标签: 低功耗

前言 在平时使用遥控钥匙时，一定不要重复遥控，一定不要远距离遥控，不然基本都会加快电池电量的消耗速度。在使用遥控钥匙时，一定要避免钥匙接触到水，大部分汽车的遥控钥匙外壳基本没有防水功能。 汽车钥匙里面装了一颗CR2032的3V纽扣电池，如何做到低功耗，长时间工作的呢，汽车钥匙没电了如何换电池呢，让我们通过拆解来了解一下车钥匙的内部构造。 可以看到车钥匙侧面挺圆滑的，方便放兜里或是包里，简单便携了。 另一侧有一把手动开车的钥匙，按动凸起来的按钮，可以自动弹开。 用它可以应急打开车门。 拆开电池盖子，可以看到一颗CR2032的3V纽扣电池。 可以看到盖子内侧有白色的塑料垫，可以压紧电池，并且有防水进入的效果。 电池的右侧上面有个凸出的卡槽，可以卡住。 取下电池，可以看到连接电池正负极的铜片，采用弹性接触，可以牢靠的接触电池并且减少了接触阻抗。 电池下面有两颗螺丝和车标下面有一颗隐藏螺丝，用工具扭开即可。 可以看到有个塑料薄膜，按键通过这个塑料薄膜接触按键，起到阻止汗液侵蚀内部了。 可以看到机械钥匙的详细机械设计。 弹簧的作用让机械钥匙有了弹性。 按键的特殊结构，让机械钥匙有了锁定作用。 没电了其实也不可怕，有机械钥匙可以打开车门的，继续看一看内部的构造了。 拿下塑料挡板，可以看到电路板了。 正面有S1，S2，S3这样的3个按键，两颗IC还有一个长方形的电感，贴片晶振，贴片电容和电阻。 F7953XC20000 CTM961 TnD18311 是NXP的芯片，SSOP24封装，是一颗汽车级的专用无线IC，也是RFID技术，查了一下资料，这是一种叫做PEPS技术的方案，是新一代的防盗技术，搭载这种方案之后，就不是传统的钥匙了而是智能的钥匙，当进入指定范围，系统通过识别判断，合法授权并按动解锁键，车机的解锁系统就会解开车锁，上车之后，只需要按动点火按钮就可以。 识别精度比较高，小于5cm范围，超低功耗，电池寿命大于2.5年，响应也是非常迅速的。 原理如下： FOV TR812 SD832 是无线发射芯片，内置按键检测自动关断功能，待机功耗极小，具有输出端过流保护、过温保护、欠压异常保护等功能。待机电流只有0.1uA，可以使用CR2032的3V纽扣电池供电。旁边有个32K的晶振，用于休眠时的RTC时钟源，保证定时唤醒功能的准确性。TR812通过SPI接口与MCU通信，实现对发射信号的加密和解密，支持低频和高频段的多频段通信，以增强系统的抗干扰能力。SD832则作为主控单元，负责整个钥匙系统的逻辑判断和数据处理，内部集成AES加密算法模块，保障车辆与钥匙之间的通信安全。同时，SD832还管理着电池电量检测、低功耗模式切换等任务，确保智能钥匙在复杂环境中稳定运行。整套系统通过精准的功耗管理和高效的通信机制，实现了高安全性、高可靠性的无钥匙进入与启动体验。 L2是板载天线，型号是EPCOS XXX 8326，如下图。 看一看PCB板的另一面了，有L1,L3还有纽扣电池的弹片座子，如下图。 L3是板载天线，用于接收的，如下图。 L1是3D电感，XYZ三个轴，每轴电感量均不相同。3D-Coil电感和发射天线的主要作用是，当驾驶员配备了带有3D-Coil电感的钥匙，接近车辆后，车上的发射天线和钥匙上的3D-Coil天线具有相同的频率（一般是125KHZ低频），进行数据传输，车门可以自动解锁，甚至可以启动和停止发动机。这种低频通信技术不仅提升了使用的便捷性，还在很大程度上增强了系统的抗干扰能力，确保在复杂电磁环境中依然能够稳定工作。同时，3D-Coil电感的设计能够有效覆盖多个方向，避免了传统钥匙因方向限制导致的识别失败问题。 来一张全家福，如下图。 正面有，关锁，开后备箱，开锁，如下图。 背面有个LOGO凹槽，整个侧面都是圆滑的，放在兜里可以减少摩擦，中间加条纹设计，可以增加手拿的摩擦力，防止出汗的手拿着滑落，如下图。 总结一下 使用专门低功耗芯片，工作电流小，可以达到uA级别的，功耗当然低了。 外围电路简单，不工作时休眠，避免不必要的电流消耗。 125k接收天线有比较强方向性，需要平行信号最好，垂直就接收不到所以需要XYZ三个方向都接收，PKE无钥匙系统为了省电都用125k唤醒，然后调制通讯数据来识别钥匙跟车是否匹配来开门！现在有些电动自行车也配置了！ 大家可以在评论区讨论一下，未来的车钥匙会演变成什么样子呢？

在物联网（IoT）深度渗透千行百业的当下，Sub-GHz射频芯片作为低功耗广域网（LPWAN）的核心通信单元，正面临着“传输性能与能效平衡”的关键挑战——传输距离、数据速率与运行功耗往往存在着“制约关系”，提升传输距离与数据速率均会推高芯片功耗，进而缩短终端续航、限制部署场景。 然而，随着工业物联网、家居安防、楼宇自动化与无线传感器网络等领域对“超长续航、可靠传输与多协议信号兼容”的需求爆发，突破这一传统“制约关系”，实现高性能与低功耗的协同优化已成为物联网行业技术演进的核心命题之一。 近期，为进一步满足IoT终端对于高传输性能与低运行功耗的通信需求，突破Sub-GHz射频芯片的性能瓶颈，华普微为Sub-GHz射频收发芯片CMT2312A专门设计了一个特色功能——快速切换预存配置。 如何应用快速切换预存配置，提升CMT2312A的通信性能？ 如下图所示，快速切换预存配置功能是指通过CMT2312A内部RF控制器将预存在芯片内部OTP ROM中的配置以DMA（Direct Memory Access）的方式快速搬运到芯片寄存器中，可绕开通过外部MCU的SPI进行逐一寄存器地址配置的繁琐过程，加快芯片配置的速度，使其更快进入/切换工作状态，并有效节省了时间和资源，尤其适合用于需要频繁切换不同配置，且对切换耗时有严格要求的应用场合。 CMT2312A-快速切换预存配置框图 注：OTP ROM（一次性可编程只读存储器）是一种用于存储芯片运行所需的永久性配置数据（如射频参数、校准信息或加密密钥等）。它的核心特点是只能写入一次，数据一旦固化便无法修改，适合需要高可靠性和安全性的场景。CMT2312A共支持预存多达7组配置，并可通过操作API_CMD指令方式，实现切换7组配置中任意指定的一组。 例如，当用户接收端需自适应接收来自发射端3套不同设置的协议信号时（如协议A、协议B和协议C，且它们在发送信号时都含有足够长度的导频信号），具备快速切换预存配置功能的CMT2312A便可充当此通信场景下的接收机，并通过软件烧录好与之对应的预存配置，以便快速在不同的预存配置中来回切换监听。 来自发射端3套不同设置的协议信号 由于导频信号足够长，充当接收机的CMT2312A便可在监听过程中以检测到符合上述3套协议的导频信号作为锁定条件来锁定对应的预存设置，从而实现对不同协议信号的自适应接收。 此外，在不同预存配置中来回切换监听的机制基础上，充当接收机的CMT2312A还支持“DutyCycle+SLP”的超低功耗组合工作方式——即通过引入休眠时间，以占空比形式实现低功耗监听。 基于上述条件下的CMT2312A工作时序示意图 值得一提的是，经华普微实验室对上述方案进行实测后得出结论，使用快速切换预存配置与通过外部MCU切换配置对比，不仅能降低芯片功耗，还可节省掉软件配置参数的时长，且得益于CMT2312A 内部DMA级别切换预存配置，切换内部配置时间仅需150us左右。 CMT2312A，超高性能的Sub-GHz射频芯片 CMT2312A是一款超低功耗、高性能、高集成度的，适用于各种113至960MHz无线应用的OOK、2(G)FSK、4(G)FSK和(G)MSK射频收发器；它支持多种数据包格式及编解码方式，可灵活满足各种应用需求，且其高达+20dB的发射功率和-122dBm的灵敏度还极大地优化了应用的链路性能。 在功能方面，CMT2312A还支持128-byte Tx/Rx FIFO、丰富的GPIO及中断配置、Duty-Cycle运行模式、信道侦听、高精度RSSI、低电压检测、上电复位、低频时钟输出、快速跳频、静噪输出等能力，可极大地拓宽产品的应用适配性。 CMT2312A系统功能框图 如上述功能框图所示，CMT2312A采用了LNA+MXR+PGA+ADC+PLL的低中频结构来实现1GHz以下频率的无线接收功能；采用PLL+PA结构来实现1GHz以下频率的无线发射功能；CMT2312A不需要额外增加射频开关器件，就能达到很好的发射与接收射频性能。 CMT2312A典型参数图表 值得一提的是，CMT2312A还支持快速切换预存配置、快速稳定的自动频率校正（AFC）、三种不同特性的时钟恢复系统（CDR）、快速精准的有效信号监测（PJD，RSSI）、超低功耗（SLP）和Duty Cycle接收、快速发射或接收跳频、载波侦听多路访问（CSMA）、自动ACK和重发、天线分集等多种特色功能。 在自动频率控制（AFC）方面，CMT2312A具有业界顶尖的性能，相比起其它同类型产品，它能用更短的时间（8-10个symbol）去除TX和RX之间的频率差异，以达到更高的灵敏度，且在相同的带宽下，CMT2312A还可以识别出更大的频率差别。 在数据率时钟恢复（CDR）方面，CMT2312A支持COUNTING、TRACING、MANCHESTER三种时钟恢复系统，可在接收数据的同时恢复出与数据率同步的时钟信号；其中，TRACING系统可以承受高达15.6%的数据率偏差，这是业界其它同类产品无法做到的。 注：快速切换预存配置功能及其更多细节请前往华普微官网参阅AN244文档及其相关产品规格书。

随着物联网应用持续向规模化部署、广域化覆盖与高效化协同迈进， 作为IoT终端设备实现无线交互的核心通信单元之一——Sub-GHz无线收发单片机（Sub-GHz射频收发芯片与单片机高度集成）已成为系统设计中进一步简化外围元件数量、缩小硬件体积、降低运行功耗、优化产品成本与提升产品可靠性的重要发展方向。 Sub-GHz无线收发单片机是专为物联网设备进行无线交互而量身定制的单芯片解决方案，可广泛适配于自动抄表、工业无线传感器、家居安防、楼宇自动化及工业监控等对“低功耗、远距离、小型化”有核心需求的通信场景。 Sub-GHz无线收发单片机，如何实现可靠通信？ Sub-GHz无线收发单片机可帮助开发者直接基于现成框架开发应用逻辑，提升IoT终端设备的开发效率，同时还能增强Sub-GHz射频收发芯片与单片机间信号传输的可靠性，为大规模分布式的设备组网场景提供通信保障，是有效搭建低功耗物联网通信链路的硬件“基石”之一。 例如，CMT2392F512就是一款华普微自主研发的高性能Sub-GHz无线收发单片机，其内部集成32位ARM CortexTM-M4F内核和一颗超低功耗Sub-GHz射频收发器，支持OOK、2(G)FSK、4(G)FSK等调制方式，可工作在113~960 MHz频段范围内，并拥有+20dBm的发射功率和-122dBm的灵敏度，支持多种数据包格式及编解码方式，使得它可以灵活地满足各种应用的需求。 另外，CMT2392F512还支持128-byte Tx/Rx FIFO、丰富的GPIO及中断配置、Duty-Cycle运行模式、信道侦听、高精度RSSI、低电压检测、上电复位、低频时钟输出、快速跳频与静噪输出等多种特色功能，可赋能开发者更加灵活地进行应用设计。 在信号传输方面，CMT2392F512发射器是基于射频频率直接综合的发射器，其载波频率是由一个低噪声小数分频频率综合器产生，调制数据由一个高效的单端功率放大器（PA）发射出去。 CMT2392F512的输出功率可以通过寄存器读写，以1dB的步进从-10dBm配置到+20dBm。 在OOK模式下，当PA根据发射数据快速开关时，容易引起载波附近产生频谱的杂散和毛刺，而通过缓慢升降（Ramping）机制，则可将这些杂散和毛刺减到最小。 在FSK模式下，CMT2392F512支持信号经过高斯滤波后才发射，即GFSK，让发射频谱更为集中。 在信号接收方面，CMT2392F512内建一个超低功耗，高性能低中频OOK，FSK接收器。 当天线感应进来射频信号时，会通过低噪声放大器放大，而后经过正交混频器下变频至中频，可编程放大器则会把信号进一步放大，最后通过模数转换器送入数字域，做数字解调处理。 在发生上电复位（POR）时，每一个模拟模块都会被校准到内部的参考电压，这使得芯片能更好的工作在不同的温度和电压底下。 当芯片工作在有强带外干扰的环境时，还可通过自动增益控制环路调节系统的增益，以获得最佳的系统线性度，选择性，灵敏度等性能。 CMT2392F512，可自主灵活开发的通信硬件单元 如下图所示，基于CMT2392F512丰富的功能模块与硬件资源，开发者不仅可自行定义芯片的通信协议（如私有星型/MESH组网协议或移植与芯片兼容的标准协议栈），还能基于CMT2392F512的多个通信接口支持多种设备类型（如传感器、LCD屏等），可极大地提升芯片的场景适配性。 CMT2392F512-芯片内部功能系统框图 此外，开发者还可通过SPI接口配置射频寄存器，灵活调整Sub-GHz射频收发芯片的调制方式、输出功率与运行模式等通信参数与功能，以适配不同国家/地区的物联网主流频谱规范（如 315MHZ、433MHZ、868MHz、915MHZ等)）。 注：更多功能细节请进入华普微官网下载查阅CMT2392F512产品规格书。 展望未来，随着全球物联网设备连接规模持续激增，Sub-GHz无线收发单片机作为支撑万物互联的底层通信硬件之一，将围绕“高效用频、泛在连接、灵活适配、稳定可靠”等方向进行持续技术迭代，以推动无线通信向更智能、更普惠、更稳定的方向发展，深度赋能千行百业的数字化互联升级。

在物联网技术编织的万物互联、无缝交融的网络框架中，与人类朝夕相伴的LED灯具正从单纯的“发光体”加速进化为兼具艺术感与氛围感的人性化“通信枢纽”，其不仅能顺应四时气候与人体节律智能调节光通量、色温等照明参数，还能与窗帘电机、智能音箱等设备形成联动，同步调节环境中的声、光氛围以映衬人体的情绪变化。 现阶段，在照明领域中，只专注于实现高光效的传统LED灯具已无法满足人类对于智能交互与多设备同步联动的综合需求，而BLE Mesh作为一种支持多设备互联的低功耗网状通信协议，不仅支持设备自发现、自连接的快速组网，还能通过多路径传输保障通信的高可靠性，已成为当代照明系统的主流通信方案之一。 BLE Mesh，“点亮”照明系统的多功能特性 BLE Mesh是在BLE（低功耗蓝牙）协议基础上构建的上层网络协议，旨在构建多对多设备通信的网状网络，具备低功耗、自组网、安全性高（支持AES加密）等特点。 它突破了传统蓝牙点对点或星型网络的局限，支持大量设备（理论上可达数万节点）通过中继转发数据，形成覆盖范围更广、稳定性更强的通信拓扑。 如下图所示，BLE Mesh网络能够将网络中的某些设备指定为中继节点（Relay Node），中继设备能够转发从其他设备接收到的消息。 在转发消息时，它们能够与位于初始消息发布设备无线范围以外的设备进行通信，从而提升通信距离以解决大空间内网络信号覆盖不足、设备穿墙能力弱等痛点。 在BLE Mesh网络中，消息最多可被中继127次，足以在一片广阔的生活、办公与商业区域中进行设备的协同控制与数据交互。 BLE Mesh网络的拓扑结构示例 图源：SIG 例如，在照明系统中，LED灯具通常固定安装在天花板或墙壁上，并由市电供电，而通过将它们配置为支持BLE Mesh网络的BLE设备，用户不仅能通过厂商开发的特定APP实现对所有在网络覆盖范围内的LED灯具的统一调控；同时还能通过BLE芯片/模组所支持的AoA/AoD测向与信标（Beacon）功能，利用LED灯具固定不变的地理位置，进一步实现资产追踪与定位服务等更多高级功能。 此外，采用BLE Mesh的照明系统无需网关支持，且无需进行配网、设置、联动网关等一系列复杂操作，能直接在局域网内进行批量的组网通信，可满足家居、酒店、商场、楼宇等大规模照明场景的本地化、智能化与便捷化的控制需求。 同时，由于当代社会中的智能手机已成为人类不可或缺的学习、通信、娱乐工具，而智能手机通常都会支持BLE协议，因此消费者还能以智能手机为天然终端，降低BLE Mesh照明系统的接入门槛。 CMT4531，高性能BLE射频芯片CMT4531 在厂商生产支持BLE Mesh的LED照明灯具时，如何选择一款兼具优秀射频性能与工业级可靠性的硬件载体，是BLE Mesh照明系统实现高效通信与稳定运行的必要条件之一。 优秀的硬件基础不仅能够提升LED照明灯具的通信品质，还能为终端用户带来持续、稳定的智能化照明体验。 例如，华普微自主研发的CMT4531就是一款高性能的BLE射频芯片。 在传输速率与射频性能方面 ，CMT4531集成了BLE5.2射频收发器，最大发射机功率为6dBm，且其在BLE 1Mbps PHY协议下的接收灵敏度为-96dBm，在BLE 2Mbps PHY协议下的接收灵敏度为-93dBm，可在复杂电磁环境中保持稳定连接。 在开发便利性方面 ，CMT4531可提供完整的软件开发套件和丰富的协议栈资源，支持OTA升级和AES-128加密，支持BLE Mesh协议下的Friend、LowPower、Proxy、Relay等多节点特性，可大幅缩短支持BLE Mesh的LED灯具的研发周期。 同时，CMT4531支持AOA /AOD测向与RSSI功能（接收器信号强度指示），可通过LED灯具提供定位服务等高附加值功能。 此外，CMT4531还支持主从角色，支持多连接，支持数据包长度扩展，支持KEYSCAN，IRC，10位1.33Msps ADC (可配置为16位16Ksps ), 支持模拟MIC输入，PGA放大，支持基本、通用、高级TIMER，RTC，WWDG，IWDG，LPUART，USART，SPI，I2C等外设。 展望未来，随着BLE技术的持续迭代与照明系统的生态拓展，LED灯具将不再局限于传统的照明控制功能，而是有望朝着集成更多高附加值的服务方向演进。 例如，LED灯具将能通过结合传感器与边缘AI等技术，集成更多诸如室内定位、资产追踪、应急照明与安防联动等其他功能。

随着物联网无线交互技术的持续突破，在遥控开锁、NFC开锁与APP开锁等无线解锁技术中衍生出了一种更现代化、智能化与无感化的新型解锁方式——靠近开锁。 靠近开锁方案是一种基于无线通信技术，通过设备间自动感应与加密身份验证，实现用户无需手动操作即可在靠近目标设备时完成解锁的智能访问控制方式。 靠近开锁方案的核心优势在于极致的便利性，可让消费者彻底解放双手，当消费者离目标设备足够近时即可触发自动开锁流程，实现真正的“无感”开锁。 而BLE作为短距无线交互领域中普及率最高的通信技术之一，正凭借着低功耗与原生手机生态支持等优势成为新一代靠近开锁方案中的理想载体。 BLE技术，如何实现无感开锁？ 对消费者而言，靠近开锁方案所实现的不只是一种解锁方式上的体验升级，更是对生活节奏与安全边界的重新定义。 当开锁流程从手动操作升级为靠近开锁时，冰冷的设备便有了细腻的“陪伴感”，人们将会从每日繁琐的开锁流程中解放出来，从而专注于更具创造性的事务，生活的舒适度与幸福感也会随之显著提升。 例如，在汽车领域，靠近开锁方案也被称为数字车钥匙（Digital Car Key），是将车钥匙功能通过软件或数字凭证形式集成到智能设备（如手机、智能手表、手环）中的技术方案。 现阶段，基于BLE技术实现的数字车钥匙是市场的主流方案之一，其主要通过加密的数字证书实现身份认证，支持解锁、启动、授权他人使用等功能，可完全摆脱对物理钥匙的依赖。 一种基于BLE的数字车钥匙方案示意图 如上图所示，BLE数字车钥匙基于RSSI（接收信号强度指示）原理，该方案由BLE模块（嵌入锁具电路板中）、用户终端设备（智能手机/手表）及云端管理平台构成。 当车主带着手机靠近汽车时，车锁内集成的BLE模块会持续扫描终端广播信号，自动建立蓝牙连接，并通过RSSI值的变化测算大致距离，当RSSI强度达到预设阈值（如-70dBm）时，车锁便会自动触发开/落锁动作，全程无需用户操作，可实现真正⽆感的开/落锁。 值得一提的是，⽆线通信中最常见的威胁主要有被动窃听，主动窃听和追踪，而蓝牙通信协议可通过配对、绑定、⾝份验证、加密、数据签名等多重机制构建安全的通信链路。同时，⽤户还可以在应⽤层实现独立的数据加密，以进⼀步加强系统的安全性。 HM-BT2204，高性能BLE模块 从技术原理到场景落地，要实现BLE靠近开锁方案的规模化应用，离不开的是底层硬件模块在通信精度、低功耗算法优化与安全加密机制等方面上的性能支持。 可以说，硬件模块的性能表现直接决定了无感交互的响应速度、距离测算精度与长期运行稳定性，是推动BLE靠近开锁技术从样本方案走向商业化应用的关键支撑。 例如，华普微自主研发的HM-BT2204就是一款通过BQB、FCC、CE、IC及SRRC认证，采用智能干扰消除技术，可优化蓝牙设备连接稳定性，在复杂环境下实现更为可靠的无线连接的低功耗、高性能BLE模块。 HM-BT2204基于一款高性能、低功耗蓝牙BLE 5.2 SoC芯片，采用32位ARM® Cortex®-M33处理器内核，最高主频76.8MHz，片上集成32KB RAM与512KB FLASH，内嵌2.4GHz射频收发器，搭载集成天线，支持无线数据透传功能，通过与外部MCU进行通信，可以快速实现BLE从设备与手机、平板等BLE主设备的无线连接和数据通信，外部MCU的资源占用低，可快速集成。 此外，用户数据格式由上层应用程序自行定义。移动设备可以通过APP对模块进行写操作，写入的数据将通过模块对外接口发送给用户的MCU。 模块接口收到来自外部MCU的数据包后，将自动转发给已经连接的移动设备。用户需完成主MCU 的代码设计以及智能移动设备端APP代码设计。 展望未来，随着蓝牙技术的持续迭代与模块性能的不断突破，BLE靠近开锁方案将逐步打破场景边界，从汽车、智能家居等核心领域向共享出行、工业物联网、医疗设备管理等多元化场景渗透，推动无感交互体验向“毫秒级响应”和“厘米级定位”升级，让设备不仅能“感知靠近”，更能“理解意图”。