矿用低功耗Wi―Fi移动终端设计

Wi—Fi移动终端的软件架构主要包括硬件接口驱动层、任务调度抽象层和应用层这3层。主机控制器在软件底层通过RN171 Wi—Fi模组所提供的SPI，UART和GPIO硬件接口对Wi—Fi模组进行访问控制操作以及Wi—Fi数据的传输。
在硬件接口驱动层，主机主要完成SPI、UART和GPIO外设的驱动程序设计，这3个外设程序设计都是通过中断方式对外设接口进行数据访问，减少了主控制器的等待时间，提高了执行效率。
在任务调度层，通过硬件接口驱动层的外设驱动程序接口，在程序后台建立了4个调度任务，分别处理Wi—Fi数据的收发和基于低功耗要求的睡眠任务，以及人机交互等一些辅助功能，并向应用层提供相应的任务接口。主机的后台程序通过轮询方式监测任务的发生并进行相应的处理，处理内容包括任务结构体和数据帧结构体的初始化、任务的分配和管理、内存管理、任务时间片分配等。
在本终端软件的应用层，依据任务调度层提供的相应软件接口，可以进行多种数据应用和电源管理应用设计。由于RN171支持IEEE802． 11b／g协议标准，提供高达54MHz的数据传输带宽，并能获取其所在AP(接入点)的AP MAC地址、RSSI(接收信号强度)等Wi—Fi网络信息，因此，本终端可以实现Wi—Fi终端的区域定位、监测监控、多媒体流(语音、视频)数据传输等数据业务应用功能。
2．2 建立连接
Wi—Fi模组RN171有两种建立连接的方式：一是连接固定SSID的AP；二是搜索接收范围内的所有AP，优先连接RSSI强度高的AP。当成功连接AP后，会通过Wi—Fi模组Flash中存储的阿络设置信息进行设置，建立连接的设置信息包括服务器IP地址(Remote IP)、服务器端口号(Remo te Port)、网关IP地址、静态IP方式／DHCP服务器IP自动分配、终端自身1P地址、终端端口号、TCP／UDP通信协议承载。
2．3 数据通信
Wi—Fi模组RN171根据设置的TCP／UDP通信协议进行数据通信，通过其内置的32位SPARC处理器来执行。只有当接收到有效的数据包时，才会通过UART接口把数据传送给主机，触发主机的接收功能。当有数据发送时，主机通过UART接口把数据传送给Wi—Fi模组，Wi—Fi模组会根据数据的承载协议按照设置的通信参数把数据发送出去。
2．4 低功耗软件设计
根据移动终端的具体运用场合，在软件设计上定义了连续工作模式(AetiveMode)、间歇性工作模式(Run_Intermitent Mode)，以及深度睡眠模式(Deepsleep Mode)3种模式，3种模式之间可以根据应用需求相互转换。连续工作模式时，低功耗电源管理关闭，主控芯片、Wi—Fi模组，以及辅助功能芯片都处于正常运行状态，终端的功耗达到最大值。当需要传输多媒体流数据时，通信过程中数据不能间断，移动终端就处于连续工作模式以满足应用需求，当通信任务完成后，终端就进入深度睡眠模式以节省功耗，并通过按键的外部中断来唤醒主控制器以发起多媒体流的通信任务。间歇性工作模式时，主机通过定时器外设控制Wi—Fi模组在一个固定时间内发送／接收数据，剩余的大部分时间，终端上的所有芯片都处于低功耗的睡眠模式。主控制器在低频率(32 kHz)下进入掉电模式，通过实时时钟自动唤醒，然后由主机唤醒Wi—Fi模组和其他功能模块。在完成周期性数据通信的同时，最大程度地降低终端功耗。对于类似于定位系统应用这种通信数据量少且只需要周期性触发通信的应用场合，Wi—Fi终端应切换为这种工作模式，以降低功耗。