新一代射频遥控器设计要点分析

新型芯片架构满足低功耗需求

采用基于通信控制器(而非微控制器)的芯片设计，以及“同步唤醒”技术，可以进一步将ZigBee RF4CE的总功耗降低65%或更多。

由于大多数基于低功耗处理器的射频设计需要微控制器来处理收发器的所有数据，因此微控制器需要总是处于唤醒状态，这就需要额外的功耗。而采用能效更高的通信控制器技术时，收发器可以独立地传送和接收来自微处理器的数据。因此仅在需要进一步处理数据时才唤醒和使用微处理器。

同步唤醒意味着通信控制器确定何时唤醒和查看消息。该器件在多数时候处于关断状态，因此可以显著减少总能耗。这对于各种家用环境传感器、安防传感器和位置传感器来讲特别有效。由于通信控制器内部的调度器和同步器，系统仅唤醒很短一段时间来查看是否有消息，然后再返回休眠状态。

通过在芯片内部使用硬件调度器和同步器，射频系统仅在需要时唤醒，以查看是否有数据需要发送。如果没有，则返回休眠状态。如果有数据需要发送，控制器将唤醒微控制器。然后芯片传递信息，再返回休眠状态，直到下次安排的唤醒时间。1万次中有9,999次没有消息需要发送，控制器不需要为微控制器提供能量。每次发送数据时，芯片还会发送同步消息，以确保它们在下个工作周期时全部一起唤醒。

图4说明了通过让通信控制器确定何时唤醒以查看是否有信息可以显著减少总能耗。

图4：让微处理器在不需要时处于休眠状态可以节省65%以上的能耗。

管理导通和关断，降低峰值电流

图5介绍了常用无线传感器平台的三种典型的传感器节点状态下的电流消耗。在第一种状态中，微处理器和收发器处于休眠状态(10?A)。在第二种状态中，微处理器在收发器休眠(10mA)时导通。在第三种状态中，收发器和微处理器都处于唤醒状态(27mA)。

图5：三种无线节点状态和典型的功耗。

仔细地研究电路的功耗行为后发现，最初像一个扁平电流的曲线实际上更像一个有山峰和山谷的山脉。当某些功能块处于活动状态时，它们汲取峰值电流。当两个功能块同时导通时，峰值振幅翻倍。减少峰值功率的秘诀在于仔细地管理关键功能的导通和关断时间，以避免峰值翻倍。