礦用低功耗Wi―Fi移動終端設計

Wi—Fi移動終端的軟件架構主要包括硬件接口驅動層、任務調度抽象層和應用層這3層。主機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模組進行訪問控制操作以及Wi—Fi數(shù)據(jù)的傳輸。
在硬件接口驅動層，主機主要完成SPI、UART和GPIO外設的驅動程序設計，這3個外設程序設計都是通過中斷方式對外設接口進行數(shù)據(jù)訪問，減少了主控制器的等待時間，提高了執(zhí)行效率。
在任務調度層，通過硬件接口驅動層的外設驅動程序接口，在程序后臺建立了4個調度任務，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，以及人機交互等一些輔助功能，并向應用層提供相應的任務接口。主機的后臺程序通過輪詢方式監(jiān)測任務的發(fā)生并進行相應的處理，處理內(nèi)容包括任務結構體和數(shù)據(jù)幀結構體的初始化、任務的分配和管理、內(nèi)存管理、任務時間片分配等。
在本終端軟件的應用層，依據(jù)任務調度層提供的相應軟件接口，可以進行多種數(shù)據(jù)應用和電源管理應用設計。由于RN171支持IEEE802． 11b／g協(xié)議標準，提供高達54MHz的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，并能獲取其所在AP(接入點)的AP MAC地址、RSSI(接收信號強度)等Wi—Fi網(wǎng)絡信息，因此，本終端可以實現(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)務應用功能。
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強度高的AP。當成功連接AP后，會通過Wi—Fi模組Flash中存儲的阿絡設置信息進行設置，建立連接的設置信息包括服務器IP地址(Remote IP)、服務器端口號(Remo te Port)、網(wǎng)關IP地址、靜態(tài)IP方式／DHCP服務器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)設置的TCP／UDP通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信，通過其內(nèi)置的32位SPARC處理器來執(zhí)行。只有當接收到有效的數(shù)據(jù)包時，才會通過UART接口把數(shù)據(jù)傳送給主機，觸發(fā)主機的接收功能。當有數(shù)據(jù)發(fā)送時，主機通過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 低功耗軟件設計
根據(jù)移動終端的具體運用場合，在軟件設計上定義了連續(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)應用需求相互轉換。連續(xù)工作模式時，低功耗電源管理關閉，主控芯片、Wi—Fi模組，以及輔助功能芯片都處于正常運行狀態(tài)，終端的功耗達到最大值。當需要傳輸多媒體流數(shù)據(jù)時，通信過程中數(shù)據(jù)不能間斷，移動終端就處于連續(xù)工作模式以滿足應用需求，當通信任務完成后，終端就進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。間歇性工作模式時，主機通過定時器外設控制Wi—Fi模組在一個固定時間內(nèi)發(fā)送／接收數(shù)據(jù)，剩余的大部分時間，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)下進入掉電模式，通過實時時鐘自動喚醒，然后由主機喚醒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，最大程度地降低終端功耗。對于類似于定位系統(tǒng)應用這種通信數(shù)據(jù)量少且只需要周期性觸發(fā)通信的應用場合，Wi—Fi終端應切換為這種工作模式，以降低功耗。