礦用低功耗Wi―Fi移動終端設(shè)計(jì)

Wi—Fi移動終端的軟件架構(gòu)主要包括硬件接口驅(qū)動層、任務(wù)調(diào)度抽象層和應(yīng)用層這3層。主機(jī)控制器在軟件底層通過RN171 Wi—Fi模組所提供的SPI，UART和GPIO硬件接口對Wi—Fi模組進(jìn)行訪問控制操作以及Wi—Fi數(shù)據(jù)的傳輸。
在硬件接口驅(qū)動層，主機(jī)主要完成SPI、UART和GPIO外設(shè)的驅(qū)動程序設(shè)計(jì)，這3個(gè)外設(shè)程序設(shè)計(jì)都是通過中斷方式對外設(shè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，減少了主控制器的等待時(shí)間，提高了執(zhí)行效率。
在任務(wù)調(diào)度層，通過硬件接口驅(qū)動層的外設(shè)驅(qū)動程序接口，在程序后臺建立了4個(gè)調(diào)度任務(wù)，分別處理Wi—Fi數(shù)據(jù)的收發(fā)和基于低功耗要求的睡眠任務(wù)，以及人機(jī)交互等一些輔助功能，并向應(yīng)用層提供相應(yīng)的任務(wù)接口。主機(jī)的后臺程序通過輪詢方式監(jiān)測任務(wù)的發(fā)生并進(jìn)行相應(yīng)的處理，處理內(nèi)容包括任務(wù)結(jié)構(gòu)體和數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)體的初始化、任務(wù)的分配和管理、內(nèi)存管理、任務(wù)時(shí)間片分配等。
在本終端軟件的應(yīng)用層，依據(jù)任務(wù)調(diào)度層提供的相應(yīng)軟件接口，可以進(jìn)行多種數(shù)據(jù)應(yīng)用和電源管理應(yīng)用設(shè)計(jì)。由于RN171支持IEEE802． 11b／g協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，提供高達(dá)54MHz的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，并能獲取其所在AP(接入點(diǎn))的AP MAC地址、RSSI(接收信號強(qiáng)度)等Wi—Fi網(wǎng)絡(luò)信息，因此，本終端可以實(shí)現(xiàn)Wi—Fi終端的區(qū)域定位、監(jiān)測監(jiān)控、多媒體流(語音、視頻)數(shù)據(jù)傳輸?shù)葦?shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用功能。
2．2 建立連接
Wi—Fi模組RN171有兩種建立連接的方式：一是連接固定SSID的AP；二是搜索接收范圍內(nèi)的所有AP，優(yōu)先連接RSSI強(qiáng)度高的AP。當(dāng)成功連接AP后，會通過Wi—Fi模組Flash中存儲的阿絡(luò)設(shè)置信息進(jìn)行設(shè)置，建立連接的設(shè)置信息包括服務(wù)器IP地址(Remote IP)、服務(wù)器端口號(Remo te Port)、網(wǎng)關(guān)IP地址、靜態(tài)IP方式／DHCP服務(wù)器IP自動分配、終端自身1P地址、終端端口號、TCP／UDP通信協(xié)議承載。
2．3 數(shù)據(jù)通信
Wi—Fi模組RN171根據(jù)設(shè)置的TCP／UDP通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過其內(nèi)置的32位SPARC處理器來執(zhí)行。只有當(dāng)接收到有效的數(shù)據(jù)包時(shí)，才會通過UART接口把數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)，觸發(fā)主機(jī)的接收功能。當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，主機(jī)通過UART接口把數(shù)據(jù)傳送給Wi—Fi模組，Wi—Fi模組會根據(jù)數(shù)據(jù)的承載協(xié)議按照設(shè)置的通信參數(shù)把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
2．4 低功耗軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)移動終端的具體運(yùn)用場合，在軟件設(shè)計(jì)上定義了連續(xù)工作模式(AetiveMode)、間歇性工作模式(Run_Intermitent Mode)，以及深度睡眠模式(Deepsleep Mode)3種模式，3種模式之間可以根據(jù)應(yīng)用需求相互轉(zhuǎn)換。連續(xù)工作模式時(shí)，低功耗電源管理關(guān)閉，主控芯片、Wi—Fi模組，以及輔助功能芯片都處于正常運(yùn)行狀態(tài)，終端的功耗達(dá)到最大值。當(dāng)需要傳輸多媒體流數(shù)據(jù)時(shí)，通信過程中數(shù)據(jù)不能間斷，移動終端就處于連續(xù)工作模式以滿足應(yīng)用需求，當(dāng)通信任務(wù)完成后，終端就進(jìn)入深度睡眠模式以節(jié)省功耗，并通過按鍵的外部中斷來喚醒主控制器以發(fā)起多媒體流的通信任務(wù)。間歇性工作模式時(shí)，主機(jī)通過定時(shí)器外設(shè)控制Wi—Fi模組在一個(gè)固定時(shí)間內(nèi)發(fā)送／接收數(shù)據(jù)，剩余的大部分時(shí)間，終端上的所有芯片都處于低功耗的睡眠模式。主控制器在低頻率(32 kHz)下進(jìn)入掉電模式，通過實(shí)時(shí)時(shí)鐘自動喚醒，然后由主機(jī)喚醒Wi—Fi模組和其他功能模塊。在完成周期性數(shù)據(jù)通信的同時(shí)，最大程度地降低終端功耗。對于類似于定位系統(tǒng)應(yīng)用這種通信數(shù)據(jù)量少且只需要周期性觸發(fā)通信的應(yīng)用場合，Wi—Fi終端應(yīng)切換為這種工作模式，以降低功耗。