本發(fā)明涉及電子信息系統(tǒng)及無線互聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低功耗模塊化的智能傳感系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)各種各樣的傳感器，這些傳感器體積小、功耗低，能感知不同類型的外界信息，但由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這些傳感器往往也有不同的輸入輸出接口、不同的電源功耗要求、不同的驅(qū)動程序，在一個系統(tǒng)中集成越多的傳感器，體積會隨之增大，成本也會越高。為了能測試特定的信息，往往需要專業(yè)人員設(shè)計各種特定的電路系統(tǒng)、電源以及驅(qū)動程序，才能基于特定的傳感器或傳感器組合，搭建成一個傳感系統(tǒng)，這種傳感系統(tǒng)通常有以下缺點。

1、更換不同的傳感器時，由于接口信號不同，或電源需求不同，或者驅(qū)動程序不同，需要重新設(shè)計大部分，甚至整個軟硬件系統(tǒng)。

2、整個系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計人員設(shè)計、固化、用戶難以施加改變，往往出現(xiàn)部分傳感器從未使用，但希望的傳感器卻沒有集成，無法體現(xiàn)智能系統(tǒng)。

3、不支持更換傳感器的驅(qū)動程序。

4、維修成本高、維護復(fù)雜，不利于普通用戶使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低功耗、模塊化、智能化的傳感系統(tǒng)。用戶可根據(jù)希望感知的信息，選擇合適的電源模塊、傳感器模塊，快速搭建一個傳感系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：提供一種低功耗、模塊化、智能化的傳感系統(tǒng)，包括硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)，所述硬件架構(gòu)包括電源模塊、無線SOC模塊、信息處理單元模塊、傳感器模塊；所述電源模塊、傳感器模塊通過連接器連接到無線SOC模塊；所述無線SOC模塊、信息處理單元模塊通過無線信號連接；所述電源模塊為所述無線SOC模塊、傳感器模塊供應(yīng)能量；所述信息處理單元模塊為智能終端，包括智能手機、PAD、PC電腦等；所述軟件架構(gòu)包括無線SOC軟件和信息處理單元軟件；所述無線SOC軟件包括無線SOC驅(qū)動軟件、傳感器驅(qū)動軟件、無線協(xié)議軟件、OS及封裝層軟件、無線收發(fā)及應(yīng)用層軟件；所述信息處理單元軟件包括用戶界面、無線聯(lián)接管理、傳感器配置、傳感器數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動管理。

所述硬件架構(gòu)中的電源模塊、無線SOC模塊、傳感器模塊、信息處理單元模塊都為系列模塊，可以選擇使用1個電源模塊，1個無線SOC模塊， 1個信息處理單元模塊，1-多個傳感器模塊進(jìn)行組合連接為一個傳感器系統(tǒng)，多個傳感器系統(tǒng)進(jìn)而組合成為傳感器網(wǎng)絡(luò)。

所述電源模塊為系列電源模塊，所述系列電源模塊中每種電源模塊在正常工作時輸出相同的電壓范圍，但有不同的電流輸出能力；所述系列電源模塊既可以是包含電路板的電源模塊，也可以是單獨的電池；所述電池既可以是普通的紐扣電池，也可以是可充電電池；所使用的傳感器模塊，以及工作時間特性具體確定所選用的電源模塊。

所述無線SOC模塊為系列無線SOC模塊，所述系列無線SOC模塊分別支持相同的連接器接口，但有不同的無線通信協(xié)議，如WIFI、低功耗藍(lán)牙、NFC，能夠與作為信息處理單元的智能終端進(jìn)行無線連接。

所述系列無線SOC模塊包含電源升壓、降壓、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換電路，并通過連接器為所述傳感器模塊提供所需的工作電壓，無線SOC模塊可以通過軟件對未使用的電壓控制關(guān)閉。

所述系列無線SOC模塊的接口連接器包含復(fù)用或單獨的I2C、UART、SPI、PWM、GPIO、ADC輸入信號，及為傳感器提供的電源電壓。

所述系列無線SOC模塊，通過無線連接接受信息處理單元的配置，并按照配置讀取傳感器模塊上的傳感器數(shù)據(jù)，再把數(shù)據(jù)發(fā)送給信息處理單元。

所述信息處理單元模塊為系列信息處理單元模塊，所述系列信息處理單元模塊為智能終端，可以為智能手機、PAD或PC，能夠與所述系列無線SOC模塊進(jìn)行無線連接。

所述信息處理單元模塊，根據(jù)用戶設(shè)置，對所述傳感器模塊上的傳感器進(jìn)行信息處理。

所述信息處理單元模塊，根據(jù)用戶設(shè)置，對所述傳感器模塊上的傳感器進(jìn)行信息顯示、提示。

所述系列信息處理單元，根據(jù)用戶設(shè)置，對所述傳感器模塊上的傳感器的驅(qū)動程序進(jìn)行更新。

所述傳感器模塊為系列傳感器模塊，所述系列傳感器模塊中每種傳感器模塊分別集成不同的傳感器或傳感器組合及其附屬電路，所選的傳感器模塊通過連接器連接到無線SOC模塊。

所述無線SOC軟件、所述傳感器驅(qū)動軟件位于所述無線SOC模塊中的分配好的存儲空間位置，驅(qū)動所在模塊的功能。

所述信息處理單元軟件為APP應(yīng)用程序，或網(wǎng)頁程序，位于信息處理單元模塊中。

所述信息處理單元軟件位于信息處理單元模塊中，支持與所述無線SOC的連接，按照用戶的配置，提供所述傳感器的驅(qū)動更新、所述傳感器的配置、所述傳感器的信息接收、處理、報警，以及數(shù)據(jù)信息的分享。

本發(fā)明提出一種低功耗模塊化的智能傳感方法，通過作為信息處理單元的智能終端讀取傳感器感知的信息并以多種方式顯示，具體步驟包括。

步驟一：用戶選擇所需的電源模塊、傳感器模塊并通過連接器連接到無線SOC模塊上。

步驟二：無線SOC模塊與信息處理單元建立無線連接，用戶通過信息處理單元的用戶界面可以對連接進(jìn)行參數(shù)配置。

步驟三：用戶通過信息處理單元的用戶界面，在設(shè)置選項中選擇所選傳感器，并設(shè)置數(shù)據(jù)處理選項，信息處理單元將對應(yīng)的傳感器驅(qū)動程序下載到無線SOC中。

步驟四：無線SOC模塊讀取傳感器數(shù)據(jù)，并通過無線連接，將傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給信息處理單元。

步驟五：信息處理單元接收傳感器數(shù)據(jù)，并按照設(shè)置進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示、或發(fā)出提示、報警信息，以及數(shù)據(jù)信息的分享。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果。

1、本發(fā)明使用了模塊化的電源、無線SOC、傳感器，可以根據(jù)用戶的需求，快速搭建一個傳感系統(tǒng)。

2、本發(fā)明使用了智能終端作為信息處理單元，用戶可以對聯(lián)接特性進(jìn)行智能配置，對使用的傳感器模塊下載更新對應(yīng)的驅(qū)動程序。

3、本發(fā)明通過無線SOC模塊上的電源變換、最佳匹配的驅(qū)動軟件，高度集成的SOC芯片，使得聯(lián)接實現(xiàn)低功耗。

4、本發(fā)明通過電源模塊、無線SOC模塊、傳感器模塊、信息處理單元模塊的組合聯(lián)接，可以實現(xiàn)分布式感知系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的硬件架構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明的硬件接口圖。

圖3是本發(fā)明的軟件架構(gòu)框圖。

圖4是本發(fā)明的實施實例。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明的實施方式涉及一種低功耗模塊化智能傳感系統(tǒng)，包括硬件和軟件。圖1是該傳感系統(tǒng)的硬件架構(gòu)，所述硬件架構(gòu)包括電源模塊、無線SOC模塊、信息處理單元模塊、傳感器模塊；所述電源模塊、傳感器模塊通過連接器連接到無線SOC模塊；所述無線SOC模塊、信息處理單元模塊通過無線信號連接；圖2是連接器硬件接口，可以為所連接的傳感器提供多種電源選擇。

電源模塊為系列電源模塊，在正常工作時輸出電壓范圍相同，但有不同的電流輸出能力，電源模塊輸出的直流電壓可通過圖2中任一個連接器連接到無線SOC模塊的VIN和GND。

以下為系列電源模塊的一個實施方案。

選用BQ255xx作為電源處理芯片，芯片內(nèi)包含能量采集電路、充放電電路、控制電路、保護電路等，外部連接能量源、儲能器件。能量源可使用小型、低壓的太陽能電池板。儲能器件可使用超級電容或可充電電池。

無線SOC模塊為系列無線SOC模塊，所述系列無線SOC模塊分別支持的外部接口相同，但有不同的無線通信協(xié)議，如WIFI，低功耗藍(lán)牙，能夠與智能終端進(jìn)行連接。所述系列無線SOC模塊包含電源升壓、降壓、穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換電路，并通過連接器為所述傳感器模塊和執(zhí)行器模塊提供所需的工作電壓。所述系列無線SOC模塊的接口連接器包含復(fù)用或單獨的I2C、UART、SPI、PWM、GPIO、ADC輸入信號，及為傳感器、執(zhí)行器提供的電源電壓。

以下為系列無線SOC模塊的一個實施方案。

選用CC254x作為低功耗無線SOC芯片，芯片內(nèi)包含RAM、FLASH存儲器以及UART、SPI、I2C、GPIO、ADC等外設(shè)資源，所使用的管腳功能可通過驅(qū)動軟件配置選擇。將管腳分組連接到圖2所示的硬件接口連接器，通過無線SOC驅(qū)動軟件的配合，支持UART、SPI、I2C、PWM、模擬接口類型的傳感器和執(zhí)行器。

選用TPS6273x構(gòu)成降壓電路，將VIN電壓轉(zhuǎn)換為CC254x的VDD電壓，通過GPIO管腳控制TPS6273x的開關(guān)。在進(jìn)入睡眠前或不需要降壓轉(zhuǎn)換時，軟件控制GPIO，關(guān)閉降壓電路。

選用TPS6303x構(gòu)成穩(wěn)壓電路，將VIN電壓轉(zhuǎn)換為1.2~5.5V電壓，用于傳感器工作電壓，通過GPIO管腳控制TPS6303x的開關(guān)。在進(jìn)入睡眠前或不需要穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換時，軟件控制GPIO，關(guān)閉穩(wěn)壓電路。

選用TPS6104x構(gòu)成升壓電路，將VIN電壓轉(zhuǎn)換為最高為28V的電壓，用于驅(qū)動需要高壓的傳感器，通過GPIO管腳控制TPS6104x的開關(guān)。在進(jìn)入睡眠前或不需要升壓轉(zhuǎn)換時，軟件控制GPIO，關(guān)閉升壓電路。

傳感器模塊為系列傳感器模塊，所述系列傳感器模塊中每種傳感器模塊分別集成不同的傳感器或傳感器組合及其附屬電路。傳感器模塊通過1個或2個連接器中的全部或部分信號與無線SOC模塊連接。傳感器模塊通過模塊上的選擇電阻選擇接口連接器中適合的電壓作為電源?？梢允褂玫膫鞲衅鲾?shù)量、種類很多，用戶可以自行設(shè)計符合圖2接口信號的傳感器模塊，或者選購已有的傳感器模塊。本實施例使用一個傳感器組合模塊，包括環(huán)境光亮度、溫度、濕度、氣壓、熱電堆溫度傳感器。

選用支持低功耗藍(lán)牙的智能手機作為信息處理單元，本實施例選用聯(lián)想A936智能手機。鑒于智能終端的廣泛應(yīng)用，以及其處理器強大的計算能力，以其作為信息處理單元，方便實現(xiàn)，易于使用。

圖4是本實施例聯(lián)接實例。包括1個電源模塊，1個無線SOC模塊，1個傳感器模塊， 1個信息處理單元。電源模塊1為BQ255xx電源模塊。

所述無線SOC軟件、所述傳感器驅(qū)動軟件位于所述無線SOC模塊中的分配好的存儲空間位置，驅(qū)動所在模塊的功能。

所述信息單元軟件位于信息單元模塊中，為APP應(yīng)用，支持與所述無線SOC的連接，提供所述傳感器的驅(qū)動更新、所述傳感器的配置、所述傳感器的信息收集與處理。

圖4實施例中的軟件執(zhí)行過程為無線SOC模塊1、智能手機分別啟動各自的軟件。無線SOC模塊執(zhí)行SOC初始化，啟動無線通信協(xié)議，并與智能手機建立連接。

根據(jù)所使用的傳感器類型，在智能手機用戶界面中選擇對應(yīng)的驅(qū)動程序，下載并傳輸給無線SOC模塊，此步驟只在更換傳感器后第一次啟動時需要。

智能手機接收傳感器數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，并按照用戶在界面中的設(shè)置，將傳感器信息進(jìn)行顯示，并發(fā)出提示信息。

用戶可以更換傳感器模塊，例如更換為甲醛傳感器模塊2，此時電源模塊1、無線SOC模塊1、傳感器模塊2、智能手機可以就可以形成一個甲醛測試系統(tǒng)。

以上所述僅為本發(fā)明的一個實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。