本發(fā)明涉及使用單片機和高效率電源電路實現(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，無線通信技術(shù)lora得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。lora采用線性調(diào)頻擴頻調(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)項目中。

在對lora技術(shù)使用的考量中，一個很重要的技術(shù)要求就是低功耗。盡管在lora的信號調(diào)制方法設(shè)計上，已經(jīng)采用低功耗的fsk(頻移鍵控)調(diào)制，但實際應(yīng)用系統(tǒng)中，lora持續(xù)的待機狀態(tài)以及外圍采集電路的功耗，讓使用lora的整個應(yīng)用系統(tǒng)功耗仍然很大，使整個系統(tǒng)不得不外接ac220v市電，通過電源適配器轉(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)用場景中ac220v市電很難直接接入，需要重新架設(shè)電線線路，無端增加了項目成本。

具體來說，現(xiàn)有l(wèi)ora技術(shù)仍有以下缺陷：

1.lora待機狀態(tài)下功耗大，無端浪費了電能；

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，浪費的電能以熱量的形式散發(fā)；

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

4.lora和整個應(yīng)用系統(tǒng)完全依靠ac220v市電供電，一旦市電斷電，整個系統(tǒng)癱瘓，無法工作；

5.對于多個lora組成的網(wǎng)絡(luò)，市電接入都需要架設(shè)電線線路，使得整個系統(tǒng)硬件很不美觀。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)一種使用紐扣電池即可給使用lora技術(shù)的整個應(yīng)用系統(tǒng)長時間供電的方法。

為了實現(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)有無線串口模塊，用于控制lora通信裝置工作模式的單片機通過i/o端口輸出工作模式控制信號至無線串口模塊；

所述lora模塊的工作模式包括：

一般模式：串口打開，無線打開；

喚醒模式：串口打開，無線打開，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，無線僅開啟接收信號功能，關(guān)閉發(fā)射信號功能；

lora模塊待機狀態(tài)時處于省電模式，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時，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，通過單片機使lora模塊進入一般模式，待數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，再通過單片機使lora模塊進入省電模式。

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。

所述單片機處于待機模式時關(guān)閉系統(tǒng)時鐘，進入休眠模式狀態(tài)，一旦有外部信號輸入要求單片機進入工作狀態(tài)，通過單片機的外圍功能模塊的中斷作用將單片機喚醒。

所述單片機和lora模塊采用容量在1000mah以上的鋰電池供電。

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

本發(fā)明通過單片機和高效率電源電路的設(shè)計降低lora和應(yīng)用系統(tǒng)的功耗，達到使用紐扣電池即可給使用lora技術(shù)的整個應(yīng)用系統(tǒng)長時間供電，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，每個系統(tǒng)每年可節(jié)約電能50度，同時消除系統(tǒng)接市電的布線安裝費用，也使硬件組裝簡單，節(jié)約操作工時。

附圖說明

下面對本發(fā)明說明書中每幅附圖表達的內(nèi)容作簡要說明：

圖1為lora與單片機(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。

具體實施方式

如圖1所示，lora模塊的接口端加入單片機，利用單片機的通用i/o端口來控制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模塊進入一般模式，此模式下，串口打開，無線打開，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，無線打開，和一般模式比唯一區(qū)別在數(shù)據(jù)包發(fā)射前，自動增加喚醒碼，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，無線處于空中喚醒模式，收到無線數(shù)據(jù)后，打開串口接收數(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，無線關(guān)閉，只能接收參數(shù)設(shè)置命令，此模式一般不常用。

在不加入單片機的情況，lora模塊要同時具備接收和發(fā)送的功能只能工作在一般模式下，一般模式下，lora模塊的串口和無線都處于長時間打開狀態(tài)，這必然導(dǎo)致lora的功耗極度增大。

加入單片機控制后，可以將lora模塊設(shè)置為省電模式，無數(shù)據(jù)傳輸時，串口和無線都處于關(guān)閉狀態(tài)，lora模塊的功耗極低。有數(shù)據(jù)傳輸時，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，通過單片機的通用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)。通過這種控制方式，使得lora在待機狀態(tài)下功耗極低，待機電流幾個ua左右。

單片機選用msp430或者stm等具備超低功耗能力的機型，單片機處于待機模式時關(guān)閉系統(tǒng)時鐘，進入休眠模式狀態(tài)，一旦有外部信號輸入要求單片機進入工作狀態(tài)，可通過外圍功能模塊的中斷作用將單片機喚醒，單片機休眠模式下待機電流1ua以下。

電池可根據(jù)整個應(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5-12v轉(zhuǎn)3.3v電源芯片將電壓轉(zhuǎn)換為3.3v供單片機和lora供電。電源芯片選用開關(guān)型，開關(guān)型電源具備高轉(zhuǎn)換效率，低損耗的特點，總體的轉(zhuǎn)換效率在95％以上，電源的損耗很小。對于數(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，電源方面無損耗產(chǎn)生。整個系統(tǒng)組裝后用安裝盒進行包裝，外部美觀大方。

本發(fā)明采用單片機控制lora的狀態(tài)，實時的關(guān)閉lora不需要工作的功能，達到降低lora的待機功耗。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，不會出現(xiàn)斷電導(dǎo)致整個系統(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)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(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)方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。