CN111092631B - 一种实现低功耗的433m通信系统 - Google Patents

一种实现低功耗的433m通信系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种实现低功耗的433M通信系统，包括：MM_IoT_Module_V3无线通信模块、射频收发模块，该433通信系统具有普通发送、普通接收、广播发送、广播接收、休眠5种工作模式；普通发送模式，发送前采用随机信道结合先听后发，有效避免多设备同时发送产生的无线信号冲突；通信带有自动重传和自动应答机制，能有效避免数据丢失，增加通信安全可靠性；广播发送模式发送前需要发送无线唤醒帧以唤醒当前距离内休眠的无线设备，广播接收方整体接收功耗较低，适用电池供电；普通发送与普通接收配合使用，广播发送与广播接收配合使用，以解决目前433通信系统普遍功耗过高的问题。

Description

一种实现低功耗的433M通信系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种实现低功耗的433M通信系统。
背景技术
近年来,无线通信技术迅速发展,尤其在消费类场景里,各种应用层出不穷。
随着智能设备的数量迅速增加,越来越多的设备需要具有联网能力,据预测,到2020年,将有超过300亿的设备具有和其他设备的无线通信能力。而433MHz是我国免申请的发射接收频段，目前很多车载设备通信、家居设备通信都集中于此。
现有的433通信系统大多存在功耗较高的问题，不适用于电池供电的场景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的433通信系统功耗较高，不适用于电池供电，目的在于提供一种实现低功耗的433M通信系统，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种实现低功耗的433M通信系统，所述433通信系统包括：MM_IoT_Module_V3无线通信模块、射频收发模块，射频收发模块包括引脚IO1、引脚IO2、引脚IO3，该433通信系统具有普通发送、普通接收、广播发送、广播接收、休眠5种工作模式；其中，MM_IoT_Module_V3无线通信模块简称E76无线通信模块；
所述MM_IoT_Module_V3无线通信模块的主控芯片为EFR32FG1，所述射频收发模块与所述主控芯片的接口相连接，所述引脚IO1、引脚IO2、引脚IO3分别与主控芯片上相应的接口相连接，用于获得不同的工作模式；
所述普通发送模式：主控芯片实时获得由串口发来的有效数据后，对有效数据进行编码，随机侦测四个无线信道中任意一个无线信道的噪声信号值，将编码后的数据送入该无线信道，若无线信道的噪声信号小于有效数据的最小值，启动射频收发模块发送数据，当数据未发送成功时，则启动重传；若无线信道的噪声信号大于有效数据的最小值，将随机侦测其余三个无线信道的噪声信号值；
所述普通接收模式：主控芯片依次侦测四个无线信道相同时间，当侦测到某个无线信道的有效前导码信号时，则侦听该信道一段时间，射频收发模块成功接收编码后的数据，检测编码是否有效，若有效，则串口输出；若无效，则丢弃；
所述广播发送模式：主控芯片实时获得由串口发来的有效数据后，对有效数据进行编码，将编码后的数据送入特定信道，启动射频收发模块发送激活数据，一段时间后，再发送编码后的数据；
所述广播接收模式：所述主控芯片被RTC时钟芯片定时唤醒后，启动射频收发模块接收编码后的数据一定时间，当侦测到无线信道的有效前导码信号时，则侦听该信道一段时间，当无数据接收或者接收数据成功后，启动RTC时钟芯片关闭射频收发模块，主控芯片进入休眠模式。
优选的，所述433通信系统在三根引脚的控制下进入5种工作模式。
优选的，当引脚IO3接入3.3V交流电压，引脚IO1、引脚IO2均接入3.3V直流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入普通发送的工作模式。
优选的，当引脚IO1接入3.3V直流电压，引脚IO2、引脚IO3均接入3.3V交流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入普通接收的工作模式，所述普通接收模式需与普通发送模式配合使用。
优选的，当引脚IO2接入3.3V直流电压，引脚IO1、引脚IO3均接入3.3V交流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入广播发送的工作模式。
优选的，当引脚IO1、引脚IO2、引脚IO3均接入3.3V交流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入广播接收的工作模式，所述广播接收模式需与所述广播发送模式配合使用。
优选的，当引脚IO1、引脚IO2均不接入任何电压，引脚IO3接入3.3V直流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入休眠模式。
优选的，所述普通发送模式与普通接收模式中的发送与接收可以支持多对一，多对多的通信模型。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明电路原理图；
图3为本发明射频收发模块原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明一种实现低功耗的433M通信系统，所述433通信系统包括：MM_IoT_Module_V3无线通信模块、射频收发模块，射频收发模块包括引脚IO1、引脚IO2、引脚IO3，该433通信系统具有普通发送、普通接收、广播发送、广播接收、休眠5种工作模式；其中，MM_IoT_Module_V3无线通信模块简称E76无线通信模块；
所述MM_IoT_Module_V3无线通信模块的主控芯片为EFR32FG1，所述射频收发模块与所述主控芯片的接口相连接，所述引脚IO1、引脚IO2、引脚IO3分别与主控芯片上相应的接口相连接，用于获得不同的工作模式；
所述普通发送模式：主控芯片实时获得由串口发来的有效数据后，对有效数据进行编码，随机侦测四个无线信道中任意一个无线信道的噪声信号值，将编码后的数据送入该无线信道，若无线信道的噪声信号值小于数据的最小值，启动射频收发模块发送数据，当数据未发送成功时，则启动重传；若无线信道的噪声信号值大于数据的最小值，将随机侦测其余三个无线信道的噪声信号值；
所述普通接收模式：主控芯片依次侦测四个无线信道相同时间，当侦测到某个无线信道的有效前导码信号时，则侦听该信道一段时间，射频收发模块成功接收编码后的数据，检测编码是否有效，若有效，则串口输出；若无效，则丢弃；
所述广播发送模式：主控芯片实时获得由串口发来的有效数据后，对有效数据进行编码，将编码后的数据送入特定信道，启动射频收发模块发送激活数据，一段时间后，再发送编码后的数据；
所述广播接收模式：所述433通信系统被RTC时钟芯片定时唤醒后，启动射频收发模块接收编码后的数据一定时间，当侦测到无线信道的有效前导码信号时，则侦听该信道一段时间，当无数据接收或者接收数据成功后，启动RTC时钟芯片关闭射频收发模块，所述433通信系统进入休眠模式。
其中，当引脚IO3接入3.3V交流电压，引脚IO1、引脚IO2均接入3.3V直流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入普通发送的工作模式。
其中，当引脚IO1接入3.3V直流电压，引脚IO2、引脚IO3均接入3.3V交流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入普通接收的工作模式，所述普通接收模式需与普通发送模式配合使用。
其中，当引脚IO2接入3.3V直流电压，引脚IO1、引脚IO3均接入3.3V交流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入广播发送的工作模式。
其中，当引脚IO1、引脚IO2、引脚IO3均接入3.3V交流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入广播接收的工作模式，所述广播接收模式需与所述广播发送模式配合使用。
其中，当引脚IO1、引脚IO2均不接入任何电压，引脚IO3接入3.3V直流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入休眠模式。
另外，所述普通发送模式与普通接收模式中的发送与接收可以支持多对一，多对多的通信模型。
工作原理是：现有的433通信系统功耗较高，不适用于电池供电；本发明采用上述方案时普通发送模式需和普通接收模式配套使用，广播发送模式需和广播接收模式配套使用；普通发送模式，发送前采用随机信道结合先听后发LBT，可以有效避免多设备同时发送产生的无线信号冲突；通信带有自动重传和自动应答机制，能有效避免数据丢失，增加通信安全可靠性；同时，普通发送与接收可以支持多对一，多对多的通信模型。广播发送模式发送前需要发送无线唤醒帧以唤醒当前距离内休眠的无线设备，但广播发送存在通信延迟，虽然发送方功耗较高，不适应电池供电场景，而广播接收方整体接收功耗较低，适用电池供电。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，将普通接收模式中，对每个无线信道的检测时间设为5ms，对侦测到有效前导码信号的信道，侦测到信号后，再侦测100ms；将广播发送模式中，启动射频收发模块持续时间设为1.3秒；将广播接收模式中唤醒主控芯片的时间设为1秒，启动射频接收模块的持续时间设为5ms。
具体地：
普通接收模式，普通接收模式下，设备会依次侦测4个信道是否有无线前导码信号，每个信道持续侦听时间5ms，超过时间切换下一个信道。若某信道中，侦测到有效前导码信号，则停留当前信道100ms。无线接收器成功接收有效数据后，将检测对应命令、帧格式、CRC校验值是否有效，有效则串口输出，否则丢弃。
广播发送模式下，设备一直监听串口数据，当串口检测到有效数据，获取有效数据，然后在数据中插入命令头、帧序列、CRC等信息。然后在特定信道中，启动发送无线前导码，持续时间1.3秒，发送完成后，发送真实有的数据帧。
广播接收模式下，系统处于低功耗模式，内部RTC时钟芯片定时1秒唤醒一次，唤醒后设备启动无线射频接收，持续时间5ms，侦听到当前信道存在有效前导码信号，会持续1S持续侦听，无线接收器成功接收有效数据后，将检测对应命令、帧格式、CRC校验值是否有效，有效则串口输出，否则丢弃。结束后再次启动RTC时钟，关闭射频，整个系统进入休眠。
实施例3
如图2所示，本实施例为MM_IoT_Module_V3无线通信模块的主控芯片，其中PF2接口与引脚IO1相连接，PC11与引脚IO2相连接，PC10与引脚IO3相连接，接口SUBGRF OP、SUBGRF IP、SUBGRF IN、SUBGRF ON与射频收发模块相连接。
实施例4
如图3所示，本实施例为射频收发模块，四个信道分别为SUBGRF OP、SUBGRF IP、SUBGRF IN、SUBGRF ON，该模块由四个信道触发，结束于外接天线。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种实现低功耗的433M通信系统，其特征在于，所述433通信系统包括：MM_IoT_Module_V3无线通信模块、射频收发模块，射频收发模块包括引脚IO1、引脚IO2、引脚IO3，该433通信系统具有普通发送、普通接收、广播发送、广播接收、休眠5种工作模式；
所述MM_IoT_Module_V3无线通信模块的主控芯片为EFR32FG1，所述射频收发模块与所述主控芯片的接口相连接，所述引脚IO1、引脚IO2、引脚IO3分别与主控芯片上相应的接口相连接，用于获得不同的工作模式；主控芯片上的PF2接口与引脚IO1相连接，PC11与引脚IO2相连接，PC10与引脚IO3相连接；
所述普通发送模式：主控芯片实时获得由串口发来的有效数据后，对有效数据进行编码，随机侦测四个无线信道中任意一个无线信道的噪声信号值，将编码后的数据送入该无线信道，若无线信道的噪声信号值小于数据的最小值，启动射频收发模块发送数据，当数据未发送成功时，则启动重传；若无线信道的噪声信号值大于数据的最小值，将随机侦测其余三个无线信道的噪声信号值；
所述普通接收模式：主控芯片依次侦测四个无线信道相同时间，当侦测到某个无线信道的有效前导码信号时，则侦听该信道一段时间，射频收发模块成功接收编码后的数据，检测编码是否有效，若有效，则串口输出；若无效，则丢弃；
所述广播发送模式：主控芯片实时获得由串口发来的有效数据后，对有效数据进行编码，将编码后的数据送入特定信道，启动射频收发模块发送激活数据，一段时间后，再发送编码后的数据；
所述广播接收模式：所述主控芯片被RTC时钟芯片定时唤醒后，启动射频收发模块接收编码后的数据一定时间，当侦测到无线信道的有效前导码信号时，则侦听该信道一段时间，当无数据接收或者接收数据成功后，启动RTC时钟芯片关闭射频收发模块，主控芯片进入休眠模式；
将普通接收模式中，对每个无线信道的检测时间设为5ms，对侦测到有效前导码信号的信道，侦测到信号后，再侦测100ms；将广播发送模式中，启动射频收发模块持续时间设为1.3秒；将广播接收模式中唤醒主控芯片的时间设为1秒，启动射频接收模块的持续时间设为5ms。
2.根据权利要求1所述的一种实现低功耗的433M通信系统，其特征在于，当引脚IO3接入3.3V交流电压，引脚IO1、引脚IO2均接入3.3V直流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入普通发送的工作模式。
3.根据权利要求1或2所述的一种实现低功耗的433M通信系统，其特征在于，当引脚IO1接入3.3V直流电压，引脚IO2、引脚IO3均接入3.3V交流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入普通接收的工作模式，所述普通接收模式是与普通发送模式配合使用。
4.根据权利要求1所述的一种实现低功耗的433M通信系统，其特征在于，当引脚IO2接入3.3V直流电压，引脚IO1、引脚IO3均接入3.3V交流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入广播发送的工作模式。
5.根据权利要求1或4所述的一种实现低功耗的433M通信系统，其特征在于，当引脚IO1、引脚IO2、引脚IO3均接入3.3V交流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入广播接收的工作模式，所述广播接收模式是与所述广播发送模式配合使用。
6.根据权利要求1所述的一种实现低功耗的433M通信系统，其特征在于，当引脚IO1、引脚IO2均不接入任何电压，引脚IO3接入3.3V直流电压时，MM_IoT_Module_V3无线通信模块进入休眠模式。
7.根据权利要求1所述的一种实现低功耗的433M通信系统，其特征在于，所述普通发送模式与普通接收模式中的发送与接收时采用多对一，多对多的通信模型。
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