[发明专利]一种水下滑翔机控制器低功耗装置及其控制方法

说明书

本发明涉及一种水下滑翔机控制器低功耗装置及其控制方法，装置包括：微处理器单元、电源转换单元、存储管理单元、外设管理单元、串口扩展单元。电源转换单元选用转换效率高LM2672电压转换芯片，微处理器单元控制电源转换单元工作状态；存储管理单元选用SD卡作为存储介质，当SD卡处于待机状态时，微处理器单元关闭SD卡工作电源，使其进入低功耗状态；外设管理单元选用导通内阻低CMOS场效应管，设计外设电源开关电路，微处理器单元控制外设管理单元工作状态；串口扩展单元选用具有低功耗模式的WK21XX系列芯片，扩展控制器串口数量，微处理器单元通过修改WK21XX寄存器改变其工作状态。该方法具有结构简单、通用性强和稳定可靠等特点，广泛应用于低功耗控制领域。

技术领域

本发明涉及水下滑翔机控制器低功耗设计方法，对水下滑翔机控制器的微处理器单元、电源转换单元、存储管理单元、外设管理单元、串口扩展单元进行低功耗设计，属于工业控制领域。

背景技术

水下滑翔机是一种将浮标、潜标技术与水下机器人技术相结合而研制出的一种无外挂推进装置、依靠自身浮力驱动的新型水下移动观测平台，其具有低噪声、低能耗、投放回收方便、制造成本和作业费用低、作业周期长、作业范围广等特点，已逐渐成为一种通用的水下监测手段。

水下滑翔机主要功能包括海洋环境参数测量功能、自主滑翔运动控制功能、测量路径规划功能、测量数据存储与远距离传输功能等。水下滑翔机的应用可有效提高海洋环境的空间和时间观测密度，增强海洋环境的综合监测能力。由于水下滑翔机长时间对海洋环境参数进行工作，水下滑翔机控制器的低功耗技术是水下滑翔机的关键技术，研究水下滑翔机控制器低功耗技术，对水下滑翔机技术发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提出一种水下滑翔机控制器低功耗设计方法，作为水下滑翔机的关键技术，为水下滑翔机控制器降低功耗提供了重要保障。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种水下滑翔机控制器低功耗装置，包括微处理器单元以及与其连接的电源转换单元、存储管理单元、外设管理单元、串口扩展单元；

微处理器单元，用于根据接收的水下滑翔机状态数据和环境信息对其它各单元进行功耗管理；

电源转换单元，用于将电池电源进行电压转换，给其它各单元供电；

存储管理单元，用于存储滑翔机状态数据和环境信息；

外设管理单元，用于通过场效应管对传感器进行通电管理；

串口扩展单元，用于微处理器单元与传感器和外部设备的串口通信。

所述微处理器单元选用具有多种低功耗管理模式的STM32F4系列微处理器。

所述微处理器单元根据水下滑翔机的不同工况，选择不同的低功耗模式，用于降低水下滑翔机控制器的功耗。

所述存储管理单元采用SD卡；SD卡的电源端与场效应管的漏极连接，场效应管的源极与电源连接，场效应管的栅极与微处理器单元连接；场效应管的漏极通过电容C1接地。

所述外设管理电路采用两个场效应管Q1、Q2；场效应管Q2的栅极通过电阻R2与微处理器单元连接；Q2的源极接地，还通过电阻R3与栅极连接；Q2的漏极与Q1的栅极连接；Q1的源极连有电源，Q1的源极还通过电阻R1与Q1的栅极连接，Q1的漏极与电源连接，用于连接外部设备，还通过电容接地。

所述场效应管Q1、Q2分别为P沟道增强型CMOS场效应管和N沟道增强型CMOS场效应管，导通电阻均低于0.1Ω。

所述串口扩展单元选用具有低功耗模式的WK21XX系列芯片，用于扩展控制器串口数量。

一种水下滑翔机控制器低功耗控制方法，包括以下步骤：