TW201325287A - 低功率無線感測系統 - Google Patents

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Jang-Ping Sheu
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Nat Univ Tsing Hua
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Abstract

本發明提供了一種低功率無線感測系統，包含有一感測裝置，用以感測一週邊環境以產生一感測資料；一傳輸裝置，耦接至感測裝置，透過一通訊協定與一外部網路進行連結以建立一無線感測網路；一儲存裝置，用以儲存感測資料或一第一韌體；以及一微處理裝置，依據感測資料或外部網路之一射頻訊號以產生對應的一控制訊號以控制感測裝置、傳輸裝置、以及儲存裝置進行相對應的運作；其中，微處理裝置依據射頻訊號以決定讀取該第一韌體，使微處理裝置所內建之一第二韌體產生相對應的更新，使控制訊號產生相對應之調整；以及，微處理裝置依據射頻訊號使傳輸裝置進入一睡眠狀態或進行重新連線。

Description

低功率無線感測系統
本發明係關於一種系統，特別是關於一種低功率無線感測系統。
無線感測系統所使用的範疇可包括環境監測、軍事用途、醫療監控、工業監控、儀表控制、商業大樓自動化控制、家庭日常生活監控、以及消費性電子商品…等，故無線感測系統具有龐大的商機。
若無線感測系統所假設之位置是處於危險地區，例如：火山地區、以及核電廠內部…等，當無線感測系統內部韌體需要更新時，則需要靠人力自行更換無線感測系統，無法立即更新韌體。故容易造成使用者不便，也使更換人員曝露在高危險的環境當中。
本發明之目的之一，是在提供一種低功率無線感測系統，可遠端進行韌體更新。
本發明之目的之一，是在提供一種低功率無線感測系統，具有低耗電的特性。
本發明一實施例提供一種低功率無線感測系統，包含有一感測裝置，用以感測一週邊環境以產生一感測資料；一傳輸裝置，耦接至感測裝置，透過一通訊協定與一外部網路進行連結以建立一無線感測網路；一儲存裝置，用以儲存感測資料或一第一韌體；以及一微處理裝置，依據感測資料或外部網路之一射頻訊號以產生對應的一控制訊號以控制感測裝置、傳輸裝置、以及儲存裝置進行相對應的運作；其中，微處理裝置依據射頻訊號以決定讀取該第一韌體，使微處理裝置所內建之一第二韌體產生相對應的更新，使控制訊號產生相對應之調整；以及，微處理裝置依據射頻訊號使傳輸裝置進入一睡眠狀態或進行重新連線。
請參考第1圖，第1圖顯示本發明低功率無線感測系統一實施例之示意圖，低功率無線感測系統100包含感測裝置101、傳輸裝置102、儲存裝置103、以及微處理裝置104。
在一實施例中，感測裝置101可為溫度、溼度、或照度感測裝置所實現，本發明不應以此為限，可視使用者需求進行更換所需的感測裝置。故感測裝置101可依據感測無線感測系統100所設置之環境，針對其使用者所需的環境因子產生一感測資料D。
傳輸裝置102耦接至感測裝置101，透過一無線通訊協定與一外部網路進行連結以建立一無線感測網路。在此請注意，低功率無線感測系統100於一實施例中，係透過ZigBee之無線通訊協定與外部網路(圖未示)進行連結，以滿足省電、且具無線傳輸之優點，並透過ZigBee與其他感測系統進行封包傳輸，進而建立完整的無線感測網路。在本實施例中，傳輸裝置102係透過射頻訊號RF與外部網路進行封包傳輸。在本實施例中，傳輸裝置102係透過Inverted-F PCB天線進行資料傳輸。
儲存裝置103耦接感測裝置101，除了儲存感測資料D，儲存裝置103可另外儲存韌體(firmware)F1(圖未示)。微處理裝置104分別耦接至感測裝置101、傳輸裝置102、以及儲存裝置103。微處理裝置104依據感測資料D或外部網路之一射頻訊號RF以產生對應的一控制訊號CS以控制感測裝置101、傳輸裝置102、以及儲存裝置103進行相對應的運作。
在此請注意，本發明之低功率無線感測系統100可進行遠端更新韌體，在一實施例中，使用者可以透過射頻訊號RF將韌體F1傳輸至儲存裝置103進行儲存，換言之，韌體F1可透過射頻訊號RF傳輸至傳輸裝置102，再由傳輸裝置102傳輸至微處理裝置104，由微處理裝置104將韌體F1傳輸至儲存裝置103內的快閃記憶體進行儲存。。故，當使用者有需求更新低功率無線感測系統100之原韌體F2(圖未示)時，可透過外部網路傳輸射頻訊號RF至微處理裝置104，微處理裝置104依據射頻訊號RF以決定讀取韌體F1，使微處理裝置104所內建之原韌體F2產生相對應的更新，同時控制訊號CS產生相對應之調整。換言之，當低功率無線感測系統100所在之環境改變時、或原韌體F2需要有必要更新時，使用者可透過外部網路進行遠端更新原韌體F2。
在本實施例中，儲存裝置103更具有一快閃記憶體(Flash memory)103a，快閃記憶體103a可用以儲存感測資料與韌體F1。
在另一實施例中，微處理裝置104依據射頻訊號RF使傳輸裝置102進入一睡眠狀態或進行重新連線之機制。當低功率無線感測系統100閒置或不需運作時，使用者可透過射頻訊號RF使微處理裝置104依據射頻訊號RF，產生控制訊號CS控制傳輸裝置102進入一睡眠狀態以節省電力損耗；當低功率無線感測系統100需進行環境感測時，則使用者可透過射頻訊號RF使微處理裝置104依據射頻訊號RF，產生控制訊號CS控制傳輸裝置102，使傳輸裝置102被喚醒進行資料傳輸。
在一實施例中，低功率無線感測系統100更包含一電源裝置105，電源裝置105係提供微處理裝置104、感測裝置101、傳輸裝置102、以及儲存裝置103所需的電源。在本實施例中，電源裝置105內部係使用350mAh高分子鋰電池，但本發明不應以此為限。
另外，低功率無線感測系統100更包含震盪器106a與106b。在此請注意，當傳輸裝置102進行資料傳輸時，微處理裝置104依據震盪器106a提供之時脈C1進行運作；當傳輸裝置102進入該睡眠狀態時，微處理裝置104依據震盪器106b提供之時脈C2進行運作。如此一來，微處理裝置104在傳輸裝置102進入睡眠狀態時，較高頻的震盪器106a被關閉，並改用較低頻的震盪器106b以節省電力損耗。在一實施例中，時脈C1之頻率為32MHz，時脈C2之頻率為32.768KHz。
在另一實施例中，睡眠計時器(Sleep Timer)106c依據時脈C2進行計時，並在一預設時間內喚醒睡眠中的傳輸裝置102。
請參考第2圖，第2圖顯示本發明低功率無線感測系統一實施例之示意圖，低功率無線感測系統200與100之差異在於，低功率無線感測系統200可外接天線A以傳輸射頻訊號RF。在本實施例中，低功率無線感測系統200係使用I-PEX天線。其餘操作原理為求簡潔，在此不另行贅述。
請參考第3圖，第3圖顯示本發明低功率無線感測系統一實施例之示意圖，低功率無線感測系統300與100之差異在於儲存裝置303，儲存裝置303除了外部的快閃記憶體303a之外，更具有一可插拔快閃記憶體303b。
在此請注意，使用者可以依據不同的需求使用外部的快閃記憶體303a或可插拔快閃記憶體303b，或是一併使用這兩種記憶體。在本實施例中，可插拔快閃記憶體303b可透過MicrSD所實現，可插拔快閃記憶體303b可以用來儲存大量感測資料，快閃記憶體303a可以提供快速存取速度，特別適用於遠端進行韌體更新。
在一實施例中，使用者可預先將韌體F1儲存於可插拔快閃記憶體303b，並透過更換可插拔快閃記憶體303b使微處理裝置304進行相對應的更新。
低功率無線感測系統300系統更包含一通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)裝置307，通用序列匯流排裝置307耦接至儲存裝置303與微處理裝置304，使用者可透過通用序列匯流排裝置307以讀取儲存裝置303之感測資料。在一實施例中，使用者可透過通用序列匯流排裝置307傳輸韌體F3至儲存裝置303，在需要的時機進行微處理裝置304之韌體更新。
在此請注意，通用序列匯流排裝置307耦接至電源裝置305，如此一來，電源裝置305可透過一USB電源以進行供電。在本實施例中，通用序列匯流排裝置307可以透過USB電源獲取主要電力來源，此時不會損耗內部的電池電力。
另外，傳輸裝置302可同時透過Inverted-F PCB天線或外接天線A進行資料傳輸，在本實施例中，低功率無線感測系統300係使用I-PEX天線。
綜上所述，本發明之系統一個具有遠距離傳輸能力的無線感測節點，在一實施例中，使用者透過一個USB埠用來進行資料傳輸和提供電源，方便連結桌上型電腦或筆記型電腦。除此之外，本發明實作成本低、具無線傳輸、以及低功率的感測系統。
以上雖以實施例說明本發明，但並不因此限定本發明之範圍，只要不脫離本發明之要旨，該行業者可進行各種變形或變更。
100~300．．．低功率無線感測系統
101．．．感測裝置
102、302．．．傳輸裝置
103．．．儲存裝置
103a、303a．．．快閃記憶體
303b．．．可插拔快閃記憶體
104、304．．．微處理裝置
105、305．．．電源裝置
106a、106b．．．震盪器
106c．．．計時器
307．．．通用序列匯流排裝置
A．．．外接天線
第1圖顯示本發明低功率無線感測系統一實施例之示意圖。
第2圖顯示本發明低功率無線感測系統一實施例之示意圖。
第3圖顯示本發明低功率無線感測系統一實施例之示意圖。
100．．．低功率無線感測系統
101．．．感測裝置
102．．．傳輸裝置
103．．．儲存裝置
103a．．．快閃記憶體
104．．．微處理裝置
105．．．電源裝置
106a、106b．．．震盪器
106c．．．計時器

Claims (10)

  1. 一種低功率無線感測系統，包含有一感測裝置，用以感測一週邊環境以產生一感測資料；一傳輸裝置，耦接至該感測裝置，透過一無線通訊協定與一外部網路進行連結以建立一無線感測網路；一儲存裝置，用以儲存該感測資料或一第一韌體；以及一微處理裝置，依據該感測資料或該外部網路之一射頻訊號以產生對應的一控制訊號以控制該感測裝置、該傳輸裝置、以及該儲存裝置進行相對應的運作；其中，該微處理裝置依據該射頻訊號以決定讀取該第一韌體，使該微處理裝置所內建之一第二韌體產生相對應的更新，使該控制訊號產生相對應之調整；以及，該微處理裝置依據該射頻訊號使該傳輸裝置進入一睡眠狀態或進行重新連線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該儲存裝置具有一快閃記憶體，一使用者可預先將該第一韌體儲存於該快閃記憶體，或透過該射頻訊號將該第一韌體傳輸至該快閃記憶體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中，該第一韌體可透過該射頻訊號傳輸至該傳輸裝置，再由該傳輸裝置傳輸至該微處理裝置，該微處理裝置將該第一韌體傳輸至該快閃記憶體進行儲存。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中，該儲存裝置更具有一可插拔快閃記憶體；以及，該使用者預先將該第一韌體儲存於該可插拔快閃記憶體，或透過該射頻訊號將該第一韌體傳輸至該可插拔快閃記憶體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該傳輸裝置可透過一外接天線傳輸該射頻訊號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之系統，該系統更包含一電源裝置，該電源裝置係提供該微處理裝置、該感測裝置、傳輸裝置、以及儲存裝置所需的電源。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中，該系統更包含一通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)裝置，該通用序列匯流排裝置耦接至該儲存裝置與該微處理裝置，該使用者可透過該通用序列匯流排裝置讀取該儲存裝置之該感測資料。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之系統，其中，該使用者可透過該通用序列匯流排裝置傳輸一第三韌體以取代該第一韌體。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之系統，其中，該通用序列匯流排裝置耦接至該電源裝置，該電源裝置可透過一通用序列匯流排電源以進行供電。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中，該系統更包含一第一與一第二震盪器；當該傳輸裝置進行資料傳輸時，該微處理裝置依據該第一震盪器提供之一第一時脈進行運作；當該傳輸裝置進入該睡眠狀態時，該微處理裝置依據該第二震盪器提供之一第二時脈進行運作；其中，該第一時脈之頻率高於該第二時脈。
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