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LTC3330 提供一個輸出標(biāo)記 (EH_ON)，該標(biāo)記說明系統(tǒng)是在由電池還是太陽能電池板供電。能夠?qū)崟r訪問這一信息對最終用戶來說可能很重要。因此，我們讓無線電模塊中的微處理器讀取這一輸出標(biāo)記，并通過網(wǎng)絡(luò)與溫度數(shù)據(jù)一起傳送這一信息。EH_ON 輸出的邏輯電平是對于 LTC3330 的一個內(nèi)部偏置電壓，該偏置電壓隨工作模式不同而改變，可能高于 4V。我們不是將這個輸出引腳直接連接到電壓較低的無線電模塊邏輯輸入，而是對其進行分壓，然后將其饋送給一個內(nèi)置的 10 位 ADC，該 ADC 是微處理器的組成部分。在本文情況下，我們僅將這個 ADC 作為比較器使用，以指示 LTC3330 正在使用哪個電源。

無線網(wǎng)絡(luò)

LTP5901 是一個完整的無線電模塊，含有無線電收發(fā)器、嵌入式微處理器和網(wǎng)絡(luò)軟件。其物理設(shè)計由一塊小型印刷電路板組成，可非常容易地焊接到包含該應(yīng)用其余部分 (信號鏈路和電源管理) 之主電路板上。

在這個應(yīng)用中，LTP5901 執(zhí)行兩種功能：無線網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)務(wù)處理微處理器 (圖 5)。當(dāng)給一個網(wǎng)絡(luò)管理器附近的多個 LTP5901 節(jié)點加電后，這些節(jié)點相互自動識別，并形成一個無線網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)。整個網(wǎng)絡(luò)自動完成時間同步，這意味著每個無線電模塊都僅在非常短的特定時間間隔內(nèi)加電。因此，每個節(jié)點都可以既發(fā)揮傳感器信息源的作用，又作為路由節(jié)點，以向管理器轉(zhuǎn)發(fā)來自其他節(jié)點的數(shù)據(jù)。這樣，即使所有節(jié)點 (包括路由節(jié)點) 都以非常低的功率工作，依然可以建立一個高度可靠的低功耗網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點到管理器都有多條通路可用。這種無線電技術(shù)典型的節(jié)點間傳送距離為 100 米，在有利的戶外條件下，距離甚至可以更長。

圖 5：LTP5901-IPM 僅需要非常少的連接，就能運行整個應(yīng)用。所有無線網(wǎng)絡(luò)功能 (包括固件和 RF 電路) 都已經(jīng)內(nèi)置在該模塊中。3線 SPI 主器件與 LTC2484 的 SPI 端口通信。GPIO 引腳 (DP2) 控制傳感器電源排序。內(nèi)置 ADC 充當(dāng)便利的電平轉(zhuǎn)換器，從 LTC3330 讀取能量收集狀態(tài)標(biāo)記 EH_ON。

LTP5901 含有一個 ARM Cortex-M3 微處理器內(nèi)核，該內(nèi)核運行網(wǎng)絡(luò)軟件。此外，這個內(nèi)核還可通過用戶提供的固件來設(shè)定，以執(zhí)行特定于用戶應(yīng)用的任務(wù)。因此，無需任何第三方微處理器，就能夠?qū)崿F(xiàn)很多應(yīng)用。在本文例子中，LTP5901 內(nèi)部的微處理器通過在合適的時間接通和斷開 LTC3330 的 LDO 來管理溫度傳感器的電源排序，以在兩次溫度讀取之間節(jié)省功率。LTP5901 直接與 24 位 ADC 的 SPI 端口通信，該 ADC 讀取溫度傳感器提供的溫度值。最后，LTP5901 從 LTC3330 讀取電源狀態(tài)輸出標(biāo)記 (EH_ON)，該標(biāo)記指示用來給電路供電的是太陽能還是電池。

無線電模塊的功耗可以用凌力爾特在網(wǎng)址 www.linear.com.cn/products/smartmesh_ip 上在線提供的工具“SmartMesh功率與性能估計器 (SmartMesh Power and Performance Estimator)”來估計。對于一個有 20 個節(jié)點 (其中 10個節(jié)點以無線方式直接連接到管理器 (1 跳)，另外 10 個節(jié)點間接連接到管理器 (兩跳) ) 的典型網(wǎng)絡(luò)而言，兩跳節(jié)點的平均功耗約為 20µA，1 跳節(jié)點則為 40µA。這些數(shù)字是在每個節(jié)點每 10 秒報告一次溫度數(shù)據(jù)的情況下得出的。1 跳節(jié)點消耗大約兩倍功率的原因是，它們不僅發(fā)送自己的傳感器數(shù)據(jù)，還充當(dāng)路由節(jié)點，轉(zhuǎn)發(fā)一些兩跳節(jié)點的傳感器數(shù)據(jù)。如果關(guān)閉一種稱為“Advertising”(宣告) 功能，那么上述功率可以進一步減少兩倍。一旦“宣告”功能關(guān)閉，網(wǎng)絡(luò)就不再識別想加入網(wǎng)絡(luò)的新節(jié)點。除了這點不同，關(guān)閉廣告功能對網(wǎng)絡(luò)運行沒有任何影響。

總體功耗

完整應(yīng)用電路的總體功耗視各種不同因素而有所不同，其中包括每個傳感器測量溫度的頻度以及所有節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的配置方式。對于一個每 10 秒報告一次溫度數(shù)據(jù)的傳感器節(jié)點而言，典型功耗為傳感器部分低于 20µA，無線電模塊部分可能為 20µA，總的平均負(fù)載電流約為 40µA。

小型 2 英寸 x 2 英寸太陽能電池板 (例如 Amorton 系列) 甚至在相對中等的室內(nèi)照明條件下 (200 流明)，也可產(chǎn)生 40µA 電流，而在強光照條件下，則能夠產(chǎn)生大得多的電流。這意味著，在很多條件下，這個應(yīng)用可以完全依靠太陽能電池板電源運行。如果該電路處于黑暗中，需要完全靠電池電源運行，那么一節(jié) 2.4Ah AA 電池 (例如 Tadiran XOL 系列) 可給該應(yīng)用供電差不多7 年。在較低或可變光照條件下，該電路自動在太陽能電源和電池電源之間來回切換，以便盡可能利用太陽能，以延長電池壽命。