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无线自动化和M2M:最低硬件要求与优化功耗

已有 125 次阅读  2019-01-20 18:01
特定的无线标准需要使用专用芯片(如IEEE 802.15.4)。但是,如果您只需要进行单向通信,那么简单的ISM频段发送器就完美适合应用。但是,能量采集无线传感器节点还有一些最低要求。
建议采用高数据速率。一般来说,数据速率越高,需要的功率就越多。但总数据包长度会小很多,因此能量消耗会降低。可以使用ASK(OOK)或FSK调制。ASK调制(和OOK)的能量消耗较低,因为在工作的某些时期RF功率较低(OOK甚至具有完全不消耗RF功率的时期)。
ASK的总平均电流消耗会更低。不过,FSK仍为首选,因为它可以达到更高的数据速率。例如,Microchip的具有集成发送器的PIC12LF1840T48A MCU在OOK模式下支持10 kbps,而在FSK模式下支持100 kbps。在这种情况下,使用FSK调制时,数据发送可以快10倍。此外,从RF接收器的角度看,接收器接收和解码FSK信号的效果要比ASK调制的RF好得多,尤其是在较高数据速率的情况下。
优化功耗
无线能量采集传感器在工作时需要尽可能减少功耗。这可以通过仔细地对设备的工作周期与低功耗关断模式进行平衡来实现。根据应用本身的响应时间,传感器需要频繁或偶尔发送测量的传感器信息。两个工作周期之间的时间间隔越长,平均功耗越低,实际使用的能量就越少。
传感器可能还需要在两次无线电传输之间捕捉多个数据采样。根据捕捉的实际物理信息,可消耗或多或少的电流。典型示例包括运放和桥式称重传感器,它们在工作时需要相当大的电流(相对于发送RF数据时的电流消耗)。
对于实际的无线RF发送配置,需要特别注意。幅值或频率调制、信息的发送速率(比特率和/或频率偏差)以及天线的RF输出功率等参数都对总功耗有很大影响。
工作时间越短,平均功耗越低——这一经验法则在这里同样适用。系统需要经过精心设计,以消除所有不必要的功耗,例如避免LED始终点亮。处理器必须尽可能长地处于低功耗状态。板上的所有其他器件在未使用时都必须处于低功耗待机模式。
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