CN102065526B - 一种无线收发设备的省电工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用在无线通信领域的无线收发设备的省电工作方式，该工作方式通过使MCU在不工作时进入低功耗的休眠状态，所述无线模块在不工作时由MCU控制进入掉电或休眠状态来达到省电的目的。

Description

一种无线收发设备的省电工作方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种无线收发设备的省电工作方式。

背景技术

随着技术的飞速发展，无线通讯技术已经走入了各个领域，对于需要根据主控器的要求上传下载信息的无线收发设备已经得到了普遍的应用，比如说在数字教学过程中，教师在线出题、学生在线答题的工程中就用到了答题器，为了避免接入的复杂性和提高产品的实用性，在线答题器采用无线传输的方式，向接收终端上传学生的在线答题信息。然而，实时在线传输需要耗费大量的电能。答题器都是配发的，需要循环重复利用，而且可以在不同的学校和不同的班级轮流使用。如若采用充电的方式，按每套答题系统80个答题器考虑，一次性给这么多答题器充电也是一项庞大的工程，并且还要考虑在每个班级上课前，所有的答题器有足够的电量保证教学任务的顺利进行，但每个答题器的耗电情况各不相同，就是电量检查起来也很麻烦。另外，充电适配器也会使系统使用起来很繁杂。因此，现在市场上类似的产品多采用干电池为答题器供电，这就不得不考虑电池寿命问题。以录音笔为例，2节高容量7号电池只能连续使用5小时左右，更不用提纽扣电池。频繁更换电池不仅增加了设备的成本，而且电池对环境的污染问题更能引用人们的广泛关注。要知道，一颗纽扣电池漏电后可以污染60万升水，相当于一个人一生的饮水量。因此，应该设计一款节能环保型答题器，最大限度的延长电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够延长无线收发设备电源使用寿命的省电工作方式。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的无线收发设备的省电工作方式，所述的无线收发设备包括MCU、由所述MCU控制的无线模块，所述的MCU在不工作时进入低功耗的休眠状态，所述无线模块在不工作时由MCU控制进入掉电状态，所述MCU、无线模块的不工作时间由设置在所述的无线收发设备内、为所述MCU提供定时时钟的定时器控制。

优选的，所述的MCU在不工作时进入低功耗的休眠状态，所述无线模块在不工作时由MCU控制进入掉电状态通过如下方法实现：在所述的MCU内预先设置如下时间段：

时段A：无线收发设备进入短休眠状态等待再次启动搜索接收数据包的时间；

时段B：MCU唤醒无线模块所需的时间；

时段C：无线收发设备从主控制器接收一条信息所需的时间；

时段D：无线收发设备向主控制器发送一条信息所需的时间；

时段E：无线收发设备进入长休眠状态等待再次启动的时间；

当无线收发设备为了完成一个操作需要接收、发送数据时，按照以下步骤进行：

S1：所述的MCU进入工作状态，将所述定时器时间设定为时段B的时长，同时向无线模块发送唤醒指令后进入低功耗状态；

S2：当所述的定时器的时间到达后，所述的MCU进入工作状态，同时所述的无线模块已经启动，所述的MCU判断所述的无限模块是否接收到主控器发送的数据包：

如果有，则进行步骤S21，如果没有，则进行步骤S22，

S21：接收信息的步骤：MCU将定时器重载为时段C的时长，并进入低功耗的休眠状态，所述的无线模块接收主控器发送的数据包；在所述重载为时段C的时长的定时器的时间到达后，MCU回到工作状态对接收到的信息进行处理判断是否是有效信息，如果是且不需要返回信息给主控器，则本次操作成功，进行下一个操作；如果不是则进行

步骤S22；如果虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器，则进行发送数据包的步骤：

所述MCU生成返回信息并指令所述的无线模块发送，同时将定时器重载为时段D的时长，并进入低功耗的休眠状态，当所述重载为时段D的时长的定时器的时间到达时，所述无线模块完成返回信息的发送，所述MCU回到工作状态进行下一步操作：如果完成本次操作需要再次进行接收或者发送数据，则重复本步骤中接收数据包的步骤或者发送数据包的步骤，直到本次操作完成或失败；如果本次操作成功，则结束并等待进行下一个操作，如果本次操作失败，则进行步骤S22；

S22：将所述定时器重载为时段A的时长，使MCU进入低功耗的休眠状态，无线模块处于关闭状态，不耗电，当所述设定为时段A时长的定时器时间到达之后进行步骤S3；

S3：重复执行步骤S1、S2，直到本次操作成功，此时结束本次操作，或者直到达到一个设定的循环次数，此时将定时器重载为时段E的时长，所述MCU进入低功耗的休眠状态，无线模块处于关闭状态，不耗电，所述重载为时段E时长的定时器时间到达之后进行步骤S4；

S4：重复步骤S1至S3，直到本次操作完成后，进行下一个操作。

更优选的，所述的无线收发设备为无线答题器，所述的操作为握手操作，执行所述的步骤S1-S4进行握手操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU判断接收到的信息是否是握手信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进行所述虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器之后的步骤，直到无线链路建立，本次操作完成。

更优选的，所述的无线收发设备为无线答题器，所述的操作为进入答题阶段操作，执行所述的步骤S1-S4进行进入答题阶段的操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU判断接收到的信息是否是进入答题阶段的信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进入答题状态，本次操作完成。再优选的，所述答题状态的持续时间由主控器发送的进入答题阶段的信息中携带的时间标签确定，所述的无线答题器接收到主控器发送的带有时间标签的进入答题阶段的信息，在进入答题阶段的同时，读取所述时间标签的值并赋给所述的定时器，在定时器的时间到达之前，所述的所述MCU和无线模块一直处于工作状态。进一步优选的，在所述的答题状态，所述的无线答题器根据用户指令多次向主控器发送答题信息。

更优选的，所述的无线收发设备为无线答题器，所述的操作包括接收正确答案操作，执行所述的步骤S1-S4进行接收正确答案操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU判断接收到的信息是否是正确答案信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进行所述虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器之后的步骤。

更优选的，所述的无线收发设备为无线答题器，所述的操作包括握手操作、进入答题阶段操作、接收正确答案操作，所述的MCU内设置有三种属性参数：属性a代表握手操作信息，属性b代表进入答题阶段操作信息及答题信息，属性c代表正确答案信息，三种状态信息：握手状态、答题状态、接收正确答案状态；

所述的无线收发器首先进入握手状态，执行步骤S1-S4，进行握手操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU根据接收到的信息中携带的属性参数判断接收到的信息是否是握手信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进行所述虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器之后的步骤，直到握手操作操作完成；

继续执行步骤S1-S4，进行进入答题阶段操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU根据信息携带的属性参数判断接收到的信息是否是进入答题阶段的信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进入答题状态，本次操作完成；

所述答题状态的持续时间由主控器发送的进入答题阶段的信息中携带的时间标签确定，所述的无线答题器接收到主控器发送的带有时间标签的进入答题阶段的信息，在进入答题阶段的同时，读取所述时间标签的值并赋给所述的定时器，在定时器的时间到达之前，所述的所述MCU和无线模块一直处于工作状态，在所述的答题状态，所述的无线答题器根据用户指令多次向主控器发送答题信息；

所述的答题状态结束之后，执行步骤S1-S4，进行接收正确答案的步骤；在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU判断接收到的信息是否是正确答案信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进行所述虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器之后的步骤。

更优选的，所述时段A的时长为500ms和/或所述时段B的时长为1.5ms和/或所述时段C的时长为0.571905ms和/或所述时段D的时长为0.335693ms和/或所述时段E的时长为16s。

本发明的有益效果如下：

本发明的无线收发设备的省电工作方式中最耗电无线模块只有在接收和发送的0.571904ms和0.335693ms时间段内耗电，其他状态要么处于1.5ms的启动期低功耗状态，要么处于不耗电的关闭状态。而MCU大多数都处于休眠的低功耗状态，很少时候与无线模块处于工作时的工作状态。按每台无线答题器每天连续工作8小时，每道题重复答4次，MCU每天执行2000条指令计算，一颗最普通的100mhs的纽扣电池可以供无线答题器工作约310天。本发明的省电工作方式应用到互动教学活动中可以使其供电电池具有更长的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的省电工作模式应用的无线答题器的硬件结构；

图2为本发明的省电工作方式的一个实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和在无线答题器上的具体应用对本发明的技术方案进一步进行阐述。

参见附图1，为本发明的省电工作方式应用的无线答题器的基本硬件结构，该无线答题器采用MCU控制无线模块的方式进行信息的发送和接收。

根据本发明的省电工作方式，该无答题器主要工作就是待机、接收信息与发送信息，主要包括如下工作流程：

待机阶段：无线答题器一直都处于低功耗的待机状态，并且需要每隔一段时间开启无线接收一次并确定是否收到主控器发过来的信息；

握手阶段：无线答题器接收主控制器发送的握手信号，并响应，建立无线链路；

答题阶段：操作者按照题目类型选择答案，无线答题器将答案上传至主控制器，再通过主控制器上传至PC机；

接收正确答案阶段：答题时间结束后，主控制器将正确答案发给答题器，答题器接收并响应；

答题完毕，进入待机阶段：完成答题操作流程，主控器关闭，无线答题器待机，具体如下：

具体的，在本发明应用的无线答题器内共设置到5个定时时间段、3工作状态和3个信息属性，定时时间段和工作状态的判断都是由烧入到MCU的嵌入式软件控制完成的：

5个时间段

时段A：时长0.5s或500ms，设备启动唤醒MCU或设备在短循环范围内搜索接收数据包等待时间，该时间段内MCU进入低功耗状态，无线模块处于关闭状态，不耗电；

时段B：时长1.5毫秒(ms)，MCU唤醒无线模块，无线模块从掉电状态变为待机状态，此时MCU进入1.5ms的低功耗的休眠状态；

时段C：时长0.571905ms，无线答题器从主控制器接收一条信息的时间；

时段D：时长0.335693ms，无线答题器向主控制器发送一条信息的时间；

时段E：时长16s，无线答题器进入长休眠状态，该时间段内MCU进入低功耗状态，无线模块关闭不耗电

3个工作状态

状态1：接收握手信息状态，建立无线通信链路；

状态2：答题状态，接收答题信息，作答答案；

状态3：接收正确答案，并响应；

3个信息属性

属性a：握手信息

属性b：答题信息

属性c：正确答案信息

答题器完整的省电工作流程如下：

1、无线答题器开机唤醒MCU需要500ms时间，之后答题器开始工作；

2、MCU通知无线模块启动，无线模块启动需要1.5ms(时段B的时长)，在这1.5ms的启动时间内，MCU进入休眠状态，低功耗，无线模块启动后，接收主控器发送的数据包，此1.5ms的时间由定时器控制；

3、首先进入握手信号接收状态1，1.5ms过后，MCU回到工作状态判断是否有接收到的数据包，若有数据包来，则重新设定定时器的时值为0.571904ms(接收一次的时间)；若无，则MCU和无线模块都进入500ms休眠状态，此时无线模块关闭不耗电；经过500ms后，从新进行一次启动和接收握手信号的过程，每次循环都要MCU都进入1.5ms的休眠期；假如循环20次，即10s钟后，系统仍然没有接收到任何握手信息，则系统进入16s的长休眠状态，即MCU进入低功耗状态，无线模块关闭内不耗电；16秒后，系统从新启动，再次进入MCU 1.5ms唤醒无线模块，接收握手信息的进程，直到接收到握手信号。答题器在16s的长休眠阶段，可以通过人为操作遥控器(触碰任一按键)，唤醒MCU，进行无线模块的启动，进入信息接收状态。具体参见附图2。

4、0.571905ms后，无线答题器收到主控器的信息，判断该信息的信息状态是否为a，是则无线答题器向主控制器发送应答信息，0.335693ms后，信息发送成功，主控器再发送一条状态为a的确认信息给答题器，双方握手完成，建立了无线通信链路。

5、无线答题器与主控器完成握手，MCU再次唤醒无线通信模块，准备接收答题信息，判断是否有接收到数据包，为真则将定时器值重载为0.571904ms(接收一次的时间)，然后判断是否为答题信息，若是，中间操作者选择答案答题；若没有数据包，则定时值仍未0.5s，MCU块进入低功耗休眠期，和无线模关闭，此时不耗电。500ms后MCU唤醒无线模块后，继续接收置位信号，中间判断是否循环20次(cnt＝＝20)，如果是则定时器值等于16s定时，MCU进入长休眠期，无线模块关闭。16秒后，cnt＝0，重新循环，直到接收到答题信息。具体流程与步骤3类似。

6、无线答题器一旦接收到答题信息，此时信息属性为b，无线答题器进入答题状态，操作者通过按键选择题目答案，并选择发送按钮，无线答题器通过无线通信链路发送信息状态为b的答案信息到主控器，主控器通过判断信息状态是否为b来接收答案。在主控制器规定的答题时间内，无线答题器一直处于答题状态2，在此状态内，MCU和无线模块一直处于开启耗电状态，操作者可以重新作答已达到修改该案的目的。系统在答题时间内，选择最后一次作答答案为最终答案。主控制器每收到一个作答答案，都给无线模块回复一个信息状态为b的应答信息。

7、答题结束后，进入接收正确答案状态3。MCU唤醒无线模块(中间1.5ms唤醒期)，判断是否有数据包，若有，则定时器值重载为0.571904ms(接收一次的时间)，接收完毕后判断该数据包是否为信息属性为3的正确答案信息，若是则定时器为0.335693ms，应答正确答案信息。若无，则定时值仍为0.5s，MCU进入休眠期，无线模块关闭不耗电。500ms，后MCU唤醒无线模块后(1.5ms唤醒期)，继续接收正确答案信息，中间判断是否循环20次(cnt＝＝20)，如果是则定时器值等于16s定时，MCU和无线模块进入长休眠期。16秒后，cnt＝0，继续接收正确答案，直到收到为止。

8、无线答题器向主控器发送信息属性为3的正确答案应答信息，0.335693ms后，信息发送成功，主控器恢复应答信息，答题过程完毕。

若继续答题，重复步骤1～8，否则答题器进入低功耗休眠状态。

上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的构思下所作的修改都在本发明的等效的置换方式，亦都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.无线收发设备的省电工作方法，所述的无线收发设备包括MCU、由所述MCU控制的无线模块，其特征在于：所述的MCU在不工作时进入低功耗的休眠状态，所述无线模块在不工作时由MCU控制进入掉电状态，所述MCU、无线模块的不工作时间由设置在所述的无线收发设备内、为所述MCU提供定时时钟的定时器控制；

所述的MCU在不工作时进入低功耗的休眠状态，所述无线模块在不工作时由MCU控制进入掉电状态通过如下方法实现：在所述的MCU内预先设置如下时间段：

时段A：无线收发设备进入短休眠状态等待再次启动搜索接收数据包的时间；

时段B：MCU唤醒无线模块所需的时间；

时段C：无线收发设备从主控制器接收一条信息所需的时间；

时段D：无线收发设备向主控制器发送一条信息所需的时间；

时段E：无线收发设备进入长休眠状态等待再次启动的时间；

当无线收发设备为了完成一个操作需要接收、发送数据时，按照以下步骤进行：

S1：所述的MCU进入工作状态，将所述定时器时间设定为时段B的时长，同时向无线模块发送唤醒指令后进入低功耗状态；

S2：当所述的定时器的时间到达后，所述的MCU进入工作状态，同时所述的无线模块已经启动，所述的MCU判断所述的无线模块是否接收到主控器发送的数据包：

如果有，则进行步骤S21，如果没有，则进行步骤S22，

S21：接收信息的步骤：MCU将定时器重载为时段C的时长，并进入低功耗的休眠状态，所述的无线模块接收主控器发送的数据包；在所述重载为时段C的时长的定时器的时间到达后，MCU回到工作状态对接收到的信息进行处理判断是否是有效信息，如果是且不需要返回信息给主控器，则本次操作成功，进行下一个操作；如果不是则进行步骤S22；如果虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器，则进行发送数据包的步骤：

所述MCU生成返回信息并指令所述的无线模块发送，同时将定时器重载为时段D的时长，并进入低功耗的休眠状态，当所述重载为时段D的时长的定时器的时间到达时，所述无线模块完成返回信息的发送，所述MCU回到工作状态进行下一步操作：如果完成本次操作需要再次进行接收或者发送数据，则重复本步骤中接收数据包的步骤或者发送数据包的步骤，直到本次操作完成或失败；如果本次操作成功，则结束并等待进行下一个操作，如果本次操作失败，则进行步骤S22；

S22：将所述定时器重载为时段A的时长，使MCU进入低功耗的休眠状态，无线模块处于关闭状态，不耗电，当所述设定为时段A时长的定时器时间到达之后进行步骤S3；

S3：重复执行步骤S1、S2，直到本次操作成功，此时结束本次操作，或者直到达到一个设定的循环次数，此时将定时器重载为时段E的时长，所述MCU进入低功耗的休眠状态，无线模块处于关闭状态，不耗电，所述重载为时段E时长的定时器时间到达之后进行步骤S4；

S4：重复步骤S1至S3，直到本次操作完成后，进行下一个操作。

2.根据权利要求1所述的省电工作方法，其特征在于：所述的无线收发设备为无线答题器，所述的操作为握手操作，执行所述的步骤S1-S4进行握手操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU判断接收到的信息是否是握手信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进行所述虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器之后的步骤，直到无线链路建立，本次操作完成。

3.根据权利要求1所述的省电工作方法，其特征在于：所述的无线收发设备为无线答题器，所述的操作为进入答题阶段操作，执行所述的步骤S1-S4进行进入答题阶段的操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU判断接收到的信息是否是进入答题阶段的信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进入答题状态，本次操作完成。

4.根据权利要求3所述的省电工作方法，其特征在于：所述答题状态的持续时间由主控器发送的进入答题阶段的信息中携带的时间标签确定，所述的无线答题器接收到主控器发送的带有时间标签的进入答题阶段的信息，在进入答题阶段的同时，读取所述时间标签的值并赋给所述的定时器，在定时器的时间到达之前，所述MCU和无线模块一直处于工作状态。

5.根据权利要求4所述的省电工作方法，其特在于：在所述的答题状态，所述的无线答题器根据用户指令多次向主控器发送答题信息。

6.根据权利要求1所述的省电工作方法，其特征在于：所述的无线收发设备为无线答题器，所述的操作包括接收正确答案操作，执行所述的步骤S1-S4进行接收正确答案操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU判断接收到的信息是否是正确答案信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进行所述虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器之后的步骤。

7.根据权利要求1所述的省电工作方法，其特征在于：所述的无线收发设备为无线答题器，所述的操作包括握手操作、进入答题阶段操作、接收正确答案操作，所述的MCU内设置有三种属性参数：属性a代表握手操作信息，属性b代表进入答题阶段操作信息及答题信息，属性c代表正确答案信息，三种状态信息：握手状态、答题状态、接收正确答案状态；

所述的无线收发器首先进入握手状态，执行步骤S1-S4，进行握手操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU根据接收到的信息中携带的属性参数判断接收到的信息是否是握手信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进行所述虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器之后的步骤，直到握手操作操作完成；

继续执行步骤S1-S4，进行进入答题阶段操作，在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU根据信息携带的属性参数判断接收到的信息是否是进入答题阶段的信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进入答题状态，本次操作完成；

所述答题状态的持续时间由主控器发送的进入答题阶段的信息中携带的时间标签确定，所述的无线答题器接收到主控器发送的带有时间标签的进入答题阶段的信息，在进入答题阶段的同时，读取所述时间标签的值并赋给所述的定时器，在定时器的时间到达之前，所述MCU和无线模块一直处于工作状态，在所述的答题状态，所述的无线答题器根据用户指令多次向主控器发送答题信息；

所述的答题状态结束之后，执行步骤S1-S4，进行接收正确答案的步骤；在所述的步骤S2中所述接收信息的步骤完成后，所述的MCU判断接收到的信息是否是正确答案信息，如果不是，则继续进行下面的步骤，如果是则进行所述虽然是需要的信息但要完成操作需要返回信息给主控器之后的步骤。

8.根据权利要求1-7任一所述的省电工作方法，其特征在于：所述时段A的时长为500ms和/或所述时段B的时长为1.5ms和/或所述时段C的时长为0.571905ms和/或所述时段D的时长为0.335693ms和/或所述时段E的时长为16s。

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