礦用低功耗Wi―Fi移動(dòng)終端設計

Wi—Fi移動(dòng)終端的軟件架構主要包括硬件接口驅動(dòng)層、任務(wù)調度抽象層和應用層這3層。主機控制器在軟件底層通過(guò)RN171 Wi—Fi模組所提供的SPI，UART和GPIO硬件接口對Wi—Fi模組進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)控制操作以及Wi—Fi數據的傳輸。
在硬件接口驅動(dòng)層，主機主要完成SPI、UART和GPIO外設的驅動(dòng)程序設計，這3個(gè)外設程序設計都是通過(guò)中斷方式對外設接口進(jìn)行數據訪(fǎng)問(wèn)，減少了主控制器的等待時(shí)間，提高了執行效率。
在任務(wù)調度層，通過(guò)硬件接口驅動(dòng)層的外設驅動(dòng)程序接口，在程序后臺建立了4個(gè)調度任務(wù)，分別處理Wi—Fi數據的收發(fā)和基于低功耗要求的睡眠任務(wù)，以及人機交互等一些輔助功能，并向應用層提供相應的任務(wù)接口。主機的后臺程序通過(guò)輪詢(xún)方式監測任務(wù)的發(fā)生并進(jìn)行相應的處理，處理內容包括任務(wù)結構體和數據幀結構體的初始化、任務(wù)的分配和管理、內存管理、任務(wù)時(shí)間片分配等。
在本終端軟件的應用層，依據任務(wù)調度層提供的相應軟件接口，可以進(jìn)行多種數據應用和電源管理應用設計。由于RN171支持IEEE802． 11b／g協(xié)議標準，提供高達54MHz的數據傳輸帶寬，并能獲取其所在A(yíng)P(接入點(diǎn))的AP MAC地址、RSSI(接收信號強度)等Wi—Fi網(wǎng)絡(luò )信息，因此，本終端可以實(shí)現Wi—Fi終端的區域定位、監測監控、多媒體流(語(yǔ)音、視頻)數據傳輸等數據業(yè)務(wù)應用功能。
2．2 建立連接
Wi—Fi模組RN171有兩種建立連接的方式：一是連接固定SSID的AP；二是搜索接收范圍內的所有AP，優(yōu)先連接RSSI強度高的AP。當成功連接AP后，會(huì )通過(guò)Wi—Fi模組Flash中存儲的阿絡(luò )設置信息進(jìn)行設置，建立連接的設置信息包括服務(wù)器IP地址(Remote IP)、服務(wù)器端口號(Remo te Port)、網(wǎng)關(guān)IP地址、靜態(tài)IP方式／DHCP服務(wù)器IP自動(dòng)分配、終端自身1P地址、終端端口號、TCP／UDP通信協(xié)議承載。
2．3 數據通信
Wi—Fi模組RN171根據設置的TCP／UDP通信協(xié)議進(jìn)行數據通信，通過(guò)其內置的32位SPARC處理器來(lái)執行。只有當接收到有效的數據包時(shí)，才會(huì )通過(guò)UART接口把數據傳送給主機，觸發(fā)主機的接收功能。當有數據發(fā)送時(shí)，主機通過(guò)UART接口把數據傳送給Wi—Fi模組，Wi—Fi模組會(huì )根據數據的承載協(xié)議按照設置的通信參數把數據發(fā)送出去。
2．4 低功耗軟件設計
根據移動(dòng)終端的具體運用場(chǎng)合，在軟件設計上定義了連續工作模式(AetiveMode)、間歇性工作模式(Run_Intermitent Mode)，以及深度睡眠模式(Deepsleep Mode)3種模式，3種模式之間可以根據應用需求相互轉換。連續工作模式時(shí)，低功耗電源管理關(guān)閉，主控芯片、Wi—Fi模組，以及輔助功能芯片都處于正常運行狀態(tài)，終端的功耗達到最大值。當需要傳輸多媒體流數據時(shí)，通信過(guò)程中數據不能間斷，移動(dòng)終端就處于連續工作模式以滿(mǎn)足應用需求，當通信任務(wù)完成后，終端就進(jìn)入深度睡眠模式以節省功耗，并通過(guò)按鍵的外部中斷來(lái)喚醒主控制器以發(fā)起多媒體流的通信任務(wù)。間歇性工作模式時(shí)，主機通過(guò)定時(shí)器外設控制Wi—Fi模組在一個(gè)固定時(shí)間內發(fā)送／接收數據，剩余的大部分時(shí)間，終端上的所有芯片都處于低功耗的睡眠模式。主控制器在低頻率(32 kHz)下進(jìn)入掉電模式，通過(guò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘自動(dòng)喚醒，然后由主機喚醒Wi—Fi模組和其他功能模塊。在完成周期性數據通信的同時(shí)，最大程度地降低終端功耗。對于類(lèi)似于定位系統應用這種通信數據量少且只需要周期性觸發(fā)通信的應用場(chǎng)合，Wi—Fi終端應切換為這種工作模式，以降低功耗。