無線傳感器節(jié)點可通過縮減傳感器尺寸、簡化維護問題和延長電池續(xù)航時間而降低實施成本。事實上，如果把重點集中在無電池的設計上，將能實現更大的成本效益。
設計無電池設備的最好方法是通過用于通信和能量采集的低功耗藍牙(BLE)等技術來降低無線傳感器系統的平均功耗。
圖1為微型無線傳感器的架構圖。該傳感器使用具有集成BLE射頻的微控制器(MCU)而創(chuàng)建，可以完全使用能量采集電源管理集成電路(IC)所提供的電源運行。
[圖1 | 微型無線傳感器使用具有集成BLE射頻的微控制器(MCU)而創(chuàng)建，經優(yōu)化后僅用能量采集電源管理IC所提供的電源運行。圖中為完整的無線傳感器 -- CYALKIT-E02太陽能供電BLE傳感器參考設計套件(RDK)。]
為了做到只用能量采集IC所提供的電源運行，傳感器必須優(yōu)化其BLE系統以降低功耗。首先，設計人員必須了解BLE子系統的詳情。接下來，需要編寫固件代碼以滿足每種運行/功率模式的要求。然后，設計人員必須分析實際功耗以確認各種假設來進一步提升系統的能效。
降低功耗技術的說明可參考賽普拉斯(Cypress) CYALKIT-E02太陽能供電BLE傳感器參考設計套件(RDK)。該RDK包含一個Cypress PSoC 4 BLE與S6AE10xA能量采集電源管理IC(PMIC)。
簡單、無功率優(yōu)化的BLE設計要首先把BLE射頻配置為處于不可連接廣播模式的信標。BLE信標是每隔一定時間向外進行廣播的單向通信方法。它包含一些較小的數據包(30字節(jié))，而這些數據包構成一個廣播數據包發(fā)送出去。想信標被發(fā)現可在各類智能手機或計算機應用中推送消息、app操作及提示。
圖2顯示了廣播通道數據包格式的BLE鏈路層格式。BLE鏈路層擁有“Preamble”(前導碼)、“Access Address”(接入地址)、“Protocol Data Unit(PDU)”(協議數據單元)和“Cyclic Redundancy Code(CRC)”(循環(huán)冗余碼)。請注意，以下信息僅適用于廣播通道數據包格式，不含“數據通道數據包”。
? “Preamble”必須設置為“10101010b”
? “Access Address”必須設置為“10001110100010011011111011010110b(0x8E89BED6)”
? “PDU”包含“報頭”和“凈載荷”
BLE信標的數據包結構屬于“凈載荷”中的“廣播數據”。
[圖2 | 廣播通道數據包格式的BLE鏈路層格式]
[圖3 | BLE信標數據包格式]
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