一种低功耗智能待机控制技术

姜明辉，李洪斌，严 春

（四川九州电子科技股份有限责任公司，绵阳 62100）

1 引言

随着技术的发展，各种智能电子终端产品应运而生，如智能机顶盒、智能音箱、智能电视等。同时，中国正在推进“中国制造2025”绿色制造重大战略项目部署，建设绿色工业园、示范点等，对电子产品的绿色节能有更高的要求。特别是长时间工作的智能电子终端产品，工作功耗和待机功耗越低越好。目前，智能机顶盒或者其他类似的智能电子终端产品，怎样在保持其“智能”的同时实现自身的低功耗待机，并且成本增加不多，是当前一些智能电子终端产品要关注的问题。

2 低功耗智能待机控制技术设计思路

此低功耗智能待机控制技术，在完成低功耗待机功能的同时，还具有部分的“智能”功能。如能做到定时开关机，能保存设备所需的状态信息标志，能学习设备的遥控器码值等，并尽可能地做到降低能源消耗和控制成本。其基本思路是利用单片机为主控单元，但是选择一种通用的低功耗、低成本的单片机。采用C语言开发，设计一种独特的通信机制，单片机都与智能终端产品主控芯片的CPU进行通信，确认双方的信息和执行相应的指令，保存好必要的状态标志和数据。待机之后，只有单片机在工作，并保存和处理待机之前CPU传过来的信息，待机过程中，判断是否定时已到开机，或者接收到遥控器的按键信号开机。开机后单片机将这些状态信息传送给CPU，进行必要的和针对性的处理，保证系统正常和稳定工作，并具有部分智能功能。

另外，在机顶盒系统里，往往会存在单片机和CPU的IO口资源紧张的问题。传统通信方式通常需要至少两个IO口来完成。在本设计中，单片机与主芯片CPU的通信只需要一个普通的IO口连接进行通信即可完成，而且在空闲时间该IO口还可以用于其他功能。

3 技术实现方案

3.1 系统组成和原理

整个待机控制系统原理逻辑框图如图1所示。单片机的供电由电源某一支路供电，供电电压采用直流3V到5.5V均可。单片机及主芯片CPU同时各通过一个IO口与红外接收头（IR）的信号输出脚相连。单片机另外各通过一个IO口与机顶盒的待机按键和CPU的一个IO口相连。与CPU相连接的IO口可进行双向通信，该连接线可复用其他功能。单片机的其他IO口可做待机控制信号控制各模块的电源。

单片机与CPU的通信，采用双向分时通信的方式。通信协议上效仿和优化IR的通信协议。为了提高通信的正确性和兼容性，程序在实际设计中并不能完全照搬IR通信协议。实际设计中对信号中每个逻辑电平时间的表示和判断上进行了加长，以保证通信的准确性和可靠性。同时，为了准确识别和区分传达的指令，在实际传送的数据协议上，程序设计要根据实际情况添加私有的判断字指令。

图1 系统原理逻辑框图

3.2 工作过程和实现方式

以在智能机顶盒的应用为例，本控制技术的单片机程序设计流程如图2所示。设备在上电时，单片机通过一个IO口输出低电平信号，控制电源处于开启状态，机顶盒启动。当主芯片CPU收到待机键或者遥控器的待机信号后，保存系统所需要的状态信息标志，之后传输关机的命令给单片机，当单片机收到主芯片的待机命令后，通过IO口发控制信号控制电源进入待机模式。如果需要定时开机，比如需要定时对节目进行录制，主芯片会在传输关机的命令给单片机前把下次开机的时间段发给单片机。单片机收到命令后，在控制电源进入待机模式的同时，开始进行计时。计时时间一到，就通过IO口发控制信号控制电源进行开机，机顶盒启动。

同时如果终端有多个模块，供电需要有时序要求，或者有的智能终端需要半待机模式，比如内置有网络接入模块的智能机顶盒，网络部分如EOC/CM和WIFI需要机顶盒在待机后，数据网络还可以用。此时只需要单片机多连接几个IO口分别控制各个模块的供电，根据待机需求，可独立控制相应模块的供电是开启还是关闭。

图2 单片机程序流程图

为了应对停电、遥控器待机按键被意外按住导致机顶盒重启等突发情况，机顶盒在启动时，单片机会主动给主芯片CPU发一些状态确认的信息。信息包括机顶盒是硬通电开机，还是收到遥控器信号或者收到前控板待机按键信号开机，或者定时时间到了开机。接着，主芯片会与上一次关机前保存的状态信息进行比较，根据比较情况进行针对性的处理，确保系统运行的正确性和可靠性。待机时，如果单片机在计时，当检测到遥控器或者前控板的待机信号，不管计时时间是否到，都会发信号控制电源进行开机，机顶盒启动，并发出相应的状态信息给CPU。

4 应用和推广

本文所述的智能待机控制技术，已有实际应用。其成本低、待机功耗低，配合特定的电源，待机功耗可以做到0.3W以下，并有部分智能功能，符合我国正在大力推广绿色节能制造号召，有很好的应用推广价值。■