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xianMCU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heMCU，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50勒le克ke斯si的de光guang來lai補bu償chang太tai陽yang能neng電dian池chi板ban漏lou電dian流liu並bing開kai始shi為wei薄bo膜mo電dian池chi充chong電dian。僅jin薄bo膜mo電dian池chi就jiu能neng為wei無wu線xian收shou發fa器qi和he傳chuan感gan器qi提ti供gong足zu夠gou的de能neng量liang大da約yue七qi天tian。室shi內nei燈deng通tong常chang提ti供gong高gao達da200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。

 

wulianwangjiangyilaiyuwushudianchigongdiandewuxianchuanganqi，zhexiechuanganqitongchangbushuzaipianyuandiquhuonanyijinrudaxinggongchangneideweizhi。dangninkaolvdingqifangwengaiweizhishi
，genghuanlianjianiukoudianchidechengbenhuidadazengjia，gengbuyongshuozaiciqijiankenengduiwulianwangfenxihekongzhixitongzaochengdeganrao。

 

實shi施shi節jie能neng技ji術shu的de時shi間jian，無wu論lun是shi硬ying件jian，軟ruan件jian還hai是shi兩liang者zhe的de混hun合he，都dou將jiang延yan長chang電dian池chi更geng換huan之zhi間jian的de使shi用yong壽shou命ming，並bing使shi製zhi造zao商shang的de傳chuan感gan器qi成cheng為wei市shi場chang上shang成cheng本ben效xiao益yi的de傳chuan感gan器qi。