CN111352496A - 一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法，首先，单片机进行***初始化，并为LoRa芯片配置射频参数，将LoRa芯片配置为休眠模式；然后，设置单片机自带RTC定时器唤醒时间，单片机关闭外设并设置为停止模式；最后，等待单片机被自带RTC定时器周期唤醒，使用低速时钟运行，将LoRa芯片配置为监听模式，单片机再次进入停止模式，重复单片机周期唤醒，直到LoRa芯片接收到数据，唤醒单片机，配置高速时钟运行，单片机处理并分析接收到的数据。该方法充分利用了单片机低功耗以及周期自唤醒等功能，并在处理休眠模式和工作模式采用不同的时钟驱动，实现了低功耗。

Description

一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法
技术领域
本发明涉及低功耗技术领域，尤其涉及一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法。
背景技术
随着物联网技术的发展，低功耗无线通信技术成为各个应用领域重要的研究方向。在地质灾害监测、结构安全监测、无线抄表、农业生产监控等各行各业，对低功耗都有着极高的要求。
为了实现低功耗，传统的解决方案一般是采用工作模式和休眠模式周期性轮询运行，工作模式运行时间很短且一般频率不高于1次/h，大部分时间运行在休眠模式。这样的缺点是设备运行在工作模式的时间固定，且通信只能单方面发起，交互不方便，在休眠模式下无法实现看门狗处理。
LoRa技术是一种基于1GHz以下的无线传输技术，在抗干扰性能强、远距离传输、低功耗等方面均具有突出的特点。并且LoRa芯片特有监听模式，结合单片机控制器处理，在设备处于休眠模式下时，可以使设备随时被唤醒。
LoRa监听模式并不是一个LoRa芯片能够独立完成的功能，目前很多对LoRa低功耗的研究，仅仅说明LoRa本身单独的工作流程及功耗，脱离了与单片机控制器的配合工作，使得通信单方面发起、交互不方便、在休眠模式下无法实现看门狗处理等问题依然存在。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法，在设备处于休眠模式下时，可以处理喂狗事件，且使设备处于随时被唤醒的状态，并实现低功耗。
本发明结解决上述问题采用的技术方案如下：
一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法，包括如下步骤：
S1、单片机进行***初始化，并为LoRa芯片配置射频参数，将LoRa芯片配置为休眠模式；
S2、设置单片机自带RTC定时器周期唤醒时间为ns，n≥1，单片机关闭外设并将单片机设置为停止模式；
S3、ns后，单片机被自带RTC定时器周期唤醒，使用低速时钟运行，将LoRa芯片配置为监听模式，单片机再次进入停止模式；
S4、重复步骤S3，直到LoRa芯片接收到数据，唤醒单片机，配置单片机高速时钟运行，处理并分析接收到的数据，处理完毕后，执行步骤S2。
进一步的，所述步骤S4中LoRa芯片进入信道监听模式后，监听是否有前导码，如果没有监听到前导码，则执行步骤S2；如果监听到前导码，则配置LoRa芯片为接收模式。
进一步的，所述步骤S2中n取值为1～10s。
进一步的，所述RTC定时器进行喂狗处理、高低速时钟切换、LoRa模式配置和参数匹配。
进一步的，所述步骤S2中单片机外设包括单片机***电路以及单片机片上外设、功能和IO配置。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法，该方法充分利用了单片机低功耗以及周期自唤醒等功能，并在处理休眠模式和工作模式采用不同的时钟驱动，实现了低功耗。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例提供的一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施方式详细地描述本发明一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
本发明提出了一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法，应用于地质灾害监测、结构安全监测、无线抄表、农业生产监控等领域布设无线传感网络的低功耗无线设备，所述无线设备***包括STM32L系列单片机以及SX127x系列LoRa芯片，实现方法的步骤如下：
步骤一：单片机进行***初始化，并将LoRa芯片配置相应的射频参数，然后将LoRa芯片配置为休眠模式。
步骤二：设置单片机自带RTC定时器ns唤醒(n≥1)，单片机关闭外设，并将单片机设置为停止模式，此时整个无线设备***处于休眠模式功耗最低。
步骤三：ns后，单片机被自带RTC定时器唤醒，使用低速时钟运行，将LoRa芯片配置为监听模式，然后单片机再次进入停止模式。
步骤四：重复步骤三，直到LoRa芯片接收到数据，唤醒单片机，配置高速时钟运行，处理并分析接收到的数据。处理完毕后，执行步骤二。
上述单片机不限于STM32L系列，所选用的单片机具备可用的低功耗模式以及定时器唤醒功能即可。
上述无线设备***包括但不限于STM32L系列单片机以及SX127x系列LoRa芯片，可以增加多种功能电路，只需在关闭外设时处理好低功耗即可。
上述关闭外设包括单片机***电路以及单片机片上外设、功能和IO配置，以达到功耗最低。
上述RTC定时时间根据实际使用情况设置时长，一般n取值在1～10s之间即可满足使用要求。
上述单片机停止模式是STM32L系列单片机一种低功耗模式，该模式下，维持IO状态，单片机处于极低功耗。
上述单片机使用低速时钟运行，降低整个设备的功耗，单片机使用高速时钟运行，缩短数据处理时间。
上述RTC定时器承担喂狗处理、高低速时钟切换、LoRa模式配置和参数匹配等功能。
本发明一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法，完成一次唤醒与通信，经历三个过程：设备休眠期间、低速运行期间、高速运行期间。在低速运行期间尽量降低***时钟来降低功耗，在高速运行期间，尽量缩短运行时间来降低功耗，其中时钟和时间成反比，参数选择需要计算对比。
下面结合具体实施例，对本发明进行详细阐述，如图1所示，单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法步骤如下：
S01：单片机首先对整个***进行必要的初始化，包括单片机***电路、单片机片上功能以及IO设置等。
S02：对LoRa芯片进行必要的射频参数配置，射频参数的一致是确保通信的必要条件。配置完成后，将LoRa芯片设置为休眠模式。
S03：设置单片机片上RTC定时器功能，配置为外部低速晶振驱动，定时唤醒时间为3s，该唤醒时间可根据实际使用情况设置。
S04：关闭单片机外设功能，包括单片机***电路、单片机片上外设、功能以及IO设置等，并将单片机设置为停止模式。此时整个无线设备***处于休眠模式，功耗最低。
S05：单片机处于停止模式时，内部RTC定时器可持续工作，且功耗极低。当RTC定时器到达3s后，单片机被周期唤醒，此时单片机处于低速晶振运行状态，即低速时钟运行，功耗很低。然后单片机配置LoRa芯片进入监听模式，并开始等待中断，单片机再次进入停止模式。
S06：LoRa芯片进入信道监听模式后，后续监听工作由LoRa芯片完成，如果没有监听到前导码，则执行S04；如果监听到前导码，则配置LoRa芯片为接收模式。
S07：LoRa芯片处于接收模式，接收数据完成后，配置单片机处于高速晶振运行状态，即高速时钟运行。
S08：单片机处理、分析LoRa芯片接收到的数据，然后执行S04。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (5)

1.一种单片机和LoRa技术相结合的低功耗处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、单片机进行***初始化，并为LoRa芯片配置射频参数，将LoRa芯片配置为休眠模式；
S2、设置单片机自带RTC定时器周期唤醒时间为ns，n≥1，单片机关闭外设并将单片机设置为停止模式；
S3、ns后，单片机被自带RTC定时器周期唤醒，使用低速时钟运行，将LoRa芯片配置为监听模式，单片机再次进入停止模式；
S4、重复步骤S3，直到LoRa芯片接收到数据，唤醒单片机，配置单片机高速时钟运行，处理并分析接收到的数据，处理完毕后，执行步骤S2。
2.如权利要求1所述的低功耗处理方法，其特征在于，所述步骤S4中LoRa芯片进入信道监听模式后，监听是否有前导码，如果没有监听到前导码，则执行步骤S2；如果监听到前导码，则配置LoRa芯片为接收模式。
3.如权利要求1所述的低功耗处理方法，其特征在于，所述步骤S2中n取值为1～10s。
4.如权利要求1所述的低功耗处理方法，其特征在于，所述RTC定时器用于进行喂狗处理、高低速时钟切换、LoRa模式配置和参数匹配。
5.如权利要求1所述的低功耗处理方法，其特征在于，所述步骤S2中单片机外设包括单片机***电路以及单片机片上外设、功能和IO配置。
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