IEEE802.15.4在低功耗设计上确实很巧妙

只看该作者 · 2014-9-25 01:02

IEEE802.15.4的休眠设备，在保证既要接收数据，又要低功耗，设计上非常巧妙。
主发消息的设备在有消息发给低功耗设备时，会把消息缓存在MAC层的cache中，低功耗设备唤醒后，会发出一条Data-Request的MAC命令，用于读取发端cache中的数据。发端在收到这条指令后，会与cache中的地址进行匹配。这个匹配是很快的，基本上是命令的地址段到达发端芯片就完成了，发端再回复Data-Request的ACK，ACK是不需要CSMA就能直接发送的，低功耗收端在发完Data-Request的最后一个字节后约768us就能收到ACK的最后一个字节。巧妙之处就在这里，当发端cache有数据发给收端，会在ACK中设置一个标志位。而收端在收到ACK会进行以下判断：无标志位就立即休眠，有标志位就延迟19ms再休眠。也就是说，IEEE802.15.4芯片在唤醒后，通常只工作1~2ms就能再次休眠。

只看该作者 · 2014-10-5 16:17

厉害！
不知道IEEE802.15.4主要用在哪些上面？

只看该作者 · 2014-11-4 11:00

看看唤醒的时候锁相环要多久起来？收数据的确很快，比对也很快，问题在接收机的准备时间，这个是目前射频设计的难点。否则按照500kpbs，32-bit的地址，岂不是100us就搞定了？

只看该作者 · 2014-11-4 14:03

softradio 发表于 2014-11-4 11:00
看看唤醒的时候锁相环要多久起来？收数据的确很快，比对也很快，问题在接收机的准备时间，这个是目前射频设 ...

100us也就是收个帧头，不过对于载波侦听来说，只要有帧头就可以了。如果是要做唤醒判断，最好是做ACK。通常发射的功耗是降不下来，及时降下来都没有意义，就像在张江里面打一个**蛋不能让全国人民喝上**蛋汤。无线低功耗是要去降低接收功耗，减少接收机工作时间，在有数据来的时候才接收数据。

只看该作者 · 2014-11-12 11:29

罗菜鸟发表于 2014-11-4 14:03
100us也就是收个帧头，不过对于载波侦听来说，只要有帧头就可以了。如果是要做唤醒判断，最好是做ACK。通 ...

看看接收机PLL的锁定时间，就知道100us是多么不靠谱的一个事情了，更不谈本振起振的时间和电源唤醒时间了。降低接收机功耗不仅仅是降低duty cycle，更演进方向现在主要是接收机架构上的。如果还是以来本振起振，锁相环锁定，下变频，再接收的话，这个方向的潜力已经被挖掘了差不多了。另外，唤醒监听严重以来时钟的同步，这个也是演进过程中想要消灭的一个问题。

只看该作者 · 2014-11-12 15:04

softradio 发表于 2014-11-12 11:29
看看接收机PLL的锁定时间，就知道100us是多么不靠谱的一个事情了，更不谈本振起振的时间和电源唤醒时间了 ...

数字通信系统，最重要的东西就是时钟，你没有个MHz级别的定时器，你都不好意思说你的是数字信号无线传输。不能做好定时器的，可以用模拟信号。

只看该作者 · 2014-11-16 19:27

罗菜鸟发表于 2014-11-12 15:04
数字通信系统，最重要的东西就是时钟，你没有个MHz级别的定时器，你都不好意思说你的是数字信号无线传输 ...

MHz级别的振荡器非常费电

只看该作者 · 2014-11-18 01:05

如果很多个低功耗设备向同一个主设备发送Data-Request的MAC命令时，会不会互相冲突，导致主设备无法检测到有效的信息，怎么避免？

只看该作者 · 2014-11-18 13:53

西门看雪发表于 2014-11-18 01:05
如果很多个低功耗设备向同一个主设备发送Data-Request的MAC命令时，会不会互相冲突，导致主设备无法检测到 ...

CSMA，MAC层自带的，CSMA通常是1,2,4,8……这样增加延时范围的，失败次数越多，下次重试的延时范围更长

只看该作者 · 2014-11-21 08:19

考虑没考虑一个唤醒周期的问题！:lol
不知道你们都做过实际工程项目没！

只看该作者 · 2014-11-24 13:39

武力戡乱发表于 2014-11-21 08:19
考虑没考虑一个唤醒周期的问题！
不知道你们都做过实际工程项目没！

唤醒周期肯定考虑，关键是可以在唤醒的一段时间内去接收数据

只看该作者 · 2014-11-25 09:37

罗菜鸟发表于 2014-11-24 13:39
唤醒周期肯定考虑，关键是可以在唤醒的一段时间内去接收数据

我做过一个，唤醒周期，1.89S，占空比为0.195%，平均功耗为40ua。稳定唤醒！！！

只看该作者 · 2014-11-25 11:09

不错不错！！！！！

只看该作者 · 2014-11-29 23:34

武力戡乱发表于 2014-11-25 09:37
我做过一个，唤醒周期，1.89S，占空比为0.195%，平均功耗为40ua。稳定唤醒！！！ ...

接收电路打开时间是多长？

只看该作者 · 2014-12-3 23:34

1.89*0.00195秒

只看该作者 · 2014-12-7 23:16

武力戡乱发表于 2014-12-3 23:34
1.89*0.00195秒

你只要保证这段时间内，恰好有载波。唤醒的时候，要制造一个持续超过1.89S的载波，比如2S的载波，可以准确唤醒。

只看该作者 · 2014-12-10 21:00

武力戡乱发表于 2014-11-21 08:19
考虑没考虑一个唤醒周期的问题！
不知道你们都做过实际工程项目没！

说到点子上了。这个一直是同步无线系统作为低功耗设计的难点。很多年前开了颗料做RF4CE的协议，为保证实时性，需要ms周期性的唤醒激活整个器件，牺牲的是整个系统的平均功耗。目前RF设计还是非常受限在半导体工艺和接收机的架构。

只看该作者 · 2014-12-10 22:56

softradio 发表于 2014-12-10 21:00
说到点子上了。这个一直是同步无线系统作为低功耗设计的难点。很多年前开了颗料做RF4CE的协议，为保证实 ...

咋说呢，开始我是确保一个周期并且最低占空比唤醒（0.195%）绝对唤醒，但是后来不是这么设计了。因为又发现周期，功耗，距离的没兼顾好。这个东西说起来复杂就复杂。但当然了，最头痛的还是协议，稳定，尤其短小的路由协议，这个东西非常值钱的。千万别说zigbee啊，搞470,433,315，并实验过这个协议就知道了。

IEEE802.15.4在低功耗设计上确实很巧妙

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