基于超低功耗無線芯片SX1212的無線數傳模塊設計

　　圖二：發射處于模式2狀態，接收處于模式3狀態示意圖

　　休眠模式是通過用軟件方式實現的，這樣休眠時系統的接口均保持相應的電平，并且能快速切換各種狀態，由于MCU主時鐘是通過RC振蕩器產生的，起振時間僅僅需要4uS, 實測從休眠至喚醒加上喚醒初始化的時間僅僅需要20uS，這意味模塊在休眠狀態時，置低SET_A腳后20uS就可以通過UART口輸入數據至模塊。這里我們設計了系統在接收或發送過程中，即使設置工作在模式3或4，模塊也要將接收或發送過程執行完畢再進入省電模式或休眠模式，其中在接收或發送過程中AUX腳將被置低。利用這個特點，當模塊處于模式3或模塊4狀態，下位機用戶在置低SET_A腳使模塊喚醒并輸入數據后，若需休眠可立刻置高SET_A腳，而不必等到模塊將數據無線發送完畢，模塊在數據發送結束后會自動檢測SET_A腳，如為高則進入休眠，數據是否發送結束用戶可以通過查詢AUX腳獲得。

　　圖三：模塊與下位機的連接圖

　　在電池供電的電路中，正常可將從模塊(如水氣表)設置在模式3上，當主模塊(如采集器或收抄機)在模式2下發送數據，從模塊喚醒后接收數據，完成后利用AUX腳將下位機MCU喚醒，再將數據輸出，MCU接收到數據后，可將從模塊切換至模式1，應答主模塊.如主模塊收到應答后也可被切換至模式1,這時主從模塊均處于正常模式下，可以實現高速數據傳輸。如主模塊收到應答后，后續無數據交換可將從機再次切換至模式3處于省電模式下，等待下一次的喚醒，而主模塊可以切換至模式4休眠狀態。

　　因為省電是通過周期性喚醒休眠再喚醒實現的，所以在省電模式下的功耗與喚醒周期和每次喚醒搜索前導碼的時間(t w)，以及休眠的靜態功耗有關。喚醒周期用戶可以在線設置范圍是50ms至5s. 每次搜索前導碼時間與射頻傳輸的速率有關，射頻傳輸的速率也是可設的，在10Kbps速率的速率下喚醒搜索前導碼時間平均約為4.5ms.

　　在省電模式下電池的使用壽命可以通過以下公式算出：

　　使用壽命 =

　　例如：電池是 3.6V/3.6A ER18505鋰亞電池，模塊包括MCU接收電流為3.2mA，休眠電流1.5uA.射頻傳輸速率10Kbps,喚醒周期為1SEC,那么電池使用壽命是：

　　考慮到電池的自放電,不同電流下的容量差異，溫度以及客戶端MCU的休眠功耗和每月幾次的使用，1節3.6V/3.6A ER18505鋰亞電池正常情況下有超過10年的使用壽命。

　　省電模式的工作方式非常適合水氣熱表，集裝箱信息管理，數據采集系統等使用不是太頻繁但要求用電池長期工作的場合。

　　總結

　　在一些無線收發的應用中，如需電池供電，又要長期處于接收狀態已保證實時響應，只有用定時喚醒接收的方式。在電池容量不變的情況下，若想延長工作時間，只能降低占空比和提高無線收發速率。但是降低占空比會直接影響到響應實時性，而無線接收每提高一倍的速率靈敏度一般會下降2-3dBm, .直接影響到通訊距離，現在市場上常見的單芯片無線IC接收電流一般都有15-20mA ,如應用于像無線水汽表需要電池工作6-10年的系統，各種參數像距離，工作壽命，響應時間很難取舍。而SEMTECH推出的SX1212創新的將電流降低到2.6mA,同時接收靈敏度，抗干擾，鄰道選擇性等指標仍然具有較高的指標。

　　目前這基于SX1212的無線模塊已有深圳市安美通有限公司開發完成，并成功應用于無線水氣表的采集，實測在開闊地無線設置在10Kbps下距離約有450米，2Kbps下距離約有600米，1SEC打開一次的情況下，用手抄機不到2SEC即可完成一次水氣表數據采集，若與采集器配合可以實現全自動抄表，手抄機如再加上GPS即可實現無需人工輸入命令，自動發現周邊的水氣表從而進一步提高抄表速度。而相比傳統的人工抄表每人每月只能抄3-4K住戶，并且燃氣表大多還要在晚上上門抄表，大大的提高了效率。