基于超低功耗無(wú)線(xiàn)芯片SX1212的無(wú)線(xiàn)數傳模塊設計

　　圖二：發(fā)射處于模式2狀態(tài)，接收處于模式3狀態(tài)示意圖

　　休眠模式是通過(guò)用軟件方式實(shí)現的，這樣休眠時(shí)系統的接口均保持相應的電平，并且能快速切換各種狀態(tài)，由于MCU主時(shí)鐘是通過(guò)RC振蕩器產(chǎn)生的，起振時(shí)間僅僅需要4uS, 實(shí)測從休眠至喚醒加上喚醒初始化的時(shí)間僅僅需要20uS，這意味模塊在休眠狀態(tài)時(shí)，置低SET_A腳后20uS就可以通過(guò)UART口輸入數據至模塊。這里我們設計了系統在接收或發(fā)送過(guò)程中，即使設置工作在模式3或4，模塊也要將接收或發(fā)送過(guò)程執行完畢再進(jìn)入省電模式或休眠模式，其中在接收或發(fā)送過(guò)程中AUX腳將被置低。利用這個(gè)特點(diǎn)，當模塊處于模式3或模塊4狀態(tài)，下位機用戶(hù)在置低SET_A腳使模塊喚醒并輸入數據后，若需休眠可立刻置高SET_A腳，而不必等到模塊將數據無(wú)線(xiàn)發(fā)送完畢，模塊在數據發(fā)送結束后會(huì )自動(dòng)檢測SET_A腳，如為高則進(jìn)入休眠，數據是否發(fā)送結束用戶(hù)可以通過(guò)查詢(xún)AUX腳獲得。

　　圖三：模塊與下位機的連接圖

　　在電池供電的電路中，正?？蓪哪K(如水氣表)設置在模式3上，當主模塊(如采集器或收抄機)在模式2下發(fā)送數據，從模塊喚醒后接收數據，完成后利用AUX腳將下位機MCU喚醒，再將數據輸出，MCU接收到數據后，可將從模塊切換至模式1，應答主模塊.如主模塊收到應答后也可被切換至模式1,這時(shí)主從模塊均處于正常模式下，可以實(shí)現高速數據傳輸。如主模塊收到應答后，后續無(wú)數據交換可將從機再次切換至模式3處于省電模式下，等待下一次的喚醒，而主模塊可以切換至模式4休眠狀態(tài)。

　　因為省電是通過(guò)周期性喚醒休眠再喚醒實(shí)現的，所以在省電模式下的功耗與喚醒周期和每次喚醒搜索前導碼的時(shí)間(t w)，以及休眠的靜態(tài)功耗有關(guān)。喚醒周期用戶(hù)可以在線(xiàn)設置范圍是50ms至5s. 每次搜索前導碼時(shí)間與射頻傳輸的速率有關(guān)，射頻傳輸的速率也是可設的，在10Kbps速率的速率下喚醒搜索前導碼時(shí)間平均約為4.5ms.

　　在省電模式下電池的使用壽命可以通過(guò)以下公式算出：

　　使用壽命 =

　　例如：電池是 3.6V/3.6A ER18505鋰亞電池，模塊包括MCU接收電流為3.2mA，休眠電流1.5uA.射頻傳輸速率10Kbps,喚醒周期為1SEC,那么電池使用壽命是：

　　考慮到電池的自放電,不同電流下的容量差異，溫度以及客戶(hù)端MCU的休眠功耗和每月幾次的使用，1節3.6V/3.6A ER18505鋰亞電池正常情況下有超過(guò)10年的使用壽命。

　　省電模式的工作方式非常適合水氣熱表，集裝箱信息管理，數據采集系統等使用不是太頻繁但要求用電池長(cháng)期工作的場(chǎng)合。

　　總結

　　在一些無(wú)線(xiàn)收發(fā)的應用中，如需電池供電，又要長(cháng)期處于接收狀態(tài)已保證實(shí)時(shí)響應，只有用定時(shí)喚醒接收的方式。在電池容量不變的情況下，若想延長(cháng)工作時(shí)間，只能降低占空比和提高無(wú)線(xiàn)收發(fā)速率。但是降低占空比會(huì )直接影響到響應實(shí)時(shí)性，而無(wú)線(xiàn)接收每提高一倍的速率靈敏度一般會(huì )下降2-3dBm, .直接影響到通訊距離，現在市場(chǎng)上常見(jiàn)的單芯片無(wú)線(xiàn)IC接收電流一般都有15-20mA ,如應用于像無(wú)線(xiàn)水汽表需要電池工作6-10年的系統，各種參數像距離，工作壽命，響應時(shí)間很難取舍。而SEMTECH推出的SX1212創(chuàng )新的將電流降低到2.6mA,同時(shí)接收靈敏度，抗干擾，鄰道選擇性等指標仍然具有較高的指標。

　　目前這基于SX1212的無(wú)線(xiàn)模塊已有深圳市安美通有限公司開(kāi)發(fā)完成，并成功應用于無(wú)線(xiàn)水氣表的采集，實(shí)測在開(kāi)闊地無(wú)線(xiàn)設置在10Kbps下距離約有450米，2Kbps下距離約有600米，1SEC打開(kāi)一次的情況下，用手抄機不到2SEC即可完成一次水氣表數據采集，若與采集器配合可以實(shí)現全自動(dòng)抄表，手抄機如再加上GPS即可實(shí)現無(wú)需人工輸入命令，自動(dòng)發(fā)現周邊的水氣表從而進(jìn)一步提高抄表速度。而相比傳統的人工抄表每人每月只能抄3-4K住戶(hù)，并且燃氣表大多還要在晚上上門(mén)抄表，大大的提高了效率。