其最耗电,此时无线电路开启可以正常通信;处理完数据可穿戴设备可以通过休眠处理进入低功耗的L1状态,此时设备上大部分的外设都处于关闭状,如无线通信模块,此时设备功耗下降到数毫安内;在工作状态L0时,用户也可以强制让设备进入L2深度休眠状态,此时外设全关断,MCU处于深度休眠状态,此时电流下降到几十微安以内;若长时间处于浅休眠L1状态时,系统将自动进入L2状态;此时可通外部唤醒事件将设备从L1、L2状态快速唤醒至L0状态。

  三、低功耗软件设计。

  可中断休眠唤醒方法在软件处理上通过实时监测设备状态,并判断当前设备所处的状态,针对不同的状态,采用不同的低功耗处理方法;如图5是软件处理程图,智能设备在完成数据处理与上报等交互工作后,将关闭无线通信电路进入浅睡眠状态,此时启动计时功能等待外部的触发,若长时间无其他操作或者唤醒事件,智能设备则进入深度休眠状态的超低功耗状态;而处于浅休睡眠与深度休眠状态下的设备均可以由外界唤醒信号唤醒进入到正常的工作状态。

  四、实验分析。

  本文中所采用的中断休眠唤醒方法,已经应用于一款无线双向控制的智能穿戴设备中,其硬件环境如下,主控芯片STM8S003,2.4G无线通信芯片XN297L,电池800mAh,用户一天累计使用该设备工作使用1小时。通过实验过得到结果如表2.T3T5T6T2T4T1时间:t电流:mAT0图3可中断休眠时间图休眠1休眠3休眠2唤醒唤醒唤醒深休眠L2浅休眠L1工作L0可中断休眠唤醒状态转移图唤醒唤醒是否数据处理关无线电路等进入浅睡眠由表2的实验数据可以得出,设备分别工作在定时休眠与可中断休眠模式下无论是工作电流还是休眠电流都相差不大,可以认为是由电流表读数跳动造成误差,因此可以认为它们的工作电流与休眠电流是相同的。

  通过计算可得可中断休眠方式除了工作1小时外,期间没有收到唤醒后全在休眠。而定时休眠除了工作的1小时外,在24小时里又累积工作了2.1小时,因此以800mAh容量的电池计算,采用定时休眠的方法每天耗电68.8mAH,可以续航11.7天。而采用可中断休眠的方法每天耗电23.9mAH,可以续航33天的时间。若是定时休眠的方法想延长待机时长,则需要增长定时周期,这势必造成用户体验性变差。可见采用可中断休眠的方法在长时间待机方面具有定时休眠方法不可比拟的优势。

  五、结论。

  本文重点介绍集成无线通信技术的智能硬件的休眠唤醒方法,通过分析现有的定时休眠唤醒技术的特点,提出了可中断的休眠唤醒方法,并通过产品验证了可中断的休眠唤醒方法在智能硬件尤其是可穿戴设备中可大幅提高电池续航的时间,同时在可中断休眠的过程中并没有影响用户对设备的控制,在不降低用户体验的前提下使产品整体功耗下降。

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