Z-stack的休眠注意事项

这几天在玩TI的CC2530，测试其ZIGBEE协议栈的低功耗模式，TI确实花了不少功夫在这套协议栈上以及支撑的操作的系统OSAL，非常好用。做了几个简单的配置即可进入低功耗模式，并且数据采集、通信均正常。

担当我认为OK的时候，我把协调器关闭了，过了一段时间，重新打开，发现终端连不上了，测量了终端的电池电压(CR1220，40mA/H)，已经没电了；问题的根源就是终端发现协调器不在线了，不停的去重连网络导致的，要知道重连过程是很耗电的。如何解决？找了网上的资料，如下：

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这个我有研究过，如果不配置DEV_HOLD,设备会一直加网，直到有网络。如果想要设备隔一段时间再加网，可以参照下面的做法（需要注意的是，我只验证了设备会按照设定的时间起来加网，并不能说明降低了功耗）。
#define NWK_INIT_fAIL_MAX     5
UINT16 ZDApp_event_loop( uint8 task_id, UINT16 events )
｛
    ……
  if ( events & ZDO_NETWORK_INIT )
  {
    static uint8 initFailCounter = 0;        
    // Initialize apps and start the network
    devState = DEV_INIT;
    osal_set_event( ZDAppTaskID, ZDO_STATE_CHANGE_EVT );
        //by asura 20140901
        if(initFailCounter++ >= NWK_INIT_fAIL_MAX )
    {
          osal_start_timerEx( ZDAppTaskID, ZDO_NETWORK_INIT, 60000 );
          initFailCounter = 0;
          return(events ^ ZDO_NETWORK_INIT);
        }
        
    ZDO_StartDevice( (uint8)ZDO_Config_Node_Descriptor.LogicalType, devStartMode,
                     DEFAULT_BEACON_ORDER, DEFAULT_SUPERFRAME_ORDER );

    // Return unprocessed events
    return (events ^ ZDO_NETWORK_INIT);
  }
……
｝
这样更改以后，设备上电会首先尝试5次加网，如果都失败，其后就会每1分钟起来加网一次。

另外，由于osal_start_timerEx()第二个参数为uint16类型的，这样就限制了延迟时间的大小，我想问下，怎么设置5分钟或更长时间的延迟？

使用CC2530间隔10秒钟发送一包数据，所需时间、电流实测如下：

电池电压：2.97V，采样电阻11欧姆。

波形下文图：

参数如下：

1. 完成一次完整的数据交互时间为：30ms

2. 唤醒后系统正常工作电流为：100mV/11R=9.09mA，官方数据为：6.5~8.9mA。

3. 系统电流+发射电流：320mV/11R=29.09mA，官方数据为：28.7mA。

4. 系统电流+接收电流：360mV/11R=32.72mA，官方数据为：24.3~29.6mA。

5. 发送数据的时间为：第一次发射：0.5ms~1.5ms不等，第二次发射（应答）：1ms。总共发射时间2.5ms。

6. 接收数据的时间为：2.5ms。

数据结果分析：

1. 以上的数据存在一定的误差，例如系统交互时间，每次发送可能存在1ms的误差。

2. 实测数据和官方数据存在的差异原因1：这个测试实在电池存在较大内内阻的情况下测试，存在一定的电压波动。原因2：这是在休眠-唤醒突发数据发送模式下测试的数据，而官方则是在系统正常工作模式下测试。原因3：示波器的参数读取与个人习惯有关，上述值可实际值可能存在一定的差异。

系统功耗评估：

10s发送一次数据：382uAH

电池（550maH）工作时长： 1.99年

换成30秒发送一次数据的话，可工作5年以上。

电池（240mah）,1分钟发送一次数据：可工作5.2年。（TI的设计在同样的电池情况下可持续工作10.58年，这就是差距呀！！！）

其实可以在这个函数中可以看到在OSAL中是使用的睡眠定时器来控制睡眠时间的，在系统初始化的是将电源控制结构体中的pwrmgr_device设备属性设置为PWRMGR_ALWAYS_ON，这样默认就不进入休眠状态。必须在应用层里面调用void osal_pwrmgr_device( uint8 pwrmgr_device )这个OSAL的API来设置使得OSAL能够进入休眠状态。

CC2530 2.4G ZigBee 低功耗PCB设计需注意几点

该PCB采用四层层叠结构，顶层为信号层，布有2.4G天线链路，形成了微带线。第二层为地层，由于该电路是模数混合，地层进行了内层分割，通过0欧电阻连接。第三层是电源层，通过电池供电，经过LDO稳压芯片输出VDD_3.3v给数字电路供电，输出VCC_3.3v给模拟电路供电，模拟电路主要选用低功耗、单电源供电、轨到轨精密运放进行搭建，进行传感器前端模拟信号调理。底层是信号层。

1、在CC2530主芯片下面加焊盘和过孔的作用是增大到地的过电流、增强抗干扰 、 散热；

2、低功耗运放电路中尽量选择阻值较大的电阻，也不宜过大，会导致噪声和不稳定现象。一般选择10K数量级；

3、在电路板上空余区域加大量对地过孔是为了屏蔽和散热；

4、2.4G天线制版时板材厚度为1mm。我们希望能设计出更小且增益更高的天线，但是天线PCB基材（FR4）越厚，天线表现的电长度越长。天线PCB基材（FR4）越厚，天线的增益相对越低，因此制作PCB时，厚度要薄。

5、高频电路中电容值在100pF以下时，选择贴片NPO材料的电容，精度在5%左右。 一般的滤波电路选用X7R材料的电容，容量比NPO要高，精度在10%左右；

6、天线链路的阻容尽量用0402封装，0603封装在2.4G高频链路中将引入很大寄生参数；

7、高频电路尽量走线走圆弧；

8、TDK的MLK型电感，尺寸小，可焊性好，有磁屏，采用高密度设计，单片式结构，可靠性高；MLG型的感值小，采用高频陶瓷，适用于高频电路；MLK型工作频率12GHz，高Q，低感值（1n~22nH）；

9、晶振下面不要铺地和电源，也不要走线；用地把晶振围起来的做法，晶振下方本身是没有地的（仅限在同一层，比如晶振在顶层，然后在晶振下面，顶层这一块是没有地的，晶振被地围起来，但是其他层还是可以有的）。

10、天线链路线宽要保证等宽，若不相等，会导致阻抗不匹配，出现反射；CC2530引脚与天线链路要用渐近线过渡；

11、天线链路与顶层铺地之间应至少留有2倍线宽的间隔；

12、在顶层和底层铺地时，充分打地孔，目的是使表层铜箔接地充分，严禁出现孤立的铜箔，防止其表现为天线，不仅没有起到屏蔽作用，反而加强了对外的辐射。