手持设备和电动执行器节点的低功耗设计与实现

摘要

随着工业无线技术的飞速发展和日渐成熟，无线通信技术开始越来越多的应用到工业领域内的各行各业，为无线通信带来了新内容和新的挑战，也在很大程度上影响了工业检测与控制的手段与方式，工业无线通信技术的应用必将为工业自动化领域带来深远的影响。无线通信技术在工业控制、楼宇自动化等方面的应用中，也面临了许多挑战，例如保证节点的连续运行时间以及稳定的传输能力等。解决以上问题需要在无线网络和无线节点的设计时充分考虑节点的电池容量和网络能耗等因素。
　　 本文结合工业无线手持设备及电动执行器无线通信系统的具体应用和基于CC2430芯片无线射频模块特点进行低功耗设计。本文借鉴国内外在无线低功耗MAC层技术领域的研究成果，基于现有软硬件平台，设计和实现了满足工业应用环境的特殊要求的节点低功耗技术方案。主要内容包括：⑴在手持设备端和电动执行器端设计同步低功耗侦听方案。实现节点休眠和唤醒，以及唤醒数据帧的发送，减少工业无线通信节点在空闲侦听时的能量消耗。⑵在手持设备端和电动执行器端节点设计工业无线射频自适应功率控制方案。实现节点的自适应射频发射功率等级控制，避免在通信距离改变时按照同一发射功率等级所带来的额外能量消耗并能减少设备间的干扰。通过以上两个方面的改进设计获得的实验数据和测试结果证明了这些低功耗技术可以有效减少节点的能量消耗，进而延长节点寿命和降低工业无线设备的维护成本。