一种毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法

摘要

本发明公开了毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法，包括具有多路数据采集通道和模拟输入信号电路和数字输入信号电路和数字输出控制电路的数据采集单元，所述数据采集单元联结外接设备，与所述数据采集单元联结的硬件时钟电路、硬件中断唤醒电路，开机唤醒电路，重启复位唤醒电路；本方法可以针对数据采集单元的数据采集、运算、通信等业务功能及间歇休眠、中断唤醒等工作模式，设计低功耗的管理流程，实现mA级的平均功耗。

权利要求

1.一种毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法，其特征在于,包括具有多路数据采集通道和模拟输入信号电路和数字输入信号电路和数字输出控制电路的数据采集单元，所述数据采集单元联结外接设备，与所述数据采集单元联结的硬件时钟电路、硬件中断唤醒电路，开机唤醒电路，重启复位唤醒电路；

所述流程方法包括：

启动时段：开机启动时，所述数据采集单元从关机模式接受到开机唤醒电路信号进入开机唤醒，所述数据采集单元底层驱动联通所述硬件时钟电路、所述硬件中断唤醒电路、所述开机唤醒电路、所述重启复位唤醒电路，系统初始化，所述数据采集单元判定唤醒信号为开机唤醒，并进行事件处理程序，自动执行一次完整业务，并判断是否存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时段，并进入全睡眠模式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行完毕后进入深度睡眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒；

重启时段：在系统处于浅度睡眠模式或深度睡眠模式或全睡眠模式时，所述数据采集单元接受到重启复位唤醒电路的重启复位唤醒信号，系统初始化，所述数据采集单元判定唤醒信号为重启复位唤醒，并进行事件处理程序，自动执行一次完整业务，并判断是否存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时段，并进入全睡眠模式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行完毕后进入深度睡眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒；

硬件定时唤醒时段：在系统处于浅度睡眠模式或深度睡眠模式或全睡眠模式时，当所述硬件时钟完成一个定时周期时，向所述数据采集单元发出硬件定时启动信号，所述数据采集单元判定唤醒信号为硬件定时唤醒信号，执行预设与所述硬件定时唤醒信号相关的业务，并判断是否存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时段，并进入全睡眠模式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行完毕后进入深度睡眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒；

硬件中断唤醒时段：在系统处于浅度睡眠模式或深度睡眠模式或全睡眠模式时，所述硬件中断电路接收到来自外部设备的触发信号，则发出硬件中断唤醒信号至所述数据采集单元，所述数据采集单元判定唤醒信号为硬件中断唤醒信号，执行预设与所述硬件中断唤醒信号相关的业务，并判断是否存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时段，并进入全睡眠模式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行完毕后进入深度睡眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒；

其中，浅度睡眠模式，CPU 停止，部分时钟和外设停止；深度睡眠模式，CPU 停止，仅少数低功耗外设工作；全睡眠模式，CPU 停止，设备上下文丢失。

2.根据权利要求1所述的毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法，其特征在于，所述完整业务包括数据采集、数据运算、数据缓存、数据上传业务、数据输出控制。

3.根据权利要求1所述的毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法，其特征在于，所述系统初始化包括参数配置加载、中断注册、线程创建。

4.根据权利要求1所述的毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法，其特征在于，所述硬件中断电路联结状态监测电路，所述状态监测电路包括温度突变探测电路、电压趋零探测电路。

5.根据权利要求1所述的毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法，其特征在于，所述数据采集单元包括具备16路数据采集通道，支持模拟输入信号、数字输入信号和数字输出控制三类状态检测或控制输出的单片机。

6.根据权利要求1所述的毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法，其特征在于，所述数据采集单元在执行业务时，只开启执行相应任务的部件的供电开关。

说明书

一种毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力系统状态检测领域，尤其涉及低功耗运行管理的流程设计。

背景技术

[0002] 电力系统的状态监测是保证其健康运行的必要手段，而由于终端电力设备敷设环境的复杂性，在线状态监测装置布置有线稳定电源往往存在很多实际的困难，而利用蓄电
池、太阳能、CT取电等方式虽然便捷但也存在诸多限制。因此也就对终端的状态监测装置如
数据采集单元DTU的功耗提出了更高的要求。

[0003] DTU作为终端信号采集的装置，需要配备多路信号采集通道，具有一定的数据运算能力，并支持数据远程传送，实现同后台监控平台的信息交互。为了保证在线监测的可靠
性，一般采用有源直流供电的方式运行，可支持长期在线运行，无需考虑功耗问题。

[0004] 当前无线电力物联网正在逐步推行，终端设备的接入更加多样性，无线通信和无线取电方式的便捷性得到认可，这就要求DTU采用更低的功耗设计，以满足和节约供电，保
证DTU更长的运行时间，因此在现有的技术和成本情况下，需要寻找新的方式和方法。

发明内容

[0005] 有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本发明提供了一种毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法：

[0006] 包括具有多路数据采集通道和模拟输入信号电路和数字输入信号电路和数字输出控制电路的数据采集单元，所述数据采集单元联结外接设备(如传感器等)，与所述数据
采集单元联结的硬件时钟电路、硬件中断唤醒电路，开机唤醒电路，重启复位唤醒电路；

[0007] 所述流程方法包括：

[0008] 启动时段：开机启动时，所述数据采集单元从关机模式接受到开机唤醒电路信号进入开机唤醒，所述数据采集单元底层驱动联通所述硬件时钟电路、所述硬件中断唤醒电
路、所述开机唤醒电路、所述重启复位唤醒电路，系统初始化，所述数据采集单元判定唤醒
信号为开机唤醒，并进行事件处理程序，自动执行一次完整业务，并判断是否存在数据输出
控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时段，并进入全睡眠模式；如有数据输
出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行完毕后进入深度睡眠模式，等待软
件定时器或预设唤醒电路唤醒；

[0009] 重启时段：在系统处于浅度睡眠模式或深度睡眠模式或全睡眠模式时，所述数据采集单元接受到重启复位唤醒电路的重启复位唤醒信号，系统初始化，所述数据采集单元
判定唤醒信号为重启复位唤醒，并进行事件处理程序，自动执行一次完整业务，并判断是否
存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时段，并进入全睡眠模
式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行完毕后进入深度睡
眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒；

[0010] 硬件定时唤醒时段：在系统处于浅度睡眠模式或深度睡眠模式或全睡眠模式时，当所述硬件时钟完成一个定时周期时，向所述数据采集单元发出硬件定时启动信号，所述
数据采集单元判定唤醒信号为硬件定时唤醒信号，执行预设与所述硬件定时唤醒信号相关
的业务，并判断是否存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时
段，并进入全睡眠模式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行
完毕后进入深度睡眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒；

[0011] 硬件中断唤醒时段：在系统处于浅度睡眠模式或深度睡眠模式或全睡眠模式时，所述硬件中断电路接收到来自外部设备的触发信号，则发出硬件中断唤醒信号至所述数据
采集单元，所述数据采集单元判定唤醒信号为硬件中断唤醒信号，执行预设与所述硬件中
断唤醒信号相关的业务，并判断是否存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进
入硬件定时时段，并进入全睡眠模式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据
输出控制，执行完毕后进入深度睡眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒。

[0012] 系统支持Run（全速运行）、Idle（空闲）、LightSleep（浅度睡眠）、DeepSleep（深度睡眠）、StandBy（全睡眠）和ShutDown（关机）等六种工作模式，Run模式下所有外设全部打
开，高速运行；其余模式下低速运行，部分外设打开，一旦进入Standby模式，设备上下文丢
失，只保留RTC硬件时钟和部分特殊的硬件中断唤醒信号。

[0013] 其中，LightSleep浅度睡眠模式，CPU 停止，部分时钟和外设停止；DeepSleep深度睡眠模式，CPU 停止，仅少数低功耗外设工作；StandBy全睡眠模式，CPU 停止，设备上下文
丢失；外设指CPU以外的所有设备，本设备包括flash、ADC、GPRS、RS232/485、LED等等；特殊
的硬件中断是预留的多路IO中断唤醒，主要包括振动唤醒，用于外破、盗割等振动事件的及
时侦测和预警。

[0014] 本技术方案提供了一种新的设计方案，针对数据采集单元的数据采集、运算、通信等业务功能及间歇休眠、中断唤醒等工作模式，设计低功耗的管理流程，实现mA级的平均功
耗。

[0015] 另外，根据本发明公开的毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法还具有如下附加技术特征：

[0016] 进一步地，所述完整业务包括数据采集、数据运算、数据缓存、数据上传业务、数据输出控制。

[0017] 进一步地，所述系统初始化包括参数配置加载、中断注册、线程创建。

[0018] 进一步地，所述硬件中断电路联结状态监测电路，所述状态监测电路包括温度突变探测电路、电压趋零探测电路。

[0019] 硬件中断电路是为了应对重要状态量的突变，如温度剧增、电压趋零等，以应对电力装置状态急剧恶化的及时告警，因此需要联结相应的探测电路。

[0020] 进一步地，所述数据采集单元包括具备16路数据采集通道，支持模拟输入信号、数字输入信号和数字输出控制三类状态检测或控制输出的单片机。

[0021] 在业务功能上，支持信号采集或控制、数据缓存、数据运算、数据通信、工况自检等。系统支持Run（全速运行）、Idle（空闲）、LightSleep（浅度睡眠）、DeepSleep（深度睡眠）、
StandBy（全睡眠）和ShutDown（关机）等六种工作模式，Run模式下所有外设全部打开，高速
运行；其余模式下低速运行，部分外设打开，一旦进入Standby模式，设备上下文丢失，只保
留RTC硬件时钟和部分特殊的硬件中断唤醒信号。

[0022] 进一步地，所述数据采集单元在执行业务时，只开启执行相应任务的部件的供电开关。

[0023] 数据采集单元执行相关业务时，动态开关相关外设的供电，以节约功耗，如信号采集时，只打开ADC等供电；数据缓存时，只打开flash等供电；数据上传时，只打开通信模块的
发射供电等。

[0024] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0025] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0026] 图1是本发明实施例的运行流程示意图。

具体实施方式

[0027] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

[0028] 本发明的发明构思如下，针对数据采集单元的数据采集、运算、通信等业务功能及间歇休眠、中断唤醒等工作模式，设计低功耗的管理流程，实现mA级的平均功耗。

[0029] 下面将参照附图来描述本发明的粘钢片的对位装置，其中图1是本发明实施例的运行流程示意图。

[0030] 如图1所示，根据本发明的实施例，包括具有多路数据采集通道和模拟输入信号电路和数字输入信号电路和数字输出控制电路的数据采集单元，所述数据采集单元联结外接
设备，与所述数据采集单元联结的硬件时钟电路、硬件中断唤醒电路，开机唤醒电路，重启
复位唤醒电路；

[0031] 所述流程方法包括：

[0032] 启动时段：开机启动时，所述数据采集单元从关机模式接受到开机唤醒电路信号进入开机唤醒，所述数据采集单元底层驱动联通所述硬件时钟电路、所述硬件中断唤醒电
路、所述开机唤醒电路、所述重启复位唤醒电路，系统初始化，所述数据采集单元判定唤醒
信号为开机唤醒，并进行事件处理程序，自动执行一次完整业务，并判断是否存在数据输出
控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时段，并进入全睡眠模式；如有数据输
出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行完毕后进入深度睡眠模式，等待软
件定时器或预设唤醒电路唤醒；

[0033] 重启时段：在系统处于浅度睡眠模式或深度睡眠模式或全睡眠模式时，所述数据采集单元接受到重启复位唤醒电路的重启复位唤醒信号，系统初始化，所述数据采集单元
判定唤醒信号为重启复位唤醒，并进行事件处理程序，自动执行一次完整业务，并判断是否
存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时段，并进入全睡眠模
式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行完毕后进入深度睡
眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒；

[0034] 硬件定时唤醒时段：在系统处于浅度睡眠模式或深度睡眠模式或全睡眠模式时，当所述硬件时钟完成一个定时周期时，向所述数据采集单元发出硬件定时启动信号，所述
数据采集单元判定唤醒信号为硬件定时唤醒信号，执行预设与所述硬件定时唤醒信号相关
的业务，并判断是否存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进入硬件定时时
段，并进入全睡眠模式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据输出控制，执行
完毕后进入深度睡眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒；

[0035] 硬件中断唤醒时段：在系统处于浅度睡眠模式或深度睡眠模式或全睡眠模式时，所述硬件中断电路接收到来自外部设备的触发信号，则发出硬件中断唤醒信号至所述数据
采集单元，所述数据采集单元判定唤醒信号为硬件中断唤醒信号，执行预设与所述硬件中
断唤醒信号相关的业务，并判断是否存在数据输出控制，如果没有则启动硬件时钟电路，进
入硬件定时时段，并进入全睡眠模式；如有数据输出控制，则启动软件定时，延时执行数据
输出控制，执行完毕后进入深度睡眠模式，等待软件定时器或预设唤醒电路唤醒。

[0036] 另外，根据本发明公开的毫安级数据采集单元低功耗管理流程方法的还具有如下附加技术特征：

[0037] 根据本发明的实施例，所述完整业务包括数据采集、数据运算、数据缓存、数据上传业务、数据输出控制。

[0038] 根据本发明的实施例，所述系统初始化包括参数配置加载、中断注册、线程创建。

[0039] 根据本发明的实施例，所述硬件中断电路联结状态监测电路，所述状态监测电路包括温度突变探测电路、电压趋零探测电路。

[0040] 根据本发明的实施例，所述数据采集单元包括具备16路数据采集通道，支持模拟输入信号、数字输入信号和数字输出控制三类状态检测或控制输出的单片机。

[0041] 根据本发明的一些实施例，所述数据采集单元在执行业务时，只开启执行相应任务的部件的供电开关。

[0042] 任何提及“一个实施例”、“实施例”、“示意性实施例”等意指结合该实施例描述的具体构件、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处的该示意性
表述不一定指的是相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体构件、结构或者特点
时，所主张的是，结合其他的实施例实现这样的构件、结构或者特点均落在本领域技术人员
的范围之内。

[0043] 尽管参照本发明的多个示意性实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的描述，但是必须理解，本领域技术人员可以设计出多种其他的改进和实施例，这些改进和实施
例将落在本发明原理的精神和范围之内。具体而言，在前述公开、附图以及权利要求的范围
之内，可以在零部件和/或者从属组合布局的布置方面作出合理的变型和改进，而不会脱离
本发明的精神。除了零部件和/或布局方面的变型和改进，其范围由所附权利要求及其等同
物限定。