[发明专利]基于Lora通信装置的低功耗方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用单片机和高效率电源电路实现Lora通信技术的超低功耗技术。

背景技术

随着物联网技术的快速发展，无线通信技术Lora得到了快速的发展和应用。Lora采用线性调频扩频调制技术，具备很好的抗干扰能力，广泛应用于各种物联网项目中。

在对Lora技术使用的考量中，一个很重要的技术要求就是低功耗。尽管在Lora的信号调制方法设计上，已经采用低功耗的FSK(频移键控)调制，但实际应用系统中，Lora持续的待机状态以及外围采集电路的功耗，让使用Lora的整个应用系统功耗仍然很大，使整个系统不得不外接AC220V市电，通过电源适配器转换成直流电持续给Lora和外围采集电路供电，增加了电能的损耗，并且，在有些应用场景中AC220V市电很难直接接入，需要重新架设电线线路，无端增加了项目成本。

具体来说，现有Lora技术仍有以下缺陷：

1.Lora待机状态下功耗大，无端浪费了电能；

2.AC220V交流电转换直流电效率低，普遍转换效率在87％以下，浪费的电能以热量的形式散发；

3.很多应用场景中交流电直接接入困难，需要重新架设电线线路，不仅增加了项目成本，也增加了项目难度；

4.Lora和整个应用系统完全依靠AC220V市电供电，一旦市电断电，整个系统瘫痪，无法工作；

5.对于多个Lora组成的网络，市电接入都需要架设电线线路，使得整个系统硬件很不美观。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种使用纽扣电池即可给使用Lora技术的整个应用系统长时间供电的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：基于Lora通信装置的低功耗方法，Lora模块设有无线串口模块，用于控制Lora通信装置工作模式的单片机通过I/O端口输出工作模式控制信号至无线串口模块；

所述Lora模块的工作模式包括：

一般模式：串口打开，无线打开；

唤醒模式：串口打开，无线打开，待发送的数据包添加用于唤醒处于省电模式Lora模块的唤醒码；

省电模式：串口接收关闭，无线仅开启接收信号功能，关闭发射信号功能；

Lora模块待机状态时处于省电模式，当有数据传输时，网关端Lora模块发送唤醒码，将省电模式下的Lora模块唤醒，接收网关端发送的数据；

当需要向外发送数据时，通过单片机使Lora模块进入一般模式，待数据发送完毕后，再通过单片机使Lora模块进入省电模式。

所述Lora模块的工作模式还包括休眠模式：只能接收参数设置命令。

所述单片机处于待机模式时关闭系统时钟，进入休眠模式状态，一旦有外部信号输入要求单片机进入工作状态，通过单片机的外围功能模块的中断作用将单片机唤醒。

所述单片机和Lora模块采用容量在1000mAh以上的锂电池供电。

所述锂电池通过5-12V转3.3V电源芯片为单片机和Lora模块供电，所述电源芯片选用开关型。

本发明通过单片机和高效率电源电路的设计降低Lora和应用系统的功耗，达到使用纽扣电池即可给使用Lora技术的整个应用系统长时间供电，这样节约了市电电网电能，减小了市电电网的负荷，每个系统每年可节约电能50度，同时消除系统接市电的布线安装费用，也使硬件组装简单，节约操作工时。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

图1为Lora与单片机(MCU)连接图；

图2为主程序流程图；

图3为中断服务程序流程图；

图4为串口发送函数流程图。

具体实施方式

如图1所示，Lora模块的接口端加入单片机，利用单片机的通用I/O端口来控制Lora的工作模式。

Lora模块分为四种工作模式，由接口MD1和MD0控制：

若MD1＝0，MD0＝0，则Lora模块进入一般模式，此模式下，串口打开，无线打开，透明传输；

若MD1＝0，MD0＝1，则Lora模块为唤醒模式，此模式下，串口打开，无线打开，和一般模式比唯一区别在数据包发射前，自动增加唤醒码，唤醒处于省电模式的Lora；

若MD1＝1，MD0＝0，则Lora模块为省电模式，此模式下，串口接收关闭，无线处于空中唤醒模式，收到无线数据后，打开串口接收数据，该模式只能为接收方，不能发送；