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用超低功耗无线芯片SX1212设计的无线数传模块
来源:本站整理  作者:佚名  2011-02-08 16:08:34



      休眠模式是通过用软件方式实现的,这样休眠时系统的接口均保持相应的电平,并且能快速切换各种状态,由于MCU主时钟是通过RC振荡器产生的,起振时间仅仅需要4uS,  实测从休眠至唤醒加上唤醒初始化的时间仅仅需要20uS,这意味模块在休眠状态时,置低SET_A脚后20uS就可以通过UART口输入数据至模块。这里我们设计了系统在接收或发送过程中,即使设置工作在模式3或4,模块也要将接收或发送过程执行完毕再进入省电模式或休眠模式,其中在接收或发送过程中AUX脚将被置低。利用这个特点,当模块处于模式3或模块4状态,下位机用户在置低SET_A脚使模块唤醒并输入数据后,若需休眠可立刻置高SET_A脚,而不必等到模块将数据无线发送完毕,模块在数据发送结束后会自动检测SET_A脚,如为高则进入休眠,数据是否发送结束用户可以通过查询AUX脚获得。

  在电池供电的电路中,正常可将从模块(如水气表)设置在模式3上,当主模块(如采集器或收抄机)在模式2下发送数据,从模块唤醒后接收数据,完成后利用AUX脚将下位机MCU唤醒,再将数据输出,MCU接收到数据后,可将从模块切换至模式1,应答主模块。如主模块收到应答后也可被切换至模式1,这时主从模块均处于正常模式下,可以实现高速数据传输。如主模块收到应答后,后续无数据交换可将从机再次切换至模式3处于省电模式下,等待下一次的唤醒,而主模块可以切换至模式4休眠状态。

  因为省电是通过周期性唤醒休眠再唤醒实现的,所以在省电模式下的功耗与唤醒周期和每次唤醒搜索前导码的时间(tw),以及休眠的静态功耗有关。唤醒周期用户可以在线设置范围是50ms至5s.每次搜索前导码时间与射频传输的速率有关,射频传输的速率也是可设的,在10Kbps速率的速率下唤醒搜索前导码时间平均约为4.5ms.

  在省电模式下电池的使用寿命可以通过以下公式算出:

  使用寿命=

  例如:电池是3.6V/3.6AER18505锂亚电池,模块包括MCU接收电流为3.2mA,休眠电流1.5uA.射频传输速率10Kbps,唤醒周期为1SEC,那么电池使用寿命是:

  考虑到电池的自放电,不同电流下的容量差异,温度以及客户端MCU的休眠功耗和每月几次的使用,1节3.6V/3.6AER18505锂亚电池正常情况下有超过10年的使用寿命。

  省电模式的工作方式非常适合水气热表,集装箱信息管理,数据采集系统等使用不是太频繁但要求用电池长期工作的场合。

  总结  
  
  在一些无线收发的应用中,如需电池供电,又要长期处于接收状态已保证实时响应,只有用定时唤醒接收的方式。在电池容量不变的情况下,若想延长工作时间,只能降低占空比和提高无线收发速率。但是降低占空比会直接影响到响应实时性,而无线接收每提高一倍的速率灵敏度一般会下降2-3dBm,.直接影响到通讯距离,现在市场上常见的单芯片无线IC接收电流一般都有15-20mA,如应用于像无线水汽表需要电池工作6-10年的系统,各种参数像距离,工作寿命,响应时间很难取舍。而SEMTECH推出的SX1212创新的将电流降低到2.6mA,同时接收灵敏度,抗干扰,邻道选择性等指标仍然具有较高的指标。

  目前这基于SX1212的无线模块已有深圳市安美通有限公司开发完成,并成功应用于无线水气表的采集,实测在开阔地无线设置在10Kbps下距离约有450米,2Kbps下距离约有600米,1SEC打开一次的情况下,用手抄机不到2SEC即可完成一次水气表数据采集,若与采集器配合可以实现全自动抄表,手抄机如再加上GPS即可实现无需人工输入命令,自动发现周边的水气表从而进一步提高抄表速度。而相比传统的人工抄表每人每月只能抄3-4K住户,并且燃气表大多还要在晚上上门抄表,大大的提高了效率。

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