一種低功耗智能待機控制技術

姜明輝，李洪斌，嚴 春

（四川九州電子科技股份有限責任公司，綿陽 62100）

1 引言

隨著技術的發展，各種智能電子終端產品應運而生，如智能機頂盒、智能音箱、智能電視等。同時，中國正在推進“中國制造2025”綠色制造重大戰略項目部署，建設綠色工業園、示范點等，對電子產品的綠色節能有更高的要求。特別是長時間工作的智能電子終端產品，工作功耗和待機功耗越低越好。目前，智能機頂盒或者其他類似的智能電子終端產品，怎樣在保持其“智能”的同時實現自身的低功耗待機，并且成本增加不多，是當前一些智能電子終端產品要關注的問題。

2 低功耗智能待機控制技術設計思路

此低功耗智能待機控制技術，在完成低功耗待機功能的同時，還具有部分的“智能”功能。如能做到定時開關機，能保存設備所需的狀態信息標志，能學習設備的遙控器碼值等，并盡可能地做到降低能源消耗和控制成本。其基本思路是利用單片機為主控單元，但是選擇一種通用的低功耗、低成本的單片機。采用C語言開發，設計一種獨特的通信機制，單片機都與智能終端產品主控芯片的CPU進行通信，確認雙方的信息和執行相應的指令，保存好必要的狀態標志和數據。待機之后，只有單片機在工作，并保存和處理待機之前CPU傳過來的信息，待機過程中，判斷是否定時已到開機，或者接收到遙控器的按鍵信號開機。開機后單片機將這些狀態信息傳送給CPU，進行必要的和針對性的處理，保證系統正常和穩定工作，并具有部分智能功能。

另外，在機頂盒系統里，往往會存在單片機和CPU的IO口資源緊張的問題。傳統通信方式通常需要至少兩個IO口來完成。在本設計中，單片機與主芯片CPU的通信只需要一個普通的IO口連接進行通信即可完成，而且在空閑時間該IO口還可以用于其他功能。

3 技術實現方案

3.1 系統組成和原理

整個待機控制系統原理邏輯框圖如圖1所示。單片機的供電由電源某一支路供電，供電電壓采用直流3V到5.5V均可。單片機及主芯片CPU同時各通過一個IO口與紅外接收頭（IR）的信號輸出腳相連。單片機另外各通過一個IO口與機頂盒的待機按鍵和CPU的一個IO口相連。與CPU相連接的IO口可進行雙向通信，該連接線可復用其他功能。單片機的其他IO口可做待機控制信號控制各模塊的電源。

單片機與CPU的通信，采用雙向分時通信的方式。通信協議上效仿和優化IR的通信協議。為了提高通信的正確性和兼容性，程序在實際設計中并不能完全照搬IR通信協議。實際設計中對信號中每個邏輯電平時間的表示和判斷上進行了加長，以保證通信的準確性和可靠性。同時，為了準確識別和區分傳達的指令，在實際傳送的數據協議上，程序設計要根據實際情況添加私有的判斷字指令。

圖1 系統原理邏輯框圖

3.2 工作過程和實現方式

以在智能機頂盒的應用為例，本控制技術的單片機程序設計流程如圖2所示。設備在上電時，單片機通過一個IO口輸出低電平信號，控制電源處于開啟狀態，機頂盒啟動。當主芯片CPU收到待機鍵或者遙控器的待機信號后，保存系統所需要的狀態信息標志，之后傳輸關機的命令給單片機，當單片機收到主芯片的待機命令后，通過IO口發控制信號控制電源進入待機模式。如果需要定時開機，比如需要定時對節目進行錄制，主芯片會在傳輸關機的命令給單片機前把下次開機的時間段發給單片機。單片機收到命令后，在控制電源進入待機模式的同時，開始進行計時。計時時間一到，就通過IO口發控制信號控制電源進行開機，機頂盒啟動。

同時如果終端有多個模塊，供電需要有時序要求，或者有的智能終端需要半待機模式，比如內置有網絡接入模塊的智能機頂盒，網絡部分如EOC/CM和WIFI需要機頂盒在待機后，數據網絡還可以用。此時只需要單片機多連接幾個IO口分別控制各個模塊的供電，根據待機需求，可獨立控制相應模塊的供電是開啟還是關閉。

圖2 單片機程序流程圖

為了應對停電、遙控器待機按鍵被意外按住導致機頂盒重啟等突發情況，機頂盒在啟動時，單片機會主動給主芯片CPU發一些狀態確認的信息。信息包括機頂盒是硬通電開機，還是收到遙控器信號或者收到前控板待機按鍵信號開機，或者定時時間到了開機。接著，主芯片會與上一次關機前保存的狀態信息進行比較，根據比較情況進行針對性的處理，確保系統運行的正確性和可靠性。待機時，如果單片機在計時，當檢測到遙控器或者前控板的待機信號，不管計時時間是否到，都會發信號控制電源進行開機，機頂盒啟動，并發出相應的狀態信息給CPU。

4 應用和推廣

本文所述的智能待機控制技術，已有實際應用。其成本低、待機功耗低，配合特定的電源，待機功耗可以做到0.3W以下，并有部分智能功能，符合我國正在大力推廣綠色節能制造號召，有很好的應用推廣價值?！?/p>