CN106163030B - 一种同步闪灯器的低功耗实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种同步闪灯器的低功耗实现方法，同步闪灯器的硬件终端由微处理器、电源模块、GPS/北斗模块、LED灯头、光敏传感器和灯质拨码及通讯接口组成。微处理器内部有一个灯器的灯质控制结构寄存器，有一个GPS/北斗电路的断电时长计时器Shutdown；灯器的同步闪时刻检查及同步闪控制操作是在由PPS信号引起的INT中断服务中完成的，当同步闪控制操作执行后，微处理器对计时器Shutdown赋值；微处理器在定时中断服务程序中对Shutdown进行判断和减法处理，如果Shutdown为0，则控制将GPS/北斗电路供电，如果Shutdown不为0，则控制将GPS/北斗电路断电。采用本发明不仅可实现同步闪效果，而且在同步后可关闭GPS电源一定时间，然后在下一步同步时刻前再上电，有效降低整机功耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有同步闪功能的灯器，特别是一种同步闪灯器的低功耗实现方法。
背景技术
具有同步闪功能的灯器，在夜晚下有节奏地闪烁着（灯的闪烁周期，由亮的时长和灭的时长组成，以下称为灯质），可以使路基、航道界限更加分明，改善夜航环境，有助于提高保障交通安全的能力。
ZL97204998.3公布了一种浮标灯同步闪光装置，由GPS接收天线、GPS接收机、接口电路、处理电路、电源管理电路、输出电路和浮标灯等组成，由此奠定了日后基于GPS技术实现同步闪航标灯的硬件框架；ZL200420032200.7、ZL200820192645.X也针对各自应用提出了基于GPS技术的同步闪航标灯硬件设计；CN103929859A进一步公开了一种航标灯无线同步闪烁方法，控制电路板具备具有本地时间计时能力的计时电路，用秒脉冲信号的边沿对计时电路的秒沿信号进行精确同步，以此在控制板上建立一个精确的绝对时间参考系，同步时间起点从每个整点开始，即实现每小时同步一次。
综上所述，此类应用系统以对GPS协议报文编程分解和PPS相结合的方式来提高授时精度，满足一些如精确授时、同步控制等具体应用，因此在由蓄电池供电、太阳能充电等无人值守的应用场合，在实现高精度应用的基础上，如何降低整机功耗，无疑是很有意义的一项研究。
发明内容
本案申请人提出了“一种灯器的同步闪快速控制实现方法”（已于2015年3月25日提出发明专利申请），灯器的硬件终端由微处理器101、电源模块102、GPS/北斗电路103、LED灯头104、光敏传感器和灯质拨码105及通讯接口106组成，微处理器101内部有一个灯器的灯质控制结构寄存器，同步闪时刻检查及同步闪控制操作是在由PPS信号引起的INT中断服务中完成的，并详细说明了同步闪时刻检查及同步闪控制操作的算法和流程。
本发明的目的是在提供一种同步闪灯器的低功耗实现方法。
为达到上述目的，本发明的设计技术方案是：
一种同步闪灯器的硬件终端由微处理器101、电源模块102、GPS/北斗电路103、LED灯头104、光敏传感器和灯质拨码105及通讯接口106组成；电源模块102分别和微处理器101、GPS/北斗电路103、LED灯头104相连；微处理器101和GPS/北斗电路103、LED灯头104、光敏传感器和灯质拨码105及通讯接口106相连，其中微处理器101具有中断功能的INT引脚和GPS/北斗电路103的PPS信号引脚相连，微处理器101的UART引脚和GPS/北斗电路103的UART引脚相连，微处理器101的一个IO口GPS_PWC和GPS/北斗电路103的PWC相连，微处理器101的一个IO引脚和LED灯头104相连。
所述GPS/北斗电路，由LDO模块202和GPS/北斗模块201组成。
所述微处理器101，通过其IO口GPS_PWC端和GPS/北斗电路中的LDO使能端EN相连，由此实现控制LDO输出电源或关闭电源，使GPS/北斗模块上电或断电。
所述微处理器101，内部设置有一个时间定时器T1，用来控制灯器的亮/灭时长，T1周期（TT1）的单位为毫秒，通常取值范围：5～100，通常取50。
所述微处理器101，内部有一个灯器的灯质控制结构寄存器，由【灯质的数据编码数组】、【灯质的数据编码数组序号】单元、【当前编码数据】单元、【同步闪控制时刻】（单位：分）和【时间同步时刻】（单位：秒）组成。
所述灯质的数据编码，其算法是：用灯质中的各亮、灭时长（单位：秒）乘以1000后再除以TT1，结果必须为整数（即TT1的取值必须满足此条件），该结果保存到【灯质的数据编码数组】中，如果不为整数，需重新调整T1的周期，以满足灯质中各亮、灭的数据编码均为整数。
所述微处理器101，当开始GPS报文数据解析，获得报文中的UTC分和UTC秒时刻，通过计算公式：60－UTC秒时间，获得时间同步时刻并保存在【时间同步时刻】。
所述微处理器101，当进入到由GPS/北斗模块103的PPS信号引起的INT中断服务时，首先检查【时间同步时刻】的数据是否为0，当不为0时，将【时间同步时刻】保存的数据进行减一操作，再判断结果是否为0，如果不为0，则不进行同步闪控制操作，否则为0，则意味着当前时刻为x分0秒（x在0～59之间），需进行同步闪时刻检查及同步闪控制操作，即同步闪时刻检查及同步闪控制操作是在由PPS信号引起的INT中断服务中完成的。
所述的同步闪时刻检查，用UTC时时间乘以60后和UTC分时间的累加值除以【同步闪控制时刻】保存的数值，即求余运算，如果余数不为0，不进行同步闪控制操作，否则为0，进行同步闪控制操作。
所述的同步闪控制时刻，是在灯质确定后计算获得的，计算方法是：
N=M×SUMDZ×TT1/(1000×60)
其中，SUMDZ为设定灯质的数据编码累积和；
TT1为定时器T1的周期，单位：毫秒；
M为实现N为整数的最小整数值；
N为整数，表示同步时刻，单位：分，通常取值范围：1～59。
N的数值保存【同步闪控制时刻】中。
所述的同步闪控制操作，将【灯质的数据编码数组序号】单元的数据修改为0，即指向【灯质的数据编码数组】首地址，读取【灯质的数据编码数组】中序号0的数据编码到【当前编码数据】单元。
所述微处理器101，内部有一个GPS/北斗电路的断电时长计时器Shutdown，单位：毫秒；当上述同步闪控制操作执行后，微处理器101对计时器Shutdown赋值，赋值计算公式：（N×60－M）×1000/TT1，其中，N为【同步闪控制时刻】保存的数值，最小值为1，M代表距离下一次同步闪控制时刻的前（M）秒，取值范围：1～59；TT1为定时器T1的周期，单位：毫秒。
所述微处理器101，在定时中断服务程序中对断电时长计时器Shutdown进行判断和减法处理，如果Shutdown为0，则控制将GPS/北斗电路供电，如果Shutdown不为0，则控制将GPS/北斗电路断电。
所述微处理器101，在不需要灯器亮（如白天灯灭或强制灯灭）、或为常亮灯时，就循环将Shutdown赋值为非零固定常数，勿使其在定时中断服务程序中计算结果为0。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在现有航标终端硬件资源平台上，不仅可每分钟实现同步闪烁的检查与控制，达到较精确的同步闪效果，而且在同步后可关闭GPS电源一定时间，然后在下一步同步时刻前再上电，从而有效降低整机功耗。
本发明的目的、特征及优点将通过实施例并结合附图进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的硬件平台结构图。
图2是本发明的GPS/北斗电路框图。
图3是本发明的PPS信号INT中断服务流程图。
图4是本发明的同步闪时刻检查及控制操作流程图。
图5是本发明的微处理器定时中断服务程序流程图。
具体实施方式
图1中，101是微处理器，102是电源模块，103是GPS/北斗电路，104是LED灯头；电源模块102分别和微处理器101、GPS/北斗电路103、LED灯头104相连；微处理器101和GPS/北斗电路103、LED灯头104、光敏传感器和灯质拨码105及通讯接口106相连，其中微处理器101具有中断功能的INT引脚和GPS/北斗电路103的PPS信号引脚相连，微处理器101的UART引脚和GPS/北斗电路103的UART引脚相连，微处理器101的一个IO口GPS_PWC和GPS/北斗电路103的PWC相连，微处理器101的一个IO引脚和LED灯头104相连
图2是GPS/北斗电路框图，201是GPS/北斗模块，202是LDO模块，PWC信号和202的EN端相连，POWER信号分别和201的Vbackup、202的Vin端相连，202的Vout端和201的Vcc端相连。
为了更详细的描述本发明，下面结合图3、图4和图5作进一步说明。
步骤301：PPS信号INT中断服务开始，执行步骤302；
步骤302：判断【时间同步时刻】的数据是否为0，为0，则执行步骤306，否则不为0，执行步骤303；
步骤303：【时间同步时刻】的数据进行减一操作，执行步骤304；
步骤304：判断【时间同步时刻】的数据是否为0，不为0则执行步骤306，否则为0，执行步骤305；
步骤305：执行同步闪时刻检查及控制操作，执行步骤305；
步骤306：PPS信号中断服务结束。
步骤401：同步闪时刻检查及控制操作开始，执行步骤402；
步骤402：计算当前分，计算公式为：UTC时时间×60+UTC分时间，然后执行步骤403；
步骤403：用计算获得的当前分对【同步闪控制时刻】进行求余运算，例如：x=当前分%【同步闪控制时刻】；（％符号为C语言中求余运算符），然后执行步骤404；
步骤404：对步骤403中获得x进行判断，如果为0，则执行步骤405，否则不为0，执行步骤406；
步骤405：【灯质的数据编码数组序号】单元=0，【当前编码数据】单元=【灯质的数据编码数组】序号0的数据，即【灯质的数据编码数组序号】单元指向【灯质的数据编码数组】首地址，读取【灯质的数据编码数组】首地址的数据到【当前编码数据】单元，其次，计算获GPS断电时长，保存在断电时长计时器Shutdown，计算公式为：（N×60－M）×1000/TT1，然后执行步骤406；
步骤406：结束。
步骤501：定时中断服务开始，执行步骤502；
步骤502：判断断电时长计时器Shutdown是否为0，如果是0，则执行步骤504，否则执行步骤503；
步骤503：断电时长计时器Shutdown进行减一操作，然后执行步骤504；
步骤504：判断断电时长计时器Shutdown是否为0，如果是0，则执行步骤506，否则执行步骤505；
步骤505：控制标号GPS_PWC的引脚输出对应电平，控制GPS/北斗电路断电，然后执行步骤507；
步骤506：控制标号GPS_PWC的引脚输出对应电平，控制GPS/北斗电路供电，然后执行步骤507；
步骤507：定时中断服务程序结束
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应该理解，我们所描述的具体实施例只是说明性的，而不是用于对本发明范围的限定，任何受本发明技术路线启发所作的等效修饰以及变化，都应当涵盖在本发明权利要求所保护的范围内。
Claims (2)
1.一种同步闪灯器的低功耗实现方法 ，灯器的硬件终端由微处理器101、电源模块102、GPS/北斗模块103、LED灯头104、光敏传感器和灯质拨码105及通讯接口106组成，灯的闪烁周期称为灯质，其特征在于：
1）微处理器101内部有一个GPS/北斗电路的断电时长计时器Shutdown，单位：毫秒；
2）当同步闪控制操作执行后，微处理器101对计时器Shutdown赋值，赋值计算公式：（N×60－M）×1000/TT1，其中，N为同步闪控制时刻保存的数值，最小值为1，M代表距离下一次同步闪控制时刻的前M秒，取值范围：1～59；TT1为定时器T1的周期，单位：毫秒；
3）所述微处理器101，在定时中断服务程序中对断电时长计时器Shutdown进行判断和减法处理，如果Shutdown为0，则控制将GPS/北斗电路供电，如果Shutdown不为0，则控制将GPS/北斗电路断电。
2.根据权利要求1所述的一种同步闪灯器的低功耗实现方法，其特征是：在不需要灯器亮、或为常亮灯时，就循环将Shutdown赋值为非零固定常数，勿使其在定时中断服务程序中计算为0。
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