礦用低功耗Wi―Fi移動終端設計

Wi—Fi移動終端的軟件架構主要包括硬件接口驅動層、任務調度抽象層和應用層這3層。主機控制器在軟件底層通過RN171 Wi—Fi模組所提供的SPI，UART和GPIO硬件接口對Wi—Fi模組進行訪問控制操作以及Wi—Fi數據的傳輸。
在硬件接口驅動層，主機主要完成SPI、UART和GPIO外設的驅動程序設計，這3個外設程序設計都是通過中斷方式對外設接口進行數據訪問，減少了主控制器的等待時間，提高了執行效率。
在任務調度層，通過硬件接口驅動層的外設驅動程序接口，在程序后臺建立了4個調度任務，分別處理Wi—Fi數據的收發和基于低功耗要求的睡眠任務，以及人機交互等一些輔助功能，并向應用層提供相應的任務接口。主機的后臺程序通過輪詢方式監測任務的發生并進行相應的處理，處理內容包括任務結構體和數據幀結構體的初始化、任務的分配和管理、內存管理、任務時間片分配等。
在本終端軟件的應用層，依據任務調度層提供的相應軟件接口，可以進行多種數據應用和電源管理應用設計。由于RN171支持IEEE802． 11b／g協議標準，提供高達54MHz的數據傳輸帶寬，并能獲取其所在AP(接入點)的AP MAC地址、RSSI(接收信號強度)等Wi—Fi網絡信息，因此，本終端可以實現Wi—Fi終端的區域定位、監測監控、多媒體流(語音、視頻)數據傳輸等數據業務應用功能。
2．2 建立連接
Wi—Fi模組RN171有兩種建立連接的方式：一是連接固定SSID的AP；二是搜索接收范圍內的所有AP，優先連接RSSI強度高的AP。當成功連接AP后，會通過Wi—Fi模組Flash中存儲的阿絡設置信息進行設置，建立連接的設置信息包括服務器IP地址(Remote IP)、服務器端口號(Remo te Port)、網關IP地址、靜態IP方式／DHCP服務器IP自動分配、終端自身1P地址、終端端口號、TCP／UDP通信協議承載。
2．3 數據通信
Wi—Fi模組RN171根據設置的TCP／UDP通信協議進行數據通信，通過其內置的32位SPARC處理器來執行。只有當接收到有效的數據包時，才會通過UART接口把數據傳送給主機，觸發主機的接收功能。當有數據發送時，主機通過UART接口把數據傳送給Wi—Fi模組，Wi—Fi模組會根據數據的承載協議按照設置的通信參數把數據發送出去。
2．4 低功耗軟件設計
根據移動終端的具體運用場合，在軟件設計上定義了連續工作模式(AetiveMode)、間歇性工作模式(Run_Intermitent Mode)，以及深度睡眠模式(Deepsleep Mode)3種模式，3種模式之間可以根據應用需求相互轉換。連續工作模式時，低功耗電源管理關閉，主控芯片、Wi—Fi模組，以及輔助功能芯片都處于正常運行狀態，終端的功耗達到最大值。當需要傳輸多媒體流數據時，通信過程中數據不能間斷，移動終端就處于連續工作模式以滿足應用需求，當通信任務完成后，終端就進入深度睡眠模式以節省功耗，并通過按鍵的外部中斷來喚醒主控制器以發起多媒體流的通信任務。間歇性工作模式時，主機通過定時器外設控制Wi—Fi模組在一個固定時間內發送／接收數據，剩余的大部分時間，終端上的所有芯片都處于低功耗的睡眠模式。主控制器在低頻率(32 kHz)下進入掉電模式，通過實時時鐘自動喚醒，然后由主機喚醒Wi—Fi模組和其他功能模塊。在完成周期性數據通信的同時，最大程度地降低終端功耗。對于類似于定位系統應用這種通信數據量少且只需要周期性觸發通信的應用場合，Wi—Fi終端應切換為這種工作模式，以降低功耗。