CN103729995A - 具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备及其唤醒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备及其唤醒方法，所述设备包括控制芯片，所述控制芯片内部设有与CPU处理器双向连接的能够间隔时间唤醒控制芯片的RTCC模块：所述无线远传抄表设备还包括与控制芯片双向连接的可触发唤醒的单元电路。本发明所述的无线远传抄表设备平时都是处于休眠状态，只有在接收到外界设备的唤醒信号后才唤醒本设备工作，因此不仅能大大降低设备的功耗，而且能大大提高电池的使用寿命，此外还能方便用户对设备参数的设置和操作，提高设备使用的灵活性。

Description

具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备及其唤醒方法
技术领域
本发明涉及一种无线远传抄表领域，特别涉及一种具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备及其唤醒方法。
背景技术
目前在无线远传抄表领域，由于设备受环境的制约无法实现外接直流电，因此大部份无线远传抄表设备均采用一次性锂电池供电，且使用年限在3年以上，因此这些设备对功耗相当的敏感，通常休眠待机电流都是uA级别的，所以这些设备只在特定的时间段唤醒工作，处理完继续休眠，然而这些设备在使用过程中经常需要对其参数进行设置和操作，在设置和操作的时候如果一直处于休眠状态，那么将无法操作；而如果设备一直处于唤醒状态，硬件的功耗将大大的增加，电池的寿命将骤减，无法实现设备长期运行；而如果只能在设备特定唤醒时间进行设置和操作，将大大降低设备灵活性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备及其唤醒方法，本发明所述的无线远传抄表设备平时都是处于休眠状态，只有在接收到外界设备的唤醒信号后才唤醒本设备工作，因此不仅能大大降低设备的功耗，而且能大大提高电池的使用寿命，此外还能方便用户对设备参数的设置和操作，提高设备使用的灵活性。
本发明是这样实现的：一种具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备，它包括控制芯片，所述控制芯片内部设有与CPU处理器双向连接的能够间隔时间唤醒控制芯片的RTCC（实时时钟／日历）模块：所述无线远传抄表设备还包括与控制芯片双向连接以执行以下功能的可触发唤醒的单元电路：当控制芯片被RTCC（实时时钟／日历）模块唤醒后，控制芯片判断唤醒间隔时间是否达到设定时间；如果时间未达到，控制芯片控制无线远传抄表设备继续休眠；如果时间已达到，控制芯片初始化可触发唤醒的单元电路使其进入检测模式；当可触发唤醒的单元电路检测到有相应的唤醒信号后传递给控制芯片，控制芯片控制无线远传抄表设备进入运行模式；当可触发唤醒的单元电路没有检测到唤醒信号，控制芯片控制无线远传抄表设备自动进入休眠。
进一步优化方案为：所述可触发唤醒的单元电路为红外接收发送电路、无线单元电路、机械按键单元电路、触摸按键单元电路和传感器中的一种或任意组合。
进一步优化方案为：所述红外接收发送电路包括红外接收电源控制电路、红外接收电路和红外发送电路，红外接收电源控制电路通过输入输出端口与控制芯片连接，红外接收电路通过接收数据的引脚与控制芯片连接，红外发送电路通过发送数据的引脚与控制芯片连接。
进一步优化方案为：所述触摸按键单元电路为ATA2538触摸芯片的单元电路，触摸按键单元电路用I2C总线与控制芯片连接。
进一步优化方案为：所述传感器通过中断口与控制芯片连接以执行以下功能：当外接设备有能触发该传感器的物体靠近无线远传抄表设备时，传感器输出变化电平使控制芯片被中断唤醒。
进一步优化方案为：所述RTCC模块唤醒控制芯片一次的间隔时间为5秒以内。
一种具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的唤醒方法如下：所述无线远传抄表设备采用设于控制芯片内部并且与CPU处理器双向连接的的RTCC（实时时钟／日历）模作为自动唤醒模块，无线远传抄表设备正常处于休眠状态；RTCC模块间隔时间唤醒控制芯片，当控制芯片被RTCC模块唤醒后，控制芯片判断唤醒间隔时间是否达到设定时间；如果时间未达到，控制芯片控制无线远传抄表设备继续休眠；如果时间已达到，控制芯片初始化可触发唤醒的单元电路使其进入检测模式；当可触发唤醒的单元电路检测到有相应的唤醒信号后传递给控制芯片，控制芯片控制无线远传抄表设备进入运行模式；当可触发唤醒的单元电路没有检测到唤醒信号，无线远传抄表设备将自动进入休眠以保持低功耗。
较之现有技术而言，本发明具有以下优点：本发明所述的无线远传抄表设备平时都是处于休眠状态，只有在接收到外界设备的唤醒信号后才唤醒本设备工作，因此不仅能大大降低设备的功耗，而且能大大提高电池的使用寿命，此外还能方便用户对设备参数的设置和操作，提高设备使用的灵活性。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的整体结构框图。
图2是本发明具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的可触发唤醒的单元电路采用红外接收发送电路的整体结构框图。
图3是图2的红外接收和发送电路原理图。
图4是本发明具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的可触发唤醒的单元电路采用触摸按键单元电路的整体结构框图。
图5是是图4的单元电路原理图。
图6是本发明具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的可触发唤醒的单元电路采用传感器的整体结构框图。
图7是本发明具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的唤醒方法的软件流程图。
图中符号说明：1、控制芯片，11、RTCC模块；2、可触发唤醒的单元电路，21、红外接收发送电路，211、红外接收电源控制电路，212、红外接收电路，213、红外发送电路；22、触摸按键单元电路，23、传感器。
具体实施方式
具体实施例如下：
请参照图1所示，一种具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备，它包括控制芯片1，所述控制芯片1内部设有与CPU处理器双向连接的能够间隔时间唤醒控制芯片1的RTCC（实时时钟／日历）模块11：所述无线远传抄表设备还包括与控制芯片1双向连接以执行以下功能的可触发唤醒的单元电路2：当控制芯片1被RTCC（实时时钟／日历）模块11唤醒后，控制芯片1判断唤醒间隔时间是否达到设定时间；如果时间未达到，控制芯片1控制无线远传抄表设备继续休眠；如果时间已达到，控制芯片1初始化可触发唤醒的单元电路2使其进入检测模式；当可触发唤醒的单元电路2检测到有相应的唤醒信号后传递给控制芯片1，控制芯片1控制无线远传抄表设备进入运行模式；当可触发唤醒的单元电路2没有检测到唤醒信号，控制芯片1控制无线远传抄表设备自动进入休眠。
上述具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的唤醒方法，所述无线远传抄表设备采用设于控制芯片1内部并且与CPU处理器双向连接的的RTCC（实时时钟／日历）模块11作为自动唤醒模块，无线远传抄表设备正常处于休眠状态；RTCC模块11间隔时间唤醒控制芯片1，当控制芯片1被RTCC（实时时钟／日历）模块11唤醒后，控制芯片1判断唤醒间隔时间是否达到设定时间；如果时间未达到，控制芯片1控制无线远传抄表设备继续休眠；如果时间已达到，控制芯片1初始化可触发唤醒的单元电路2使其进入检测模式；当可触发唤醒的单元电路2检测到有相应的唤醒信号后传递给控制芯片1，控制芯片1控制无线远传抄表设备进入运行模式；当可触发唤醒的单元电路2没有检测到唤醒信号，无线远传抄表设备将自动进入休眠以保持低功耗。
所述可触发唤醒的单元电路2可为红外接收发送电路21、无线单元电路、机械按键单元电路、触摸按键单元电路22和传感器23中的一种或任意组合。
请参照图2所示，所述可触发唤醒的单元电路2为红外接收发送电路21，所述红外接收发送电路21包括红外接收电源控制电路211、红外接收电路212和红外发送电路213，红外接收电源控制电路211通过输入输出端口与控制芯片1连接，红外接收电路212通过接收数据的引脚与控制芯片1连接，红外发送电路213通过发送数据的引脚与控制芯片1连接。其实现实现方法为：平时无线远传抄表设备处于低功耗休眠状态，为了保证外界通讯设备可以及时灵敏唤醒无线远传抄表设备，所述RTCC模块11的唤醒间隔时间设置在2S以内，RTCC模块11每秒唤醒控制芯片（MCU）1，控制芯片（MCU）1判断唤醒间隔时间是否达到2S；如果时间未到，控制芯片（MCU）1控制无线远传抄表设备继续休眠；如果时间已达到，将通过I/0控制红外接收电路212的电源控制脚，这时红外接收电路212开始接收数据；如果10MS内未接收到外界通讯设备的唤醒码，控制芯片（MCU）1关闭红外接收模块电源，无线远传抄表设备进入低功耗模式；如果收到唤醒码，控制芯片（MCU）1控制无线远传抄表设备进入全速运行状态，这时无线远传抄表设备将可以与外界通信设备进行正常红外通讯；红外发送接收通讯采取串口模式，然后通过红外收发器进行通讯，当无线远传抄表设备在一定时间内没有和外界设备进行通讯时，控制芯片（MCU）1控制无线远传抄表设备自动进入低功耗模式。
图3为红外接收和发送电路原理图：图中所示Q102为红外接收管，第一脚与控制器的串口接收脚相连，作为接收数据脚，Q102的第二脚接地，第三脚通过电气网络号IRDA_VDD与控制芯片的I/O口相连，控制芯片通过该管脚来控制Q102的供电与断电从而保证低功耗；C108、C109作为Q102电源的滤波电容；DL101为红外发射管，用于将数据转换为红外信号传给外界设备，它的一端与电源VCC相连，另一端与电阻R102相连；R102作为红外发射管DL101的限流电阻，另一端与三极管Q101的集电极相连接，三极管Q101作为开关管来控制红外管DL101是否产生红外信号，它的基极与偏置电阻Q104、R103相连接；R104的另一端与电气网络IRDA_TXD相连接，该电气网络直接连接到控制器的串口数据发送管脚。其中IRDA_RXD是红外接收端口与控制芯片1的串口接收端口相连；IRDA_VDD为红外接收发送电路21的电源控制脚，其与控制芯片1的I/O口相连用于控制红外接收模块开启关闭；当唤醒间隔时间到时控制芯片1输出高电平，红外接收发送电路21开启进入接收状态；红外接收发送电路21的接收脚连接到控制芯片1的串口接收脚，该接收脚如果在10MS内收到唤醒码，将由控制芯片1串口发送脚IRDA_TXD发送应答码给外界通讯设备，控制芯片1并进入全速运行模式，这时无线远传抄表设备就可以与外界设备进行实时通讯；如果外界设备长时间没有与无线远传抄表设备进行通讯，控制芯片1将通过IRDA_VDD管脚关闭红外接收发送电路21并进入低功耗模式；等到唤醒间隔时间到时，在此检测唤醒码，如果没有唤醒码设备再一次进入休眠。
请参照图4所示，所述可触发唤醒的单元电路2为触摸按键单元电路22，所述触摸按键单元电路22为ATA2538触摸芯片的单元电路，触摸按键单元电路22用I2C总线与控制芯片1连接。其实现方法为：平时无线远传抄表设备处于低功耗休眠状态，RTCC模块11每秒唤醒控制芯片1，控制芯片（MCU）1判断唤醒间隔时间是否达到2S；如果时间未到，控制芯片（MCU）1控制无线远传抄表设备继续休眠；如果时间已达到，这是控制芯片1通过I2C总线向触摸芯片ATA2538发送唤醒命令，这时触摸芯片进入检测状态，检测时间为10MS，1OMS内未检测到有手触摸，无线远传抄表设备进入休眠状态；如果检测到有手指触摸按键，触摸芯片ATA2538将以中断形式告诉控制芯片1，控制芯片1收到信息后控制无线远传抄表设备进入全速工作模式，这时用户可以实现对无线远传抄表设备进行设置；而当触摸按键在一定时间内没有检测到有人在操作时，控制芯片1将通过I2C发送休眠命令，使无线远传抄表设备进入低功耗模式，然后无线远传抄表设备将每2S唤醒10MS触摸按键芯片进行检测，如果有键按无线远传抄表设备又将被唤醒，无操作超时后又进入低功耗休眠模式。
图5为触摸按键单元电路原理图，触摸按键单元电路22由两片的ATA2538DC-24S组成16个键的触摸按键，S1～S16为触摸按键，他们分别通过电气网络TOUCH0～TOUCH9、TOUCH_SEARCH、TOUCH_FUNC、TOUCH_DOWN、TOUCH_ENTER、TOUCH_CANCEL与U101、U102的电容触摸检测脚相连接；电容C103、C105作为电容触摸参考电容，电容值越低，灵敏度越低；U101、U102的17、16脚分别通过电气网络SDA、SCL连接到控制芯片的I2C通讯接口的SDA、SCL脚实现数据通讯；U101、U102的第15脚通过电气网络RESET_N连接在一起并和滤波电容C102的一端，以及限流保护电阻R101的一端连接在一起；限流保护电阻R101的另一端与通过电气网络TOUCH_RSTN连接到控制芯片I/O口，控制芯片通过该I/O口控制两片触摸芯片复位；U101、U102的第13脚分别通过电气网络TOUCH1_INT、TOUCH2_INT与控制芯片的中断输入脚相连，这样当U101与U102检测到有触摸键值时，就与已中断形式唤醒控制芯片，控制芯片就会通过I2C总线，SCL、SDA与触摸芯片U101、U102建立通讯；C101与C104作为电源滤波电容，一端连接地，另一端接到电源+2V5。所述触摸按键单元电路22采用2片ATA2538触摸芯片构成16个键的单元电路，该电路两片芯片的I2C接口SDA、SCL与控制芯片1的I2C接口相连实现通讯；而TOUCH1_INT与TOUCH2_INT与控制芯片1中断脚相连，当唤醒间隔时间到时，控制芯片1通过该I2C总线发送唤醒命令给触摸芯片，触摸芯片进入按键检测状态，如果有检测到键值将通过拉低TOUCH1_INT与TOUCH2_INT电平告知控制芯片1，控制芯片1收到中断后，将发送命令读取键值，读取到正确键值后，控制芯片1将进入全速工作状态，实现用户对无线远传抄表设备进行正常操作；如果用户长时间未操作，控制芯片1将发送休眠命令给触摸芯片，使其进入低功耗休眠模式，然后控制芯片1也进入休眠模式等待下一轮的唤醒。
请参照图6所示，所述可触发唤醒的单元电路2为传感器25，所述传感器25通过中断口与控制芯片1连接以执行以下功能：当外接设备有能触发该传感器25的物体靠近无线远传抄表设备时，传感器25输出变化电平使控制芯片1被中断唤醒。由于有些无线抄表采集设备，不需要用户设置，只允许工作人员进行设置，而这些设备没有红外通讯模块只有无线通讯模块，且长期处于休眠状态，因此将导致工作人员无法在低功耗下对其进行设置；具体实现方法为：平时该无线远传抄表设备处于长期休眠状态下，这时工作人员将无法进行设置，当外接设备有能触发该传感器25的物体靠近无线远传抄表设备时，传感器25输出变化电平，控制芯片1被中断唤醒，这时无线远传抄表设备进入全速运行状态并打开无线通讯模块，与外界设备实现通讯；当超过一定时间没有收到无线通讯数据时，无线通讯模块将自动进入休眠状态，只有传感器25再次被激活，无线远传抄表设备才会被唤醒，否则将长期处于休眠状态。
请参照图7所示，本发明具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的唤醒方法的软件流程图，首先设备开机进行初始化为步骤10，初始化成功后系统进入深度休眠状态为步骤11以保证无线远传抄表设备低功耗，步骤12为RTCC模块11处于超低功耗独立运行每秒会唤醒一次，步骤13为判断是否达到唤醒间隔时间，该间隔时间可以根据实际情况灵活设置，设置时间越长平均功耗越低；如果间隔时间未达到会回到步骤11，继续进入休眠；如果达到间隔时间，就会进入步骤14初始化”可触发唤醒的单元电路”硬件模块，开启唤醒中断，然后进入步骤15为控制芯片1进入空闲模式；步骤16为对空闲时间进行超时判断；如果超时未有唤醒，无线远传抄表设备进入休眠，如果没有超时将进入步骤17进行可触发唤醒的单元电路的触发判断，如果没有触发继续回到步骤16进行超时判断，如果收到触发信号信号将进入正常运行状态，从而实现对无线远传抄表设备进行操作和设置，无线远传抄表设备在正常运行模式也有超时机制如步骤18、步骤19，以避免无线远传抄表设备长时间工作在高功耗下面。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备，它包括控制芯片（1），其特征在于：所述控制芯片（1）内部设有与CPU处理器双向连接的能够间隔时间唤醒控制芯片（1）的RTCC模块（11）：所述无线远传抄表设备还包括与控制芯片（1）双向连接以执行以下功能的可触发唤醒的单元电路（2）：当控制芯片（1）被RTCC模块（11）唤醒后，控制芯片（1）判断唤醒间隔时间是否达到设定时间；如果时间未达到，控制芯片（1）控制无线远传抄表设备继续休眠；如果时间已达到，控制芯片（1）初始化可触发唤醒的单元电路（2）使其进入检测模式；当可触发唤醒的单元电路（2）检测到有相应的唤醒信号后传递给控制芯片（1），控制芯片（1）控制无线远传抄表设备进入运行模式；当可触发唤醒的单元电路（2）没有检测到唤醒信号，控制芯片（1）控制无线远传抄表设备自动进入休眠。
2.根据权利要求1所述的具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备，其特征在于：所述可触发唤醒的单元电路（2）为红外接收发送电路（21）、无线单元电路、机械按键单元电路、触摸按键单元电路（22）和传感器（23）中的一种或任意组合。
3.根据权利要求2所述的具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备，其特征在于：所述红外接收发送电路（21）包括红外接收电源控制电路（211）、红外接收电路（212）和红外发送电路（213），红外接收电源控制电路（211）通过输入输出端口与控制芯片（1）连接，红外接收电路（212）通过接收数据的引脚与控制芯片（1）连接，红外发送电路（213）通过发送数据的引脚与控制芯片（1）连接。
4.根据权利要求2所述的具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备，其特征在于：所述触摸按键单元电路（22）为ATA2538触摸芯片的单元电路，触摸按键单元电路（22）用I2C总线与控制芯片（1）连接。
5.根据权利要求2所述的具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备，其特征在于：所述传感器（23）通过中断口与控制芯片（1）连接以执行以下功能：当外接设备有能触发该传感器（23）的物体靠近无线远传抄表设备时，传感器（23）输出变化电平使控制芯片（1）被中断唤醒。
6.根据权利要求1所述的具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备，其特征在于：所述RTCC模块（11）唤醒控制芯片（1）一次的间隔时间为5秒以内。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的唤醒方法，其特征在于：
所述无线远传抄表设备采用设于控制芯片（1）内部并且与CPU处理器双向连接的的RTCC模块（11）作为自动唤醒模块，无线远传抄表设备正常处于休眠状态；RTCC模块（11）间隔时间唤醒控制芯片（1），当控制芯片（1）被RTCC模块（11）唤醒后，控制芯片（1）判断唤醒间隔时间是否达到设定时间；如果时间未达到，控制芯片（1）控制无线远传抄表设备继续休眠；如果时间已达到，控制芯片（1）初始化可触发唤醒的单元电路（2）使其进入检测模式；当可触发唤醒的单元电路（2）检测到有相应的唤醒信号后传递给控制芯片（1），控制芯片（1）控制无线远传抄表设备进入运行模式；当可触发唤醒的单元电路（2）没有检测到唤醒信号，无线远传抄表设备将自动进入休眠以保持低功耗。
8.根据权利要求7所述的具有超低功耗唤醒功能的无线远传抄表设备的唤醒方法，其特征在于：所述RTCC模块（11）唤醒控制芯片（1）一次的间隔时间为5秒以内。
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