CN106648021B - 低功耗电路的数据广播方法及低功耗电路 - Google Patents

低功耗电路的数据广播方法及低功耗电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无线通信领域，公开了一种低功耗电路的数据广播方法及低功耗电路。本发明中，所述低功耗电路包括外部时钟和用于无线通信的微控制器，其中，所述微控制器包括正常工作模式、第一级睡眠模式和第二级睡眠模式，其中第一级睡眠模式下所述微控制器中的睡眠定时器开启，第二级睡眠模式下所述微控制器中的睡眠定时器关闭，所述微控制器在第一级睡眠模式下的功耗高于第二级睡眠模式下的功耗，所述外部时钟的功耗低于所述微控制器在第一级睡眠模式下的功耗，在无线广播信号重发之前以第一级睡眠模式进行睡眠，而在完成所有的重发之后进入第二级睡眠模式，并以更低功耗的外部时钟实现微控制器的唤醒，可以节约宝贵的电能，实现长期的工作。

Description

低功耗电路的数据广播方法及低功耗电路
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别涉及一种低功耗电路的数据广播方法及低功耗电路。
背景技术
近些年来，智能设备越来越贴近人们的生活，节电能力是其中一项很重要的技术指标。尤其是针对那些大量的嵌入式小型设备来说，频繁的更换电池不仅导致工作上的不便，而且是不现实的。在专利号为200810106017.X的中国专利中介绍的低功耗手持RFID巡逻装置利用微控制器自身来判断使用的场景，并控制自身在不读写标签时进入休眠模式的方法使整个系统以最低的功耗运行。这种设计利用工作模式的切换来达到低功耗的目的，在现有的很多产品中都有应用，同时这种方法对于现实中很多应用场景来说也确实是有效的节电方法。但是，这种方法的弊端在于由微控制器自身控制自己的节电模式到工作模式的切换，那么，就意味着在节电模式下微控制器也保持着“清醒”才行。微控制器需要保持能唤醒自身的能力，所以它的浅睡眠电流较大是导致模式切换这种节电方法节电能力不能进一步提高的原因，这种浅睡眠状态正是导致电源优化的瓶颈。
因此，目前亟需一种节电能力更强的低功耗电路的数据广播方法及低功耗电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低功耗电路的数据广播方法及低功耗电路，在无线广播信号重发之前以第一级睡眠模式进行睡眠，而在完成所有的重发之后进入第二级睡眠模式，并以更低功耗的外部时钟实现微控制器的唤醒，可以节约宝贵的电能，实现长期的工作。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种低功耗电路的数据广播方法，低功耗电路包括外部时钟和用于无线通信的微控制器，其中，微控制器包括正常工作模式、第一级睡眠模式和第二级睡眠模式，其中第一级睡眠模式下微控制器中的睡眠定时器开启，第二级睡眠模式下微控制器中的睡眠定时器关闭，微控制器在第一级睡眠模式下的功耗高于第二级睡眠模式下的功耗，外部时钟的功耗低于微控制器在第一级睡眠模式下的功耗；方法包括以下步骤：
微控制器在正常工作模式下发射无线广播信号；
微控制器进入第一级睡眠模式；
微控制器被自身的睡眠定时器唤醒；
微控制器在正常工作模式下重新发射无线广播信号；
微控制器进入第二级睡眠模式，并触发外部时钟重新计时；
外部时钟在第一预定时长超时后，触发微控制器进入正常工作模式。
本发明的实施方式还公开了一种低功耗电路，包括外部时钟和用于无线通信的微控制器，其中，
微控制器包括正常工作模式、第一级睡眠模式和第二级睡眠模式，其中第一级睡眠模式下微控制器中的睡眠定时器开启，第二级睡眠模式下微控制器中的睡眠定时器关闭，微控制器在第一级睡眠模式下的功耗高于第二级睡眠模式下的功耗，外部时钟的功耗低于微控制器在第一级睡眠模式下的功耗；
微控制器的外部时钟启用信号的输出端口连接到外部时钟的时钟重置信号的输入端口；
微控制器用于在正常工作模式下发射无线广播信号，并在发射该无线广播信号后进入第一级睡眠模式，当被自身的睡眠定时器唤醒后在正常工作模式下重新发射该无线广播信号，然后进入第二级睡眠模式并输出外部时钟启用信号触发外部时钟重新计时；
外部时钟的第一预定时长超时信号输出端口连接到微控制器的唤醒信号输入端口，该唤醒信号使该微控制器从第二级睡眠模式进入正常工作模式。
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：
在无线广播信号重发之前以第一级睡眠模式进行睡眠，而在完成所有的重发之后进入第二级睡眠模式，并以更低功耗的外部时钟实现微控制器的唤醒，可以节约宝贵的电能，实现长期的工作。
进一步地，外部时钟对微控制器的输出信号进行检测，如果判定微控微器未进入正常工作模式，则重置该微控制器，从而保证系统可以正常运行，大大提高了容错能力。
进一步地，外部时钟通过该定时电阻来设定自己的定时时长
进一步地，所述微控制器从传感器获取测量数据；所述无线广播信号中包括所述测量数据。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中一种低功耗电路的数据广播方法的流程示意图；
图2是本发明一种安装有低功耗电路的可循环物流器具的系统框架图；
图3是本发明第二实施方式中一种低功耗电路的结构示意图；
图4是本发明第二实施方式中一种微控制器工作模式控制的实现过程示意图；
图5是本发明第二实施方式中一种低功耗电路在各阶段的电流消耗示意图。
具体实施方式
在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
本发明第一实施方式涉及一种低功耗电路的数据广播方法。图1是该低功耗电路的数据广播方法的流程示意图。
该低功耗电路包括外部时钟和用于无线通信的微控制器，其中，微控制器包括正常工作模式、第一级睡眠模式和第二级睡眠模式，其中第一级睡眠模式下微控制器中的睡眠定时器开启，第二级睡眠模式下微控制器中的睡眠定时器关闭，微控制器在第一级睡眠模式下的功耗高于第二级睡眠模式下的功耗，外部时钟的功耗低于微控制器在第一级睡眠模式下的功耗。
具体地说，如图1所示，该低功耗电路的数据广播方法包括以下步骤：
在步骤101中，微控制器在正常工作模式下发射无线广播信号。
在本实施方式中，优选地，无线广播信号是蓝牙广播信号。
此外，可以理解，在另一实例中，无线广播信号是Wifi广播信号。在另一实例中，无线广播信号是Zigbee广播信号等等。
此后进入步骤102，微控制器进入第一级睡眠模式。
此后进入步骤103，微控制器被自身的睡眠定时器唤醒。
此后进入步骤104，微控制器在正常工作模式下重新发射无线广播信号。
此后进入步骤105，微控制器进入第二级睡眠模式，并触发外部时钟重新计时。
需要说明的是，本申请各实施方式中所称的外部时钟是微控制器之外的一个独立模块，包括时钟信号的提供，也包括一些基本的信号检测和判断功能。
此外，可以理解，微控制器在进入第二级睡眠模式之前，进入第一级睡眠模式并重发无线广播信号的步骤可以执行一次，也可以执行多次。
此后进入步骤106，判断外部时钟的第一预定时长是否超时。
若是，则进入步骤107；若否，则重新返回步骤106。
在步骤107中，触发微控制器进入正常模式。
外部时钟在第一预定时长超时后，触发微控制器进入正常工作模式。
此后重新回到步骤101。
在无线广播信号的重发之前以第一级睡眠模式进行睡眠，而在完成所有的重发之后进入第二级睡眠模式，并以更低功耗的外部时钟实现微控制器的唤醒，可以节约宝贵的电能，实现长期的工作。
更进一步地，优选地，
“外部时钟在第一预定时长超时后，触发微控制器进入正常工作模式”的步骤之后还包括以下步骤：
如果外部时钟第二预定时长超时，则重置该微控制器，其中，第二预定时长大于第一预定时长。
外部时钟对微控制器的输出信号进行检测，如果判定微控微器未进入正常工作模式，则重置该微控制器，从而保证系统可以正常运行，大大提高了容错能力。
在本实施方式中，优选地，低功耗电路还包括传感器。
“微控制器在正常工作模式下发射无线广播信号”的步骤之前包括以下步骤：
微控制器从传感器获取测量数据。
所发射的无线广播信号中包括测量数据。
在本实施方式中，优选地，低功耗电路安装在可循环物流器具中，无线广播信号包括该可循环物流器具的标识。
图2是一种安装有低功耗电路的可循环物流器具的系统框架图。如图2所示，所述系统包括可循环物流器具、低功耗电路(图未示出)、移动终端以及服务器四部分。其中可循环物流器具与低功耗电路设计有可用于放置和固定的结构；低功耗电路和无线终端之间通过蓝牙、Wifi或Zigbee等无线通信方式进行通信；无线终端与服务器间通过Wifi/2G/3G/4G等进行通信。
本发明的各方法实施方式均可以以软件、硬件、固件等方式实现。不管本发明是以软件、硬件、还是固件方式实现，指令代码都可以存储在任何类型的计算机可访问的存储器中(例如永久的或者可修改的，易失性的或者非易失性的，固态的或者非固态的，固定的或者可更换的介质等等)。同样，存储器可以例如是可编程阵列逻辑(Programmable ArrayLogic，简称“PAL”)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称“RAM”)、可编程只读存储器(Programmable Read Only Memory，简称“PROM”)、只读存储器(Read-Only Memory，简称“ROM”)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable ROM，简称“EEPROM”)、磁盘、光盘、数字通用光盘(Digital Versatile Disc，简称“DVD”)等等。
本发明第二实施方式涉及一种低功耗电路。图3是该低功耗电路的结构示意图。
该低功耗电路包括外部时钟和用于无线通信的微控制器，其中，
微控制器包括正常工作模式、第一级睡眠模式和第二级睡眠模式，其中第一级睡眠模式下微控制器中的睡眠定时器开启，第二级睡眠模式下微控制器中的睡眠定时器关闭，微控制器在第一级睡眠模式下的功耗高于第二级睡眠模式下的功耗，外部时钟的功耗低于微控制器在第一级睡眠模式下的功耗。
微控制器的外部时钟启用信号的输出端口连接到外部时钟的时钟重置信号的输入端口。
微控制器用于在正常工作模式下发射无线广播信号，并在发射该无线广播信号后进入第一级睡眠模式，当被自身的睡眠定时器唤醒后在正常工作模式下重新发射该无线广播信号，然后进入第二级睡眠模式并输出外部时钟启用信号触发外部时钟重新计时。
外部时钟的第一预定时长超时信号输出端口连接到微控制器的唤醒信号输入端口，该唤醒信号使该微控制器从第二级睡眠模式进入正常工作模式。
在本实施方式中，优选地，无线广播信号是蓝牙广播信号。
此外，可以理解，在另一实例中，无线广播信号是Wifi广播信号。在另一实例中，无线广播信号是Zigbee广播信号等等。
微控制器在进入第二级睡眠模式之前，进入第一级睡眠模式并重发无线广播信号的步骤可以执行一次，也可以执行多次。
进一步地，优选地，外部时钟的第二预定时长超时信号输出端口连接到微控制器的微控制器重置信号的输入端口，该微控制器重置信号用于重置该微控制器，其中第二预定时长大于第一预定时长。
在低功耗电路中，外部时钟还与一个定时电阻连接。
外部时钟通过该定时电阻来设定自己的定时时长。
微控制器还与传感器连接。
微控制器从传感器获取测量数据。无线广播信号中包括这些测量数据。
传感器包括：温度传感器、压力传感器和磁传感器中的一种或其任意组合。
本申请的主要发明点就在于改变微控制器在节电状态的睡眠模式，由电流消耗较大的浅睡眠模式改为电流消耗相对较小的深睡眠模式，使节电模式下的电流能够达到几uA的级别，甚至更低，从而进一步降低了产品的功耗。
需要说明的是，在本申请的各实施方式中，Active mode与正常工作模式的含义相同，浅睡眠模式、Suspend mode与第一级睡眠模式的含义相同，深睡眠模式、Deepsleepmode与第二级睡眠模式的含义相同，Done引脚与外部时钟的时钟重置信号的输入端口含义相同，Wake引脚与外部时钟的第一预定时长超时信号输出端口含义相同，RSTn引脚与外部时钟的第二预定时长超时信号输出端口含义相同，done信号与外部时钟的时钟重置信号含义相同，wakeup信号与唤醒信号含义相同，reset信号与微控制器重置信号含义相同。
本申请的技术解决方案，通过引入外部的时钟，使微控制器能进入更低功耗的深睡眠模式，从而进一步降低节电模式的电流消耗，最终达到电源的优化的目的。
具体地说，如图3、图4和图5所示，
在本实施方式中，优选地，微控制器为一种低功耗的蓝牙(Bluetooth LowEnergy，简称“BLE”)设备，特别是一种要求电池续航时间达到数年的蓝牙设备。
进一步地，在本实施方式中，微控制器优选为一种具有低功耗特性的TLSR8266蓝牙芯片，该TLSR8266蓝牙芯片具有3种工作模式，分别为：
Active mode：这是一种正常的工作模式，CPU的主时钟、低频时钟、RAM、定时器以及一些其它的数字电路和模拟电路都处于打开状态；
Suspend mode：这是一种浅睡眠状态，CPU的主时钟关闭，低频时钟、RAM、睡眠定时器开启，其他的数字电路和模拟电路都被关闭；
Deepsleep mode：这是一种深睡眠状态，CPU的主时钟、低频时钟、睡眠定时器、RAM、其他的数字电路和模拟电路都关闭，此时只有少数的模拟寄存器得以保存。
对于正常的工作模式，其电流消耗一般是在mA级别的，处于该模式之下，微控制器内的所有外设，IO口都正常工作。
对于Suspend mode，其电流消耗是微安级的，这种睡眠模式下，微控制器保持着自我唤醒的能力。
对于Deepslee mode来说，其电流消耗更小于Suspend mode，典型值不超过1uA。这种睡眠模式之下，因为微控制器没有任何时钟，微控制器不能自我唤醒，需要外部的中断。
我们本申请的技术解决方案，正是利用第三种工作模式(Deepsleep mode)，然后引入外部时钟来充当外部唤醒源的角色。该外部时钟有如下特性：
(1)外部时钟本身具有比微控制器的Deepsleep mode的电流小
(2)具有定时功能，并且定时时长可编程
(3)在微控制器的最低工作电压条件下，依然可正常工作
下面进一步说明外部时钟的上述3个特性：
切确来说，外部时钟本身的功耗必须比微控制器的Deepsleep mode小很多，这样才不会导致引入的新硬件产生的电流消耗对整体的功耗有影响。否则我们加入外部时钟就没有任何意义。前面说到微控制器的Deepsleep mode电流小于1uA，而我们所选择外部时钟的电流消耗应在nA级别。
具有可编程的定时功能，这样开发者可以更具实际的使用需求，自定义设备的深睡眠时间，灵活应对各种场景。
第三个特性是很重要的，因为我们的蓝牙芯片TLSR8266具有2V的工作电压下限，如此就要求外部时钟的最低工作电压接近2V，这样才能使整个设备能最大限度地使用电池。
引入的外部时钟与微控制器的通信，依赖于两者间相连的的3个不同功能的引脚，其介绍如下:
Done引脚的信号方向由微控制器到外部时钟，当为控制其被外部时钟唤醒后需要发送一个done信号给外部时钟，表示它被外部时钟唤醒并正常工作了
Wake引脚的信号方向由外部时钟到微控制器，当外部时钟产生超时事件时，外部时钟就会产生一个wakeup信号到微控制器，目的是唤醒正处于深睡眠的微控制器
RSTn引脚的信号方向由外部时钟到微控制器，当外部时钟所产生的wakeup信号并没有得到微控制器的回应时，外部时钟认为微控制器挂机了，会发送一个reset信号到微控制器，其作用也相当于一个外部的看门狗。
外部时钟的工作原理是这样的，当上电时读取预先设定的电阻值，然后根据此电阻值来设定自己的定时时长。当定时超时时就会在Wake引脚上发出特定的电平作为中断信号。在发出相应的中断信号后，该外部时钟就会在下一个中断信号来临之前一直处于侦察状态。此时会有两种情况：
当检测到与微控制器相连的相应引脚有特定电平产生时，就认为之前的中断信号起到了唤醒微控制器的作用，在下一次超时到来时，就会再次产生中断信号；当没有检测到特定的电平时，则认为此次唤醒失败，外部时钟将发出reset信号复位微控制器。
以上所述外部时钟的工作方式与特性保证了BLE设备在节电模式时具有超低的功耗，同时也起到了监控并守护BLE设备正常运行的作用。
蓝牙设备睡眠模式的控制方法如下：
蓝牙设备周期性的工作，在正常工作模式，浅睡眠工作模式，深睡眠工作模式中来回切换。
进一步来说，当蓝牙设备完成了本次的数据采集与广播任务后，控制设备进入深度睡眠状态。
在深度睡眠状态下，当蓝牙设备被唤醒进行工作，完成第一次采集-广播任务后，请求数据链路层是否能进入浅睡眠状态。
在得到数据链路层的允许后，会设置睡眠定时器。控制蓝牙设备进入浅睡眠状态。
当睡眠定时器超时时，蓝牙设备会自我唤。进行第二次广播任务，第二次的广播任务并不涉及到数据的采集，它只是简单的将数据广播出去。
之后，蓝牙设备会进入再次进入深睡眠模式。而在进入深睡眠模式之前，会进行相关的数据保存工作。
其所属过程进一步包括：
将重要的信息保存于模拟寄存器当中，这样在深睡眠唤醒之后就能恢复这些重要的数据了。
当外部时钟的超时事件发生时，就会在通过Wake引脚将TLSR8266唤醒。然后重新开始计数。
其重新开始计数过程详细为，第一次通过读取电阻值而获得的定时时长值会一直包保存，这样以后重新装载计数寄存器时就不必再通过模拟引脚读取电阻值的方法获取定时时长。
对于此时处于深睡眠的TLSR8266，被唤醒后的工作有，从模拟寄存器中恢复深睡眠前保存的数据。
恢复数据之后，会进行数据的采集，并将数据经行广播。广播完毕后会向数据链路层发出是否允许进入浅睡眠模式的请求。
以上便是蓝牙设备经行周期性工作时的睡眠模式控制过程。总体上概括为：每隔一定的时间，就会采集一次数据，然后进行2次广播。在两次广播间隔中采用的是浅睡眠模式。其原因是需要保持TLSR8266的自我唤醒能力，进行第二次广播。其中进行两次广播的原因在于减少蓝牙接受设备的丢包率。
本申请通过引入了外部时钟，使得蓝牙设备能够使用深睡眠状态。对蓝牙设备深睡眠和浅睡眠状态的综合应用，合理分配蓝牙设备的任务，控制整个蓝牙设备系统的工作模式，很大程度上降低了蓝牙设备的功耗，延长了电池的续航时间。
在引入外部时钟后的低功耗电路的整体结构图如图3所示，以模块划分，分为电源模块、外部时钟模块、以及蓝牙射频(微控制器)模块。各模块的组成及功能如下：
电源模块在我们的实现中是一个3600mAh的一次性锂电池。它的初始电压是3.6v，负责提供外部时钟和蓝牙芯片的供电。
外部时钟模块采用的是TI的TPL5010定时器。TPL5010是一个带有看门狗功能的nano定时器。在系统应用中，外部时钟模块作为蓝牙芯片TLSR8266的深睡眠唤醒源，负责周期性的唤醒蓝牙芯片进行工作。
蓝牙射频模块有TLSR8266芯片及其外部组件，传感器电路，以及其他的一些状态检测电路。该模块通过各种传感器和检测电路负责数据采集，并通过蓝牙的特定的广播频道将数据广播。
本实施方式中选择的外部时钟TPL5010的消耗电流只有35nA，他可以替代微控制器内集成的睡眠定时器，从而允许微控制器使用更加低功耗的模式。使用对电池续航时间达到数年级别或者采用较小电池的传感器应用。TPL5010提供的可选择时间间隔范围可达100ms到7200s
本发明选择微控制器TLSR8266单片芯片上集成了强大的32位MCU，BLE/2.4G射频收发器，16KB SRAM，128/256/512KB外部FLASH(TLSR8266)或512KB内部FLASH(TLSR8266F512)，14位带PGA的ADC，6通道PWM，3个正交解码器，硬件按键扫描模块(Keyscan)，丰富的GPIO接口，多级电源管理模块以及蓝牙低功耗(BLE)应用开发所需的几乎所有的外设。
微控制器TLSR8266具有多级电源管理，使功耗降至最低：
1)Rx/Tx模式电流：13mA
2)Suspend模式电流：20uA
3)深睡眠模式电流：0.7uA
在具体的实现当中，Rx/Tx模式电流是与发射功率有关的。经过实际的测试，当我们设置TLSR8266为最大的发射功率时，峰值电流达到了30mA。至于Suspend模式电流在我们的蓝牙设备中经过实测达40uA。深度睡眠的实际电流在实际的测试中是4uA左右。
其理论值与实际值的差异，主要是由于两者间的测量环境不同。Rx/Tx模式的电流大小不仅受温度、供电电压影响，最主要的是蓝牙信号的发射功率有关。同样的Suspend模式电流和深睡眠模式电流都会受到温度，供电电压的影响。
下面，用数据来说明引入外部时钟之后相对不使用外部时钟的省电效果。
蓝牙设备的工作模式控制的实现过程如图4所示，各阶段对应的电流消耗可粗略的认为如图5所示。
下面是在计算过程中会使用到的对象：
电池容量(BC)：电池的实际容量，单位为毫安时(mAh)。
深睡眠电流(CDS)：深睡眠时的平均电流，单位为毫安(mA)。
深睡眠时间(TDS)：蓝牙设备一个工作周期中处于深睡眠状态的总时间，单位为秒(s)。
浅睡眠电流(CS)：浅睡眠时的平均电流，单位为毫安(mA)。
浅睡眠时间(TS)：蓝牙设备一个工作周期中处于浅睡眠状态的总时间，单位为秒(s)。
第一次发射电流(C1E)：发射时的平均电流，单位为毫安(mA)。
第一次发射时间(T1E)：连续广播时从睡眠中醒来一直到广播完成回归睡眠所需要的时间，单位为秒(s)。
第二次发射电流(C2E)：发射时的平均电流，单位为毫安(mA)。
第二次发射时间(T2E)：连续广播时从睡眠中醒来一直到广播完成回归睡眠所需要的时间，单位为秒(s)。
周期时长(TC)：标签的一个工作周期持续的时间，单位为秒(s)。
平均电流(CAvg)：标签的秒平均工作电流，单位为毫安(mA)。
续航时间(TBL)：标签的续航时间(h)。
目前世面上的电池容量单位都是mAh。就我们目前所使用的3600mAh的电池来说，如果蓝牙设备以10mA的电流持续消耗，那么该电池能供给蓝牙设备所使用的时间为：3600mAh/10mA＝360h，即360个小时。
按照上面所述的理论，加上实际的测试，就可以得出蓝牙设备功耗以及给定电池所能供设备正常工作的时间。
一个周期中蓝牙设备处于深睡眠状态的时间：
TDS＝TC–T1E-TS-T2E
一个工作周期中蓝牙设备的平均电流：
CAvg＝(TDS×CDS+TS×CS+T1E×C1E+C2E×T2E)/(TC)
因此电池所能供蓝牙设备正常工作的时间：
TBL＝BC/CAvg
下面是实际的测量值:
BC＝3200mAh
电池的实际容量与标称容量存在差异，不同品牌的电池也会有所不同，在这里对于实际标称3600mAh的电池这种为3200mAh。
T1E＝0.012s
实际蓝牙一次正常广播所需要的时间在4ms，但是由于第一次广播是从深睡眠醒来之后发生的，从深睡眠到正常模式需要5ms，加上其他的一些功能也会占用一些时间。
C1E＝16mA
蓝牙信号的发射功率调整为8dbm，及调整TSRL8266的最大发射功率。
C2E＝20mA
蓝牙信号的发射功率调整为8dbm，及调整TSRL8266的最大发射功率。
T2E＝0.005s
第二次广播是从浅睡眠唤醒后开始，属于正常的广播时间。
TC＝10s
在我们的蓝牙设备中，工作周期为10s。这个时间根据不同应用情景，不会有不同的需求。
TS＝0.1s
浅睡眠时间为100ms，这个值也是随应用需求的不同而不同。
CS＝0.04mA
浅睡眠的电流40uA左右。
CDS＝0.004mA
深睡眠实际电流的在测试中为4uA左右。
一个周期中蓝牙设备处于深睡眠状态的时间计算得：
TDS＝9.884s
所以最后计算出我我们蓝牙设备的平均消耗电流：
CAvg＝0.0335536mA
进一步得出电池的续航时间：
TBL＝95369小时＝3973天＝10.8年
假如不引入外部时钟，同理根据上面的计算过程，分析出在同样的条件下TLSR8266的平均电流消耗与电池的续航时间：
上面的计算对象保持不变，只是将深睡眠看作是浅睡眠。
BC＝3200mAh
TC＝10s
TS＝0.1s
CS＝0.04mA
T2E＝0.005s
C2E＝20mA
TDS＝9.884s
以上量均保持不变。
CDS＝0.04mA
浅睡眠电流是40uA，所以CDS改变。
T1E＝0.005s
C1E＝20mA
有了以上全部的量，就可以计算出：
CAvg＝0.059936
TBL＝53390小时＝2224天＝6年
对比引入外部时钟与不引入外部时钟：
上述对比很证明了，引入外部时钟的设计明显的降低蓝牙设备功耗。尤其是在传感器+低功耗蓝牙的应用中，对电池的利用有积极的作用。
需要指出的是，引入外部时钟设计对电源的优化能产生积极的作用，也是有其条件的。
在应用范围上，设备必须具有周期性的工作方式，但也允许可以有其他工作方式。
在设备的整个工作周期中，如果不引入外部时钟的情况下休眠电流消耗占整个电流的消耗比例较大。具体来说，引入外部时钟的节电设计适用于具有睡眠定时器的微控制器，但是系统的睡眠电流占到整个系统的消耗60-80％。
第一实施方式是与本实施方式相对应的方法实施方式，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种低功耗电路的数据广播方法，其特征在于，所述低功耗电路包括外部时钟和用于无线通信的微控制器，其中，所述微控制器包括正常工作模式、第一级睡眠模式和第二级睡眠模式，其中第一级睡眠模式下所述微控制器中的睡眠定时器开启，第二级睡眠模式下所述微控制器中的睡眠定时器关闭，所述微控制器在第一级睡眠模式下的功耗高于第二级睡眠模式下的功耗，所述外部时钟的功耗低于所述微控制器在第一级睡眠模式下的功耗；所述方法包括以下步骤：
所述微控制器在正常工作模式下发射无线广播信号；
所述微控制器进入第一级睡眠模式；
所述微控制器被自身的睡眠定时器唤醒；
所述微控制器在正常工作模式下重新发射所述无线广播信号；
所述微控制器进入第二级睡眠模式，并触发所述外部时钟重新计时；
所述外部时钟在第一预定时长超时后，触发所述微控制器进入正常工作模式。
2.根据权利要求1所述的低功耗电路的数据广播方法，其特征在于，所述“所述外部时钟在第一预定时长超时后，触发所述微控制器进入正常工作模式”的步骤之后还包括以下步骤：
如果所述外部时钟第二预定时长超时，则重置该微控制器，其中，第二预定时长大于第一预定时长。
3.根据权利要求1所述的低功耗电路的数据广播方法，其特征在于，所述无线广播信号是蓝牙广播信号。
4.根据权利要求1所述的低功耗电路的数据广播方法，其特征在于，所述低功耗电路还包括传感器；
所述“微控制器在正常工作模式下发射无线广播信号”的步骤之前还包括以下步骤：
所述微控制器从传感器获取测量数据；
所述无线广播信号中包括所述测量数据。
5.根据权利要求4所述的低功耗电路的数据广播方法，其特征在于，所述低功耗电路安装在可循环物流器具中，所述无线广播信号包括该可循环物流器具的标识。
6.一种低功耗电路，其特征在于，包括外部时钟和用于无线通信的微控制器，其中，
所述微控制器包括正常工作模式、第一级睡眠模式和第二级睡眠模式，其中第一级睡眠模式下所述微控制器中的睡眠定时器开启，第二级睡眠模式下所述微控制器中的睡眠定时器关闭，所述微控制器在第一级睡眠模式下的功耗高于第二级睡眠模式下的功耗，所述外部时钟的功耗低于所述微控制器在第一级睡眠模式下的功耗；
所述微控制器的外部时钟启用信号的输出端口连接到所述外部时钟的时钟重置信号的输入端口；
所述微控制器用于在正常工作模式下发射无线广播信号，并在发射该无线广播信号后进入第一级睡眠模式，当被自身的睡眠定时器唤醒后在正常工作模式下重新发射该无线广播信号，然后进入第二级睡眠模式并输出外部时钟启用信号触发所述外部时钟重新计时；
所述外部时钟的第一预定时长超时信号输出端口连接到所述微控制器的唤醒信号输入端口，该唤醒信号使该微控制器从第二级睡眠模式进入正常工作模式。
7.根据权利要求6所述的低功耗电路，其特征在于，所述外部时钟的第二预定时长超时信号输出端口连接到所述微控制器的微控制器重置信号的输入端口，该微控制器重置信号用于重置该微控制器，其中，第二预定时长大于第一预定时长。
8.根据权利要求6所述的低功耗电路，其特征在于，所述外部时钟还与一个定时电阻连接。
9.根据权利要求6所述的低功耗电路，其特征在于，所述微控制器还与传感器连接。
10.根据权利要求9所述的低功耗电路，其特征在于，所述传感器包括：温度传感器、压力传感器和磁传感器中的一种或其任意组合。
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