矿用低功耗Wi-Fi移动终端设计＊

张科帆

（天地（常州）自动化股份有限公司，常州213015）

引 言

无线通信作为传统矿井通信与监测的有益补充，越来越受到重视。无线通信技术在煤矿安全生产指挥调度系统中的应用主要包括常规通信和应急通信。正常生产中的应用主要以语音通信为主，同时考虑数据和图像应用。基于Wi-Fi技术的井下移动终端，是新型的井下无线通信设备，Wi-Fi技术具有传输带宽高、通信可靠性好、通用性强、网络部署方便等特点，可以满足大数据量的无线通信应用需求，实现井下的无线音视频通信、定位和环境监测等功能。

使用固定电池供电的Wi-Fi移动终端，如何在满足通信任务的同时，降低终端设备的功耗，延长设备的工作和待机时间，是移动式Wi-Fi终端设备的技术瓶颈。本文提出了一种低功耗Wi-Fi移动终端的设计思路，选用NXP公司低功耗的Cortex-M0内核处理器和Roving Networks公司的超低功耗Wi-Fi模组。在实现Wi-Fi无线数据传输功能的同时，通过合理的软硬件措施，可根据不同的应用要求切换选择不同的工作模式，从而在既定的电池能耗限定条件下，有效地延长了移动终端的工作和待机时间，为矿用Wi-Fi移动终端产品的设计提供了一种低功耗设计方案。

1 Wi-Fi移动终端硬件设计

本设计采用NXP公司的低功耗的Cortex-M0内核处理器LPC1227作为主控制器，其在深度睡眠模式，静态电流为2mA；而在深度掉电模式下，只消耗nA 级的静态电流。RN171是一款超低功耗Wi-Fi模组，深度睡眠模式下，整个模组静态电流仅为4μA。它包含2.4GHz射频电路、32位SPARC（可扩充处理器架构）处理器、完整的TCP／IP协议栈、电源管理和模拟传感接口，具有“主机零负荷”的性能。……