原创【博客大赛】移动通信设备的睡眠（省电）

 2012-9-18 08:33  1577 10 10 分类: MCU/ 嵌入式

严格来说，下面的东西不算是原创。是前辈们一点一点教出来的，我稍微总结一下中心的东西。

省电，对于终端是至关重要的，好的省电控制，可以降低功耗，增加手机的待机时间。而对于一般用户而言，终端开机后大部分时间处于睡眠状态，所以睡眠流程的设计是终端省电设计的最关键部分。系统可通过CPR模块实现系统的省电控制，通过RFIF计数器实现时隙控制以及睡眠唤醒定时，通过WakeTimer（16M和32K两级时钟接力）实现睡眠定时，并且在WakeTimer发生中断时自动启动RFIF计数器，从而使得睡眠流程可在DSP模块内部控制完成

睡眠流程由MCU和MDM共同配合实现的。其中MCU控制睡眠的发起和睡眠定时，MDM配合MCU实现睡眠唤醒及同步。

设计思想

睡眠唤醒时间的计算

当基站需要寻呼终端的时候，会在帧号为PAGE_XX=( UID mod xx)时进行寻呼，所以终端在睡眠过程中应在帧号为PAGE_XX的帧醒来接收基站消息并检查是否有寻呼消息。设睡眠时帧号为XX，那么睡眠时间为(128-XX+PAGE_XX)*0.01s。如果同步未出现偏差，则是1.28s-2帧的时间（即1.26秒，2帧是醒来的区间）；如果同步出现偏差，帧号发生改变，则不是这个数。

三种睡眠方式

终端存在三种睡眠方式：普通睡眠、随机睡眠和深睡眠，具体选择哪种睡眠方式由MCU控制。在终端扫到有效频点并成功接入的情况下，如果MCU的MC任务处于Idle状态，MCU就会发起普通睡眠；如果连续三次扫不到有效频点，MCU发起深睡眠；如果扫到有效频点但改频失败（即发现某些频点有信号，却无法正常地接入这些频点，原因可能是因为基站忙，或者基站异常），这样三次后MCU发起随机睡眠。由于基站忙，如果终端还继续盲目接入，可能会导致所有终端都接入不成功的注册风暴状态。所以引入随机睡眠状态。由于终端进入随机睡眠之前，已经脱离与网络的联系，所以随机睡眠实质上是一种不定长的深睡眠。当终端注册失败时，包括用户**、号码被复制和未分配号等情况，MCU也会发起随机睡眠，但之后不再唤醒。

这三种睡眠流程的主要区别是睡眠时间不同，普通睡眠每次睡眠1.28秒，深睡眠的睡眠时间依次是14*1.28秒、26*1.28秒、40*1.28秒、50*1.28秒、160*1.28秒，之后都是160*1.28秒，随机睡眠时间是0~50秒之间的一个随机数。

这三种睡眠方式的唤醒对MCU来说是相同的，都是由WaitTimer中断唤醒，但对MDM来说唤醒略有不同。普通睡眠的MDM唤醒由WaitTimer中断启动RFIF计数器后唤醒，而深睡眠和随机睡眠是由MCU发送DPRAM中断唤醒。在MDM侧，不区分深睡眠和随机睡眠，也就是说这两种睡眠流程在MDM侧相同。普通睡眠唤醒后，MDM严格地与基站同步并接收基站信息，接收MCU命令跳转下一流程；深睡眠/随机睡眠唤醒后MDM与基站不同步，不接收基站和MCU命令直接跳转到Standby状态。

流程描述

这里以普通睡眠流程描述MCU与MDM的配合：

1. 在满足睡眠条件时，MCU给MDM发送睡眠命令（通过DPRAM），并通过命令包的第一个字指明睡眠类型：0为普通睡眠，1为深睡眠/随机睡眠。

2. MDM收到睡眠命令（MDM_Sleep）后，给MCU打包消息，通信类型（Commu_type）设置为SLEEP_AFTER_NEXT_INT（0x101D）。

3. MDM等待RFIF计数器到0x20D0后，给MCU发送睡眠中断，引发MCU的低级中断。

4. MCU收到睡眠中断后根据帧号计算睡眠时间，设置WaitTimer初值；设置AUX_ON0，AUX_ON1为正常工作模式（使得之后WaitTimer减到AUXx_TIMER后自动启动射频电源和射频时钟）；设置timer1初值为1ms，并启动timer1。

5. MDM等待RFIF计数器走到0x2500后（从0x20D0到0x2500时间为653us），使能WaitTimer（AUX_ON0，AUX_ON1自动变低，关闭射频电源和射频时钟），设置RFIF的一个中断控制寄存器为819（RFIF被WaitTimer启动500us后触发一个中断，唤醒MDM），MDM开始睡眠