本發(fā)明涉及使用單片機(jī)和高效率電源電路實(shí)現(xiàn)lora通信技術(shù)的超低功耗技術(shù)。

背景技術(shù)：

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)lora得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。lora采用線(xiàn)性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，具備很好的抗干擾能力，廣泛應(yīng)用于各種物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目中。

在對(duì)lora技術(shù)使用的考量中，一個(gè)很重要的技術(shù)要求就是低功耗。盡管在lora的信號(hào)調(diào)制方法設(shè)計(jì)上，已經(jīng)采用低功耗的fsk(頻移鍵控)調(diào)制，但實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，lora持續(xù)的待機(jī)狀態(tài)以及外圍采集電路的功耗，讓使用lora的整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)功耗仍然很大，使整個(gè)系統(tǒng)不得不外接ac220v市電，通過(guò)電源適配器轉(zhuǎn)換成直流電持續(xù)給lora和外圍采集電路供電，增加了電能的損耗，并且，在有些應(yīng)用場(chǎng)景中ac220v市電很難直接接入，需要重新架設(shè)電線(xiàn)線(xiàn)路，無(wú)端增加了項(xiàng)目成本。

具體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有l(wèi)ora技術(shù)仍有以下缺陷：

1.lora待機(jī)狀態(tài)下功耗大，無(wú)端浪費(fèi)了電能；

2.ac220v交流電轉(zhuǎn)換直流電效率低，普遍轉(zhuǎn)換效率在87％以下，浪費(fèi)的電能以熱量的形式散發(fā)；

3.很多應(yīng)用場(chǎng)景中交流電直接接入困難，需要重新架設(shè)電線(xiàn)線(xiàn)路，不僅增加了項(xiàng)目成本，也增加了項(xiàng)目難度；

4.lora和整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)完全依靠ac220v市電供電，一旦市電斷電，整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，無(wú)法工作；

5.對(duì)于多個(gè)lora組成的網(wǎng)絡(luò)，市電接入都需要架設(shè)電線(xiàn)線(xiàn)路，使得整個(gè)系統(tǒng)硬件很不美觀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)一種使用紐扣電池即可給使用lora技術(shù)的整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間供電的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：基于lora通信裝置的低功耗方法，lora模塊設(shè)有無(wú)線(xiàn)串口模塊，用于控制lora通信裝置工作模式的單片機(jī)通過(guò)i/o端口輸出工作模式控制信號(hào)至無(wú)線(xiàn)串口模塊；

所述lora模塊的工作模式包括：

一般模式：串口打開(kāi)，無(wú)線(xiàn)打開(kāi)；

喚醒模式：串口打開(kāi)，無(wú)線(xiàn)打開(kāi)，待發(fā)送的數(shù)據(jù)包添加用于喚醒處于省電模式lora模塊的喚醒碼；

省電模式：串口接收關(guān)閉，無(wú)線(xiàn)僅開(kāi)啟接收信號(hào)功能，關(guān)閉發(fā)射信號(hào)功能；

lora模塊待機(jī)狀態(tài)時(shí)處于省電模式，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，網(wǎng)關(guān)端lora模塊發(fā)送喚醒碼，將省電模式下的lora模塊喚醒，接收網(wǎng)關(guān)端發(fā)送的數(shù)據(jù)；

當(dāng)需要向外發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)單片機(jī)使lora模塊進(jìn)入一般模式，待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，再通過(guò)單片機(jī)使lora模塊進(jìn)入省電模式。

所述lora模塊的工作模式還包括休眠模式：只能接收參數(shù)設(shè)置命令。

所述單片機(jī)處于待機(jī)模式時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)鐘，進(jìn)入休眠模式狀態(tài)，一旦有外部信號(hào)輸入要求單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，通過(guò)單片機(jī)的外圍功能模塊的中斷作用將單片機(jī)喚醒。

所述單片機(jī)和lora模塊采用容量在1000mah以上的鋰電池供電。

所述鋰電池通過(guò)5-12v轉(zhuǎn)3.3v電源芯片為單片機(jī)和lora模塊供電，所述電源芯片選用開(kāi)關(guān)型。

本發(fā)明通過(guò)單片機(jī)和高效率電源電路的設(shè)計(jì)降低lora和應(yīng)用系統(tǒng)的功耗，達(dá)到使用紐扣電池即可給使用lora技術(shù)的整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間供電，這樣節(jié)約了市電電網(wǎng)電能，減小了市電電網(wǎng)的負(fù)荷，每個(gè)系統(tǒng)每年可節(jié)約電能50度，同時(shí)消除系統(tǒng)接市電的布線(xiàn)安裝費(fèi)用，也使硬件組裝簡(jiǎn)單，節(jié)約操作工時(shí)。

附圖說(shuō)明

下面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容作簡(jiǎn)要說(shuō)明：

圖1為lora與單片機(jī)(mcu)連接圖；

圖2為主程序流程圖；

圖3為中斷服務(wù)程序流程圖；

圖4為串口發(fā)送函數(shù)流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，lora模塊的接口端加入單片機(jī)，利用單片機(jī)的通用i/o端口來(lái)控制lora的工作模式。

lora模塊分為四種工作模式，由接口md1和md0控制：

若md1＝0，md0＝0，則lora模塊進(jìn)入一般模式，此模式下，串口打開(kāi)，無(wú)線(xiàn)打開(kāi)，透明傳輸；

若md1＝0，md0＝1，則lora模塊為喚醒模式，此模式下，串口打開(kāi)，無(wú)線(xiàn)打開(kāi)，和一般模式比唯一區(qū)別在數(shù)據(jù)包發(fā)射前，自動(dòng)增加喚醒碼，喚醒處于省電模式的lora；

若md1＝1，md0＝0，則lora模塊為省電模式，此模式下，串口接收關(guān)閉，無(wú)線(xiàn)處于空中喚醒模式，收到無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)后，打開(kāi)串口接收數(shù)據(jù)，該模式只能為接收方，不能發(fā)送；

若md1＝1，md0＝1，則lora模塊為休眠模式，此模式下，串口關(guān)閉，無(wú)線(xiàn)關(guān)閉，只能接收參數(shù)設(shè)置命令，此模式一般不常用。

在不加入單片機(jī)的情況，lora模塊要同時(shí)具備接收和發(fā)送的功能只能工作在一般模式下，一般模式下，lora模塊的串口和無(wú)線(xiàn)都處于長(zhǎng)時(shí)間打開(kāi)狀態(tài)，這必然導(dǎo)致lora的功耗極度增大。

加入單片機(jī)控制后，可以將lora模塊設(shè)置為省電模式，無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，串口和無(wú)線(xiàn)都處于關(guān)閉狀態(tài)，lora模塊的功耗極低。有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，網(wǎng)關(guān)端lora模塊發(fā)送喚醒碼，將省電模式下的lora模塊喚醒，接收網(wǎng)關(guān)端發(fā)送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收完成后，當(dāng)需要向外發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)單片機(jī)的通用i/o端口改變md1值，設(shè)置為一般模式向外發(fā)送數(shù)據(jù)。通過(guò)這種控制方式，使得lora在待機(jī)狀態(tài)下功耗極低，待機(jī)電流幾個(gè)ua左右。

單片機(jī)選用msp430或者stm等具備超低功耗能力的機(jī)型，單片機(jī)處于待機(jī)模式時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)時(shí)鐘，進(jìn)入休眠模式狀態(tài)，一旦有外部信號(hào)輸入要求單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，可通過(guò)外圍功能模塊的中斷作用將單片機(jī)喚醒，單片機(jī)休眠模式下待機(jī)電流1ua以下。

電池可根據(jù)整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量的多少以及數(shù)據(jù)交換的頻率，選擇大容量鋰電池或者紐扣電池。大容量鋰電池的容量一般1000mah以上，紐扣電池的容量一般100mah-1000mah。對(duì)于數(shù)量大、數(shù)據(jù)交互頻率高的系統(tǒng)，可選用鋰電池，通過(guò)5-12v轉(zhuǎn)3.3v電源芯片將電壓轉(zhuǎn)換為3.3v供單片機(jī)和lora供電。電源芯片選用開(kāi)關(guān)型，開(kāi)關(guān)型電源具備高轉(zhuǎn)換效率，低損耗的特點(diǎn)，總體的轉(zhuǎn)換效率在95％以上，電源的損耗很小。對(duì)于數(shù)量小、數(shù)據(jù)交互頻率不高的系統(tǒng)，可直接選用3.3v紐扣電池供電，電源方面無(wú)損耗產(chǎn)生。整個(gè)系統(tǒng)組裝后用安裝盒進(jìn)行包裝，外部美觀大方。

本發(fā)明采用單片機(jī)控制lora的狀態(tài)，實(shí)時(shí)的關(guān)閉lora不需要工作的功能，達(dá)到降低lora的待機(jī)功耗。lora的功耗降低后，在供電方面可采用鋰電池或紐扣電池供電，省去ac220市電的接入，并且采用轉(zhuǎn)換效率95％以上的dc-dc電源，有效的降低了電能的損耗。采用鋰電池或紐扣電池為不間斷供電，不會(huì)出現(xiàn)斷電導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能工作，利用本發(fā)明的技術(shù)，鋰電池或紐扣電池的使用壽命普遍在3年以上。電池和整個(gè)硬件設(shè)備可以整體的包裝安裝盒中，具備美觀適用的特征。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。