一種低功耗智能待機(jī)控制技術(shù)

姜明輝，李洪斌，嚴(yán) 春

（四川九州電子科技股份有限責(zé)任公司，綿陽(yáng) 62100）

1 引言

隨著技術(shù)的發(fā)展，各種智能電子終端產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，如智能機(jī)頂盒、智能音箱、智能電視等。同時(shí)，中國(guó)正在推進(jìn)“中國(guó)制造2025”綠色制造重大戰(zhàn)略項(xiàng)目部署，建設(shè)綠色工業(yè)園、示范點(diǎn)等，對(duì)電子產(chǎn)品的綠色節(jié)能有更高的要求。特別是長(zhǎng)時(shí)間工作的智能電子終端產(chǎn)品，工作功耗和待機(jī)功耗越低越好。目前，智能機(jī)頂盒或者其他類(lèi)似的智能電子終端產(chǎn)品，怎樣在保持其“智能”的同時(shí)實(shí)現(xiàn)自身的低功耗待機(jī)，并且成本增加不多，是當(dāng)前一些智能電子終端產(chǎn)品要關(guān)注的問(wèn)題。

2 低功耗智能待機(jī)控制技術(shù)設(shè)計(jì)思路

此低功耗智能待機(jī)控制技術(shù)，在完成低功耗待機(jī)功能的同時(shí)，還具有部分的“智能”功能。如能做到定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)，能保存設(shè)備所需的狀態(tài)信息標(biāo)志，能學(xué)習(xí)設(shè)備的遙控器碼值等，并盡可能地做到降低能源消耗和控制成本。其基本思路是利用單片機(jī)為主控單元，但是選擇一種通用的低功耗、低成本的單片機(jī)。采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)一種獨(dú)特的通信機(jī)制，單片機(jī)都與智能終端產(chǎn)品主控芯片的CPU進(jìn)行通信，確認(rèn)雙方的信息和執(zhí)行相應(yīng)的指令，保存好必要的狀態(tài)標(biāo)志和數(shù)據(jù)。待機(jī)之后，只有單片機(jī)在工作，并保存和處理待機(jī)之前CPU傳過(guò)來(lái)的信息，待機(jī)過(guò)程中，判斷是否定時(shí)已到開(kāi)機(jī)，或者接收到遙控器的按鍵信號(hào)開(kāi)機(jī)。開(kāi)機(jī)后單片機(jī)將這些狀態(tài)信息傳送給CPU，進(jìn)行必要的和針對(duì)性的處理，保證系統(tǒng)正常和穩(wěn)定工作，并具有部分智能功能。

另外，在機(jī)頂盒系統(tǒng)里，往往會(huì)存在單片機(jī)和CPU的IO口資源緊張的問(wèn)題。傳統(tǒng)通信方式通常需要至少兩個(gè)IO口來(lái)完成。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)與主芯片CPU的通信只需要一個(gè)普通的IO口連接進(jìn)行通信即可完成，而且在空閑時(shí)間該IO口還可以用于其他功能。

3 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

3.1 系統(tǒng)組成和原理

整個(gè)待機(jī)控制系統(tǒng)原理邏輯框圖如圖1所示。單片機(jī)的供電由電源某一支路供電，供電電壓采用直流3V到5.5V均可。單片機(jī)及主芯片CPU同時(shí)各通過(guò)一個(gè)IO口與紅外接收頭（IR）的信號(hào)輸出腳相連。單片機(jī)另外各通過(guò)一個(gè)IO口與機(jī)頂盒的待機(jī)按鍵和CPU的一個(gè)IO口相連。與CPU相連接的IO口可進(jìn)行雙向通信，該連接線可復(fù)用其他功能。單片機(jī)的其他IO口可做待機(jī)控制信號(hào)控制各模塊的電源。

單片機(jī)與CPU的通信，采用雙向分時(shí)通信的方式。通信協(xié)議上效仿和優(yōu)化IR的通信協(xié)議。為了提高通信的正確性和兼容性，程序在實(shí)際設(shè)計(jì)中并不能完全照搬IR通信協(xié)議。實(shí)際設(shè)計(jì)中對(duì)信號(hào)中每個(gè)邏輯電平時(shí)間的表示和判斷上進(jìn)行了加長(zhǎng)，以保證通信的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，為了準(zhǔn)確識(shí)別和區(qū)分傳達(dá)的指令，在實(shí)際傳送的數(shù)據(jù)協(xié)議上，程序設(shè)計(jì)要根據(jù)實(shí)際情況添加私有的判斷字指令。

圖1 系統(tǒng)原理邏輯框圖

3.2 工作過(guò)程和實(shí)現(xiàn)方式

以在智能機(jī)頂盒的應(yīng)用為例，本控制技術(shù)的單片機(jī)程序設(shè)計(jì)流程如圖2所示。設(shè)備在上電時(shí)，單片機(jī)通過(guò)一個(gè)IO口輸出低電平信號(hào)，控制電源處于開(kāi)啟狀態(tài)，機(jī)頂盒啟動(dòng)。當(dāng)主芯片CPU收到待機(jī)鍵或者遙控器的待機(jī)信號(hào)后，保存系統(tǒng)所需要的狀態(tài)信息標(biāo)志，之后傳輸關(guān)機(jī)的命令給單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)收到主芯片的待機(jī)命令后，通過(guò)IO口發(fā)控制信號(hào)控制電源進(jìn)入待機(jī)模式。如果需要定時(shí)開(kāi)機(jī)，比如需要定時(shí)對(duì)節(jié)目進(jìn)行錄制，主芯片會(huì)在傳輸關(guān)機(jī)的命令給單片機(jī)前把下次開(kāi)機(jī)的時(shí)間段發(fā)給單片機(jī)。單片機(jī)收到命令后，在控制電源進(jìn)入待機(jī)模式的同時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)時(shí)間一到，就通過(guò)IO口發(fā)控制信號(hào)控制電源進(jìn)行開(kāi)機(jī)，機(jī)頂盒啟動(dòng)。

同時(shí)如果終端有多個(gè)模塊，供電需要有時(shí)序要求，或者有的智能終端需要半待機(jī)模式，比如內(nèi)置有網(wǎng)絡(luò)接入模塊的智能機(jī)頂盒，網(wǎng)絡(luò)部分如EOC/CM和WIFI需要機(jī)頂盒在待機(jī)后，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還可以用。此時(shí)只需要單片機(jī)多連接幾個(gè)IO口分別控制各個(gè)模塊的供電，根據(jù)待機(jī)需求，可獨(dú)立控制相應(yīng)模塊的供電是開(kāi)啟還是關(guān)閉。

圖2 單片機(jī)程序流程圖

為了應(yīng)對(duì)停電、遙控器待機(jī)按鍵被意外按住導(dǎo)致機(jī)頂盒重啟等突發(fā)情況，機(jī)頂盒在啟動(dòng)時(shí)，單片機(jī)會(huì)主動(dòng)給主芯片CPU發(fā)一些狀態(tài)確認(rèn)的信息。信息包括機(jī)頂盒是硬通電開(kāi)機(jī)，還是收到遙控器信號(hào)或者收到前控板待機(jī)按鍵信號(hào)開(kāi)機(jī)，或者定時(shí)時(shí)間到了開(kāi)機(jī)。接著，主芯片會(huì)與上一次關(guān)機(jī)前保存的狀態(tài)信息進(jìn)行比較，根據(jù)比較情況進(jìn)行針對(duì)性的處理，確保系統(tǒng)運(yùn)行的正確性和可靠性。待機(jī)時(shí)，如果單片機(jī)在計(jì)時(shí)，當(dāng)檢測(cè)到遙控器或者前控板的待機(jī)信號(hào)，不管計(jì)時(shí)時(shí)間是否到，都會(huì)發(fā)信號(hào)控制電源進(jìn)行開(kāi)機(jī)，機(jī)頂盒啟動(dòng)，并發(fā)出相應(yīng)的狀態(tài)信息給CPU。

4 應(yīng)用和推廣

本文所述的智能待機(jī)控制技術(shù)，已有實(shí)際應(yīng)用。其成本低、待機(jī)功耗低，配合特定的電源，待機(jī)功耗可以做到0.3W以下，并有部分智能功能，符合我國(guó)正在大力推廣綠色節(jié)能制造號(hào)召，有很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。■