基于ZigBee的休眠喚醒策略

　　3.2 定時(shí)喚醒

　　照明節(jié)點(diǎn)作為系統(tǒng)中的執(zhí)行部分，其主要的工作為接收控制信號(hào)和執(zhí)行相應(yīng)操作。由于其需要等待無線控制信號(hào)來觸發(fā)服務(wù)，因此不能采取通過外部中斷的方式進(jìn)行喚醒。淺休眠模式提供定時(shí)器喚醒功能，該模式下關(guān)閉數(shù)字穩(wěn)壓器、高速RC振蕩器和高速晶振，僅保留低速晶振提供時(shí)鐘，可通過睡眠定時(shí)器定時(shí)對(duì)MCU進(jìn)行喚醒。

　　如圖3所示，睡眠定時(shí)器以周期tperiod對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行喚醒。整個(gè)喚醒過程與開關(guān)節(jié)點(diǎn)相同，其平均功率為：

　　照明節(jié)點(diǎn)作為無線照明系統(tǒng)的應(yīng)用執(zhí)行部分，是直接為用戶提供服務(wù)的部件。實(shí)施休眠機(jī)制后，設(shè)備大部分時(shí)間將處于休眠狀態(tài)，只是周期性蘇醒過來收發(fā)數(shù)據(jù)或者檢測(cè)信道的狀態(tài)。若休眠時(shí)間過長(zhǎng)，則會(huì)影響設(shè)備對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)速度，甚至導(dǎo)致控制信號(hào)傳輸失敗，因此應(yīng)用中需要對(duì)休眠時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估，避免用戶等待時(shí)間過長(zhǎng)或操作失敗。

4 數(shù)據(jù)分析

　　本系統(tǒng)以CC2430為無線通信芯片，以高性能8051為內(nèi)核，集成ZigBee RF收發(fā)器。如上文所述，無線節(jié)點(diǎn)采取兩種不同的休眠喚醒機(jī)制，實(shí)現(xiàn)節(jié)能策略。根據(jù)參考文獻(xiàn)，獲得數(shù)據(jù)分析如圖4和圖5所示。

　　由圖4可見，影響開關(guān)節(jié)點(diǎn)功率大小的因素有運(yùn)行時(shí)間trun和開關(guān)次數(shù)n。其中，trun與通信過程有關(guān)，控制信息的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)越多，trun越大;而開關(guān)次數(shù)n則由使用習(xí)慣決定，平均功率隨開關(guān)的頻繁程度增加而增大。若某開關(guān)信息需要同時(shí)控制2個(gè)照明節(jié)點(diǎn)(trun=30 ms)，每天開關(guān)20次，平均功率約為0.5 mW;控制3個(gè)節(jié)點(diǎn)，每天開關(guān)10次，其平均功率則為0.31 mW。如圖5所示，照明節(jié)點(diǎn)的平均功率由運(yùn)行時(shí)間trun和喚醒周期tperiod決定。其中，trun與電路設(shè)計(jì)和執(zhí)行器件有關(guān);喚醒周期與網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度有關(guān)，tperiod越大，網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間就越長(zhǎng)。在照明的控制中，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求不大，同時(shí)考慮到節(jié)能和用戶操作的要求，喚醒周期取值在250～400 ms之間，照明節(jié)點(diǎn)的功率可控制在10mW以下。

　　5 結(jié)語

　　研究結(jié)果證明，對(duì)無線節(jié)點(diǎn)各部件進(jìn)行休眠喚醒策略，能有效控制其功耗，提高能源利用率，在家庭自動(dòng)化和節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)下，將具有較好的參考價(jià)值。