CN107295615B - 一种唤醒无线设备的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种唤醒无线设备的方法，具体步骤包括：在无线设备的主控设备中含有射频收发模块，射频收发模块工作在工作频率时，用于数据帧的收发；无线设备中还包括有用于连发唤醒数据包唤醒从设备的唤醒设备；无线设备中从设备的射频收发模块变频至唤醒频率，然后进入休眠状态，苏醒时如果收到唤醒数据包，则变频至工作频率，广播该从设备已经苏醒的消息，主控设备接收到广播消息后，向从设备发送数据帧；从设备接收主控设备发送过来的数据帧，执行指令。本发明减少响应时间，加快设备的反应速度；降低从设备的待机能耗；提高无线网络通信的可靠性。

Description

一种唤醒无线设备的方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体是一种唤醒无线设备的方法。
背景技术
在采用电池供电的无线设备上，为了延长续航时间，当设备待机时，往往需要进入“休眠模式”。当需要该设备处理信息或执行动作时，需要将该设备从“休眠模式”唤醒到“活动模式”。
无线设备唤醒的原理为：无线设备周期性地自动醒过来，在醒来的极短时间内若没有发现呼叫信号，则马上又休眠；若正好有呼叫信号，则被“唤醒”而进入信号接收状态。
举例如下，如图1所示：
1）无线设备通过内部定时器每秒苏醒一次，进入信号接收状态，持续一定时间（例如：1毫秒）。
2）如果苏醒周期内接收到无线信号，则获取数据，确定是否唤醒本设备。如果是唤醒本设备，则发送唤醒成功消息，并进入无线接收状态，接收和处理信息。如果不是唤醒本设备，则再次进入休眠状态。
在本例中，主控设备唤醒一个从设备，需要1秒钟，即响应时间是1秒钟。并且在这1秒钟，主控设备无法接收和处理其他无线信号。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减少响应时间、加快反应速度、降低待机能耗、提高无线网络通信的可靠性的唤醒无线设备的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种唤醒无线设备的方法，具体步骤包括：在无线设备的主控设备中含有射频收发模块，射频收发模块工作在工作频率时，用于数据帧的收发；无线设备中还包括有用于连发唤醒数据包唤醒从设备的唤醒设备；无线设备中从设备的射频收发模块变频至唤醒频率，然后进入休眠状态，苏醒时如果收到唤醒数据包，则变频至工作频率，广播该从设备已经苏醒的消息，主控设备接收到广播消息后，向从设备发送数据帧；从设备接收主控设备发送过来的数据帧，执行指令。
作为本发明进一步的方案：唤醒设备作为单独的装置，或者位于主控设备中作为射频唤醒模块。
作为本发明进一步的方案：唤醒设备作为单独的装置时，主控设备的工作过程，具体步骤如下：
1）当需要唤醒某一从设备时，唤醒设备接受主控设备发出的唤醒指令，发送唤醒数据包给从设备，一个唤醒周期内连续发送唤醒数据包；
2）主控设备的射频收发模块进入接收状态，等待唤醒应答信号；
3）射频收发模块接收到从设备的唤醒应答信号；
4）射频收发模块发送控制指令，然后进入信号接收状态，等待从设备的反馈消息；
5）射频收发模块接收到反馈消息；一次控制交互结束。
作为本发明进一步的方案：唤醒设备位于主控设备中作为射频唤醒模块时，主控设备的工作过程，具体步骤如下：
1）当需要唤醒某一从设备时，通过主控设备的射频唤醒模块，采用唤醒频率，发送唤醒数据包，一个唤醒周期内连续发送唤醒数据包；
2）主控设备的射频收发模块进入接收状态，等待唤醒应答信号；
3）射频收发模块接收到从设备的唤醒应答信号；
4）射频收发模块发送控制指令，然后进入信号接收状态，等待从设备的反馈消息；
5）射频收发模块接收到反馈消息；一次控制交互结束。
作为本发明进一步的方案：从设备的工作过程，具体步骤如下：
1）从设备的射频收发模块切换到唤醒频率，然后进入休眠模式；通过内部定时器，自动苏醒后，等待接收唤醒数据包；如果没有接收到唤醒数据包，则苏醒周期结束后，再次进入休眠状态；
2）如果接收到唤醒数据包，则判断是否唤醒该从设备；如果不是唤醒该从设备，则苏醒周期结束后，再次进入休眠状态；如果是唤醒该从设备，则进入步骤3）；
3）将射频收发模块切换至工作频率；
4）广播该从设备已经被唤醒的消息；
5）主控设备接收到广播消息后，向从设备发送数据帧；从设备接收主控设备发送过来的数据帧，执行指令；
6）从设备与主控设备的通讯和业务处理完成后，射频收发模块切换至唤醒频率，再次进入休眠状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种唤醒无线设备的方法，即工作频率与唤醒频率不是同一个频率。从设备与主控设备无需等待唤醒连发数据包结束，就能开始通讯。减少响应时间，加快设备的反应速度；降低从设备的待机能耗；提高无线网络通信的可靠性。
附图说明
图1是现有技术中无线设备唤醒原理图；
图2是本发明主控设备工作原理图；
图3是本发明从设备工作原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图2-3，本发明实施例中，一种唤醒无线设备的方法，无线设备的主控设备有两个射频发射模块，分别为射频收发模块与射频唤醒模块，射频收发模块工作在工作频率，用于数据帧的收发；射频唤醒模块工作在唤醒频率，用于连发唤醒数据包。主控设备的工作过程具体描述如下，如图2所示：
1）当需要唤醒某一从设备时，通过主控设备的射频唤醒模块，采用唤醒频率，发送唤醒数据包，一个唤醒周期内连续发送唤醒数据包（例如1000毫秒）。
2）主控设备的射频收发模块进入接收状态，等待唤醒应答信号。（注意：因为射频唤醒模块和射频收发模块的射频频率不一致，所以可以同时工作）
3）射频收发模块接收到从设备的唤醒应答信号。
4）射频收发模块发送控制指令，然后进入信号接收状态，等待从设备的反馈消息。
5）射频收发模块接收到反馈消息；一次控制交互结束。
无线设备中从设备的射频收发模块变频至唤醒频率，然后进入休眠状态，苏醒时如果收到唤醒数据包，则变频至工作频率，广播该从设备已经苏醒的消息。从设备的工作流程具体描述如下，如图3所示：
1）从设备的射频收发模块切换到唤醒频率，然后进入休眠模式；通过内部定时器，自动苏醒后，等待接收唤醒数据包；如果没有接收到唤醒数据包，则苏醒周期结束后，再次进入休眠状态。
2）如果接收到唤醒数据包，则判断是否唤醒该从设备；如果不是唤醒该从设备，则苏醒周期结束后，再次进入休眠状态；如果是唤醒该从设备，则进入步骤3。
3）将射频收发模块切换至工作频率。
4）广播该从设备已经被唤醒的消息。
5）主控设备接收到广播消息后，向从设备发送数据帧；从设备接收主控设备发送过来的数据帧，执行指令。
6）从设备与主控设备的通讯和业务处理完成后，射频收发模块切换至唤醒频率，再次进入休眠状态。
在上述流程中，从设备无需等待1秒的唤醒连发周期结束，就能开始与主控设备通讯。
效益分析：
假设无线接收机休眠999毫秒，苏醒1毫秒；以1000毫秒为一个周期；每天被唤醒24次，每次工作0.1秒钟。
以低功耗RF芯片CC430为例：信号接收状态下电流为18.5mA，休眠状态下电流为2μA。
唤醒数据帧长度为4bytes（即32bit），无线通讯波特率为100Kbps；
1）响应时间
唤醒数据包收发时长4bytes=32bits加上起始和同步位共50bits/250K=0.2毫秒，即0.2毫秒能发送一个数据包，一个苏醒周期（1毫秒）内能发送5个数据包；如果苏醒时就接收到唤醒消息，则响应时间等于0.2毫秒，如果唤醒周期的最后一刻才接收到唤醒消息，则响应时间约等于1000毫秒。所以平均苏醒时间为0.5秒。
不变频的情况下，苏醒时间为1秒。
所以，本发明减少响应时间50%。
2）待机能耗
每年休眠能耗=休眠时间*休眠电流=(999/1000)*24*365*0.002=17.5（毫安时）
每年苏醒能耗=苏醒时间*接收电流=(1/1000)*24*365*18.5=162.06（毫安时）
每年的唤醒等待能耗为0。因为从设备被唤醒后，马上就与主控设备通信。
每年的工作能耗=工作时间*工作电流=0.1/3600*24*365*18.5=4.5（毫安时）
每年的能耗=休眠能耗+苏醒能耗+唤醒等待能耗+工作能耗=8.75+162.06+0+4.5=175.31（毫安时）
不变频的情况下，每年的唤醒等待能耗=等待时间*工作电流=(0.5/3600)*24*365*18.5=22.5
所以，本发明减少能耗12.8%。
3）通信质量
本发明中，采用不同频率发射唤醒信号，保证正常通信频率不受影响，提高了无线网络通信的可靠性。
本发明中提到的专业术语如下所述：
无线唤醒：从现象上看，好像发射机把接收机从休眠中“唤醒”。其实是接收机通过内部定时器自动周期性的醒来，在醒来的极短时间内，如果发现呼叫信号，则被“唤醒”而进入接收状态。
工作频率：无线设备进行正常收发信后采用的无线电频率。本发明以433MHz为例，但不限于该频率。
唤醒频率：无线发射机发出唤醒信号的频率和从设备在短暂苏醒时要接收的无线信号的频率。本发明以430MHz为例，但不限于该频率。
主控设备：在一套无线通讯设备中，用于联络从设备和发出控制命令的设备。
从设备：指被主控设备选中进行通信，并执行相应任务的设备。
响应时间：指主控设备发出唤醒数据包到收到从设备的应答数据包的时间。响应时间越短，设备的反应速度越快，设备的待机能耗越低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种唤醒无线设备的方法，其特征在于，具体步骤包括：在无线设备的主控设备中含有射频收发模块，射频收发模块工作在工作频率时，用于数据帧的收发；无线设备中还包括有用于连发唤醒数据包唤醒从设备的唤醒设备；无线设备中从设备的射频收发模块变频至唤醒频率，然后进入休眠状态，苏醒时如果收到唤醒数据包，则变频至工作频率，广播该从设备已经苏醒的消息，主控设备接收到广播消息后，向从设备发送数据帧；从设备接收主控设备发送过来的数据帧，执行指令；唤醒设备作为单独的装置，或者位于主控设备中作为射频唤醒模块；
其中，唤醒设备作为单独的装置时，主控设备的工作过程，具体步骤如下：
1）当需要唤醒某一从设备时，唤醒设备接受主控设备发出的唤醒指令，发送唤醒数据包给从设备，一个唤醒周期内连续发送唤醒数据包；
2）主控设备的射频收发模块进入接收状态，等待唤醒应答信号；
3）射频收发模块接收到从设备的唤醒应答信号；
4）射频收发模块发送控制指令，然后进入信号接收状态，等待从设备的反馈消息；
5）射频收发模块接收到反馈消息；一次控制交互结束；
唤醒设备位于主控设备中作为射频唤醒模块时，主控设备的工作过程，具体步骤如下：
1）当需要唤醒某一从设备时，通过主控设备的射频唤醒模块，采用唤醒频率，发送唤醒数据包，一个唤醒周期内连续发送唤醒数据包；
2）主控设备的射频收发模块进入接收状态，等待唤醒应答信号；
3）射频收发模块接收到从设备的唤醒应答信号；
4）射频收发模块发送控制指令，然后进入信号接收状态，等待从设备的反馈消息；
5）射频收发模块接收到反馈消息；一次控制交互结束。
2.根据权利要求1所述的唤醒无线设备的方法，其特征在于，从设备的工作过程，具体步骤如下：
1）从设备的射频收发模块切换到唤醒频率，然后进入休眠模式；通过内部定时器，自动苏醒后，等待接收唤醒数据包；如果没有接收到唤醒数据包，则苏醒周期结束后，再次进入休眠状态；
2）如果接收到唤醒数据包，则判断是否唤醒该从设备；如果不是唤醒该从设备，则苏醒周期结束后，再次进入休眠状态；如果是唤醒该从设备，则进入步骤3）；
3）将射频收发模块切换至工作频率；
4）广播该从设备已经被唤醒的消息；
5）主控设备接收到广播消息后，向从设备发送数据帧；从设备接收主控设备发送过来的数据帧，执行指令；
6）从设备与主控设备的通讯和业务处理完成后，射频收发模块切换至唤醒频率，再次进入休眠状态。
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