[发明专利]一种物联网终端设备及其睡眠控制方法

说明书

本申请公开了一种物联网终端设备，通过基于睡眠控制的状态机及其运行机制来实现超低功耗的睡眠控制。所述睡眠控制的状态机定义了所述物联网终端设备的五种状态，分别是功耗依次降低的活跃态S0、待机态S1、长待机态S2、深睡眠态S3和关机态S4。所述睡眠控制的状态机的运行机制是：当所述物联网终端设备在某个状态下进入睡眠期以后，只有在经过一段时间的等待期满后，才能进入功耗更低的下一个状态；功耗越低的状态，其中的睡眠期的时长就越长；反之亦然。上述物联网终端设备设计了三个包含睡眠期的状态，通过运行机制进行状态切换，可以极大地降低物联网终端设备的功耗。

技术领域

本申请涉及一种物联网终端（IoT Terminal）设备的自适应省电控制技术。

背景技术

物联网终端具有强覆盖、低成本、超低功耗、大连接这四个关键特点，其中超低功耗是物联网终端区别于传统无线通信终端的最显著特点。例如基于5000mAh的AA电池，物联网终端的功耗目标是使用寿命超过10年。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种具有超低功耗的物联网终端。为此，本申请还要提供相应的物联网终端的睡眠控制方法。

为解决上述技术问题，本申请公开了一种物联网终端设备，包括处理器、电源管理单元、定时器组、存储器和外部中断响应单元。所述处理器用来处理一种或多种物联网通信协议。所述电源管理单元用来为所述物联网终端设备提供电源管理、睡眠控制服务；所述电源管理单元与处理器处理的物联网协议配合，通过基于睡眠控制的状态机及其运行机制来实现超低功耗的睡眠控制。所述睡眠控制的状态机定义了所述物联网终端设备的五种状态，分别是功耗依次降低的活跃态S0、待机态S1、长待机态S2、深睡眠态S3和关机态S4。活跃态S0是指物联网终端设备执行搜网、小区驻留和小区注册过程、准备发起或响应业务、建立与网络端的上行和下行通信链接；或处在业务进行、链接维持阶段。待机态S1是指物联网终端设备维持待机状态，处理器停止工作，其他部件维持工作。长待机态S2是指物联网终端设备的处理器、外部设备和总线时钟停止工作，电源管理单元、定时器组、外部中断响应单元保持待机状态，等待事件触发唤醒。深睡眠态S3是指物联网终端设备将内存数据写入非易失性存储器中，除定时器组、外部中断响应单元以外的其他系统部件停止工作。关机态S4是指物联网终端设备关闭、未上电。所述睡眠控制的状态机的运行机制是：当所述物联网终端设备在某个状态下进入睡眠期以后，只有在经过一段时间的等待期满后，才能进入功耗更低的下一个状态；功耗越低的状态，其中的睡眠期的时长就越长；反之亦然。所述定时器组包括一组定时器，用来提供不同时长的定时服务。所述存储器是非易失性存储器，用来支持所述物联网终端设备在待机态S1下睡眠时、长待机态S2下睡眠时、以及深睡眠态S3下睡眠时存储必要的信息。所述外部中断响应单元用来支持所述物联网终端设备立即响应外部事件、并从待机态S1下睡眠时、长待机态S2下睡眠时、以及深睡眠态S3下睡眠时唤醒。

上述物联网终端设备设计了三个包含睡眠期的状态，通过运行机制进行状态切换，可以极大地降低物联网终端设备的功耗。

进一步地，所述待机态S1下定义了待机周期，每个待机周期包含一个唤醒期和第一睡眠期；在唤醒期内物联网终端设备侦听寻呼消息、或实施无线信号测量、或接收系统广播消息；此后没有其他事件需要处理则进入第一睡眠期，直到下一个待机周期开始，如此往复。这是一种优选的实现方式。

进一步地，所述待机周期的取值为128ms、256ms、512ms、1024ms、2048ms、4096ms中的任一种；所述唤醒期的长度为几个到几十个ms。这是一个优选的取值范围。

进一步地，所述长待机态S2下定义了长待机周期；每个长待机周期包含一个长待机等待期和第二睡眠期；一个长待机等待期又包含了N_S2个待机周期；在长待机等待期内，物联网终端按照待机态S1的待机周期处理；在长待机等待期期满后，若物联网终端没有其他活跃事件则进入第二睡眠期；第二睡眠期的长度大于第一睡眠期的长度。这是一种优选的实现方式。