[发明专利]一种降低传感器节点休眠功耗的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式系统，尤其涉及一种降低传感器节点功耗的方法和装置。

背景技术

无线传感器网络综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代计算机网络技术及无线通讯技术、分布式信息处理技术等多种先进技术，网络中的无线传感器节点能够相互协作地进行实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，并对其进行处理，处理后的信息通过无线方式发送，并以自组多跳的方式传送给观察者。无线传感器网络将逻辑上的信息世界与客观的物理世界融合在了一起，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。

无线传感器网络作为当今信息与计算机领域的一个全新的研究方向，综合了多种学科的前沿技术，现在已经受到学术界和工业界的广泛关注。很多科研机构和大学研究机构都已经纷纷投入了大量的研发力量和精力从事无线传感器网络软硬件系统的研究。在无线传感器网络硬件平台的实现方面，最具有代表性的就是Berkeley(伯克利)大学的SmartDust(智能尘埃)以及Crossbow公司的Mica系列节点的研制。

无线传感器网络节点的设计需要考虑微型化、低功耗、扩展性、稳定性、安全性等多种因素。其实现方法有多种途径，一种途径可以采用超大规模集成电路技术，以片上系统的方式，将信息采集模块、信息处理模块和无线通信模块等集成在一片芯片上，但由于无线传感器网络的应用针对性很强，不同的网络需要不同的传感器节点，该种方法的灵活性较差，前期投入成本高。另一种途径是用商用集成电路和分离元器件实现传感器节点的各部分模块，比如“智能尘埃(Smart Dust)”和“图钉(Pushpin)”等节点系统都采用了这样的实现方式，其系统实现灵活，能够针对具体的应用，较为方便地实现所需要的传感器节点。

传感器节点一般采用电池供电，由于节点放置在危险或不易到达的区域，更换电池几乎是不可能，因此节能成为设计的关键技术，在无线传感器网络中如何延长系统生命周期，是一个具有挑战性的问题，其中之一的解决方法是传感器节点在没有事件发生时处于休眠状态，从而降低传感器节点的能量消耗。在现在的传感器节点实现方案中，传感器节点通常包含处理模块CPU、传感模块、射频模块和电源模块，CPU及射频模块大多都具备多种休眠模式，以Mica2为例，所使用的CPU是ATmega128，在掉电(power down)模式下，以3.3伏电压供电时的电流不到0.5微安；在省电(power save)模式下，以3.3伏电压供电时的电流大约为10微安。但是在传感器节点周期采集发送数据的时候，CPU不能处于掉电(power down)状态，否则CPU的时钟将停止工作，从而无法完成周期计算。目前采取的方法是使CPU处于省电(powersave)模式，但此时休眠功耗相比掉电状态要大很多。因此，有必要提供一种减少传感器节点周期性工作时的能量消耗的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种降低传感器节点休眠功耗的方法及装置，解决现有传感器节点休眠功耗较大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种降低传感器节点休眠功耗的方法，所述传感器节点与一外部时钟模块相连，所述传感器节点进入休眠状态前，发送控制信号给所述外部时钟模块，所述外部时钟模块收到所述控制信号后，开始计时，在定时时间到达后发送中断信号给所述传感器节点，所述传感器节点收到所述中断信号后，进入工作状态。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述定时时间在所述外部时钟模块初始化时设置或在所述传感器节点进入休眠状态前由所述传感器节点设置。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述外部时钟模块收到所述控制信号后，将所述外部时钟模块的计数器清零，所述计数器开始计数，在所述计数器的计数值到达所述定时时间时，所述外部时钟模块发送中断信号给所述传感器节点。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述传感器节点需周期性工作时，所述传感器节点设置所述定时时间为所述传感器节点周期性工作的周期，在每个周期到达时，所述传感器节点接收所述外部时钟模块的中断信号，进入工作状态，工作完毕后，转入休眠状态。

进一步的，上述方法还可具有以下特点，所述传感器节点进入休眠状态是指进入掉电模式的休眠状态。

本发明还提出一种降低传感器节点休眠功耗的装置，包含传感器节点，还包含外部时钟模块，与所述传感器节点相连，其中，

所述传感器节点，用于在进入休眠状态前，发送控制信号给所述外部时钟模块，还用于接收所述外部时钟模块的中断信号，进入工作状态；