物(wu)聯(lian)網(wang)承(cheng)諾(nuo)為(wei)我(wo)們(men)管(guan)理(li)家(jia)庭(ting)和(he)辦(ban)公(gong)室(shi)並(bing)與(yu)之(zhi)互(hu)動(dong)的(de)方(fang)式(shi)帶(dai)來(lai)重(zhong)大(da)變(bian)化(hua)。此(ci)外(wai)，預(yu)計(ji)還(hai)將(jiang)改(gai)變(bian)企(qi)業(ye)提(ti)供(gong)服(fu)務(wu)的(de)方(fang)式(shi)，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)商(shang)業(ye)和(he)工(gong)業(ye)部(bu)門(men)，以(yi)前(qian)可(ke)以(yi)將(jiang)資(zi)本(ben)密(mi)集(ji)型(xing)設(she)備(bei)作(zuo)為(wei)服(fu)務(wu)提(ti)供(gong)給(gei)客(ke)戶(hu)。雖(sui)然(ran)這(zhe)個(ge)概(gai)念(nian)很(hen)容(rong)易(yi)理(li)解(jie)，但(dan)考(kao)慮(lv)到(dao)這(zhe)一(yi)點(dian)的(de)組(zu)織(zhi)的(de)影(ying)響(xiang)將(jiang)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)取(qu)決(jue)於(yu)許(xu)多(duo)不(bu)同(tong)數(shu)據(ju)元(yuan)素(su)的(de)持(chi)續(xu)和(he)可(ke)靠(kao)的(de)數(shu)據(ju)收(shou)集(ji)。對於大量無線連接的基於微控製器的傳感器來lai說shuo，這zhe將jiang是shi一yi項xiang工gong作zuo，許xu多duo電dian池chi操cao作zuo並bing長chang時shi間jian保bao留liu在zai原yuan位wei。提ti供gong這zhe樣yang的de傳chuan感gan器qi數shu據ju將jiang要yao求qiu設she計ji使shi用yong超chao低di功gong耗hao無wu線xian收shou發fa器qi微wei控kong製zhi器qi，其qi不bu僅jin具ju有you極ji低di功gong率lv的de待dai機ji電dian流liu，而er且qie還hai采cai用yong節jie能neng技ji術shu來lai延yan長chang單dan個ge紐niu扣kou電dian池chi的de工gong作zuo壽shou命ming。這zhe些xie技ji術shu可ke以yi用yong硬ying件jian或huo軟ruan件jian或huo兩liang者zhe的de混hun合he來lai實shi現xian，但dan很hen明ming顯xian，在zai準zhun備bei選xuan擇ze單dan個ge設she備bei之zhi前qian，設she計ji師shi還hai需xu要yao考kao慮lv許xu多duo其qi他ta更geng廣guang泛fan的de因yin素su。

 

其中一個關鍵因素將是所選的無線協議。這主要是由傳輸的數據量決定的。雖然Wi-Fi是移動大量數據的自然選擇，但它耗電量大，對於典型的傳感應用而言，它將采用藍牙智能和ZigBee等方法以及其他802.15.4 sub-GHz技(ji)術(shu)。。在(zai)選(xuan)擇(ze)器(qi)件(jian)時(shi)，工(gong)程(cheng)師(shi)還(hai)應(ying)了(le)解(jie)構(gou)成(cheng)器(qi)件(jian)總(zong)體(ti)功(gong)耗(hao)曲(qu)線(xian)的(de)各(ge)個(ge)方(fang)麵(mian)。計(ji)算(suan)性(xing)能(neng)和(he)功(gong)率(lv)配(pei)置(zhi)文(wen)件(jian)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)平(ping)衡(heng)。您(nin)可(ke)能(neng)會(hui)使(shi)用(yong)功(gong)能(neng)更(geng)強(qiang)大(da)的(de)設(she)備(bei)來(lai)提(ti)供(gong)更(geng)多(duo)計(ji)算(suan)資(zi)源(yuan)，即(ji)使(shi)它(ta)可(ke)能(neng)會(hui)消(xiao)耗(hao)更(geng)多(duo)功(gong)率(lv)
，以(yi)便(bian)更(geng)快(kuai)地(di)完(wan)成(cheng)計(ji)算(suan)和(he)傳(chuan)輸(shu)任(ren)務(wu)。此(ci)外(wai)，不(bu)要(yao)忘(wang)記(ji)一(yi)些(xie)通(tong)信(xin)堆(dui)棧(zhan)要(yao)求(qiu)無(wu)線(xian)電(dian)設(she)備(bei)在(zai)給(gei)定(ding)數(shu)據(ju)包(bao)的(de)運(yun)行(xing)時(shi)間(jian)更(geng)長(chang)
，因(yin)此(ci)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)組(zu)合(he)無(wu)線(xian)MCU的耗電量。

德州儀器的SimpleLink CC26xx器件係列提供了多種通信方法選擇。 TI CC2650器件結合了2.4 GHz藍牙低功耗（BLE）v 4.1兼容無線收發器，ARM Cortex-M3 32位處理器和超低功耗16位傳感器控製器

，可提供低至2的待機功耗RTC運行和RAM保持時為1μA，在關斷模式下低至100 nA，可通過外部事件觸發喚醒。 CoreMark基準評分為141.85，CoreMark/MHz為2.955（CC2650-7ID設備運行在3.0 V和48 MHz）
，MCU在工作模式下消耗61μA/MHz
，而有源模式發送器電流為9.1 mA，+ 5 dBm輸出。 16位傳感器控製器負責盡可能長時間地使無線電收發器保持睡眠狀態。通過與模擬比較器或ADC等外部傳感器相結合，圖1中的傳感器控製器設計為完全自主運行，允許無線電和32位MCU保持極其高效的待機模式，直到需要它為止發送數據。能夠每秒執行多達10次ADC讀取
，平均功耗小於3μA


，這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)用(yong)於(yu)例(li)如(ru)心(xin)率(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)用(yong)。為(wei)此(ci)，您(nin)可(ke)以(yi)每(mei)秒(miao)執(zhi)行(xing)多(duo)達(da)十(shi)次(ci)測(ce)量(liang)
，然(ran)後(hou)同(tong)時(shi)發(fa)送(song)所(suo)有(you)十(shi)個(ge)測(ce)量(liang)值(zhi)。這(zhe)種(zhong)實(shi)現(xian)節(jie)能(neng)的(de)硬(ying)件(jian)方(fang)法(fa)意(yi)味(wei)著(zhe)無(wu)需(xu)為(wei)每(mei)次(ci)測(ce)量(liang)喚(huan)醒(xing)無(wu)線(xian)電(dian)和(he)MCU，相當於節省了10倍的功耗（圖2）。

 

圖2：在傳輸數據之前讀取傳感器10次。

 

節省電力的另一種方法是在電源中增加一定程度的能量收集。 Silicon Labs采用這種方法
，采用Si1010係列超低功耗sub-GHz無線微控製器。例如
，Si1012采用高速25 MIPS 8051 MCU和EZRadioPro收發器
，可在0.9至3.6 V範圍內工作，在深度睡眠模式下功耗低至0.1μA。保留RTC和無線電狀態需要大約1μA。深度睡眠喚醒時間在2μs以內。它配備了ADC，三個GPIO引腳和四個GP計數器/定時器，是物聯網傳感器應用的理想器件。能夠從能量收集源供電，期望物聯網傳感器可以設計具有15年的預期壽命，而無需更換薄膜電池。為了加快使用這種方法的設計，Silicon Labs提供了一個能量收集參考板
，用於在實踐中完全原型化並演示超低功耗傳感器設計（圖3）。除了Si1012器件外，該板還配備了印刷天線，電源管理IC和太陽能電池板。

 

圖3：Silicon Labs能量收集傳感器評估板。

 

當Si1012不傳輸數據時，它可以保持在相當於大約50 nA的極低功耗狀態。隻需要50lekesideguanglaibuchangtaiyangnengdianchibanloudianliubingkaishiweibomodianchichongdian。jinbomodianchijiunengweiwuxianshoufaqihechuanganqitigongzugoudenengliangdayueqitian。shineidengtongchangtigonggaoda200勒克斯，而室外條件將提供高達10,000勒克斯，足以保持電池充電和提供電力。圖4顯示了每秒傳輸數據的示例IoT傳感器應用的可能占空比與能耗。

 

圖4：能耗曲線Si1012。

 

管理傳感器的節能無線通信也可以成為精細調整軟件的工作。這種方法需要隨時詳細了解MCU和無線收發器內正在進行的過程。還應注意，在某些情況下，開發人員還應檢查是否應充分利用任何編譯器優化選項，例如“優化時間”。可以更快地執行一係列代碼
，設備可以保持在睡眠模式的時間越長。 IDE工具鏈越來越多地提供在調試期間監視能耗的功能，進一步幫助設計盡可能地降低能耗。 Atmel ATmega256RFR2係列ZigBee/802.15.4無線收發器就是一個例子，其中提供了一套已發布的軟件技術，旨在自適應地降低功耗低於正常規定的限值。該器件采用Atmel 8位AVR MCU內核和專為ZigBee/802.15.4設計的低功耗2.4 GHz收發器，采用1.8至3.6 VDC電源供電
，深度睡眠功耗低於700 nA。 MCU和收發器的發送電流為18.6 mA。圖5顯示了可用模式的不同總功耗。

 

圖5：Atmel ATmega2564RFR2無線MCU電源/睡眠模式配置文件。

 

Atmel智能降低功耗技術應用筆記記錄了一組降低的功耗消耗（RPC）軟件技術是獨立的，自校準的自適應功率降低方案。其中一種方案是PLL節能模式。此模式有助於在PLL校準後立即自動切換到省電模式，從而降低功耗。在應用筆記中更深入地記錄了這種方法


，可以將器件功耗從5.2 mA降低到450μA。另一種技術是智能接收技術（SRT）
，其中可以在監聽輸入數據幀的同時周期性地啟用和禁用收發器。根據環境條件，數據流量和信道噪聲，SRT模式可以節省高達50％的電流消耗，但這會導致少量的靈敏度損失。

 

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，更geng換huan廉lian價jia紐niu扣kou電dian池chi的de成cheng本ben會hui大da大da增zeng加jia，更geng不bu用yong說shuo在zai此ci期qi間jian可ke能neng對dui物wu聯lian網wang分fen析xi和he控kong製zhi係xi統tong造zao成cheng的de幹gan擾rao。

 

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