一种超低功耗蓝牙-串口透传转换模块制造技术

本实用新型专利技术属于嵌入式系统技术领域，公开了一种超低功耗蓝牙‑串口透传转换模块,包括电源电路(1)、蓝牙电路(2)、低功耗mcu电路(3)。本实用新型专利技术提供了一种新型的基于电池供电的超低功耗蓝牙‑串口转换模块，其采用一次性锂电池直接供电，待机电流2uA，具备定时唤醒和串口唤醒两种方式。当用户设备通过串口发送数据到模块时，模块会自动唤醒，响应用户设备的数据通过蓝牙芯片进行发送；除此之外，还具备定时唤醒功能，其唤醒时间可调。

A Ultra-Low Power Bluetooth-Serial Pass-through Converter Module

The utility model belongs to the field of embedded system technology, and discloses an ultra-low power Bluetooth The utility model provides a novel ultra-low power Bluetooth serial port conversion module based on battery power supply, which uses a disposable lithium battery to directly supply power and standby current 2uA, and has two ways of timing wake-up and serial wake-up. When the user equipment sends data to the module through the serial port, the module will automatically wake up, and the data in response to the user equipment will be sent through the Bluetooth chip; besides, it also has the function of timing wake-up, whose wake-up time can be adjusted.

【技术实现步骤摘要】
一种超低功耗蓝牙-串口透传转换模块
本技术涉及嵌入式系统
，具体为一种超低功耗蓝牙-串口透传转换模块。
技术介绍
蓝牙是一种短距离无线通信技术，可以实现固定设备与移动设备之间的数据和语音通信，其已经成为当前移动通信领域的一个标准接口，在众多领域都有着广泛的应用。串口是单片机的一个标准接口，采用蓝牙-串口透传转换模块可以实现单片机设备与远端蓝牙设备之间的全双工通信。由于蓝牙通信采用2.4GHz波段，所以其在PCB布线上具有相当的难度，一般技术水平的单片机设计工程师，均采用在产品中使用蓝牙-串口透传转换模块的方式予以实现，所以蓝牙-串口透传转换模块具有较为广泛的应用领域。在进行电子产品设计时，无线设备克服了有线设备布线困难、造价高以及施工难度大等诸多缺陷。但其由于没有有线电缆直接供电，所以自身取电问题是无线设备在广泛应用时，需解决的重点问题。给无线设备供电可采用太阳能、风能、压力以及动能等多种方式，但这些取电技术在现阶段转换效率还不高，而且受环境制约很大，不能应用于所有的无线设备。除此之外，最为普遍的技术是采用电池直接供电，这种方式最为灵活方便，不受地域环境的影响，可以在任何地点长时间使用。不过，由于没有能量的补充途径，而且还需考虑电池的容量、体积以及造价等多重因素，如果希望设备能够长时间运行，就必须降低设备的自身功耗。现有的蓝牙-串口透传转换模块，在功耗方面存在诸多不足：（1）由于蓝牙技术自身功耗相对较高，且与传输距离相关。现有的低功耗蓝牙芯片在中等距离传输时，其平均消耗电流在40mA左右，按此数值计算，一个2200mAh的电池，仅能维持设备工作2.29天（2200mAh/40mA/24h=2.29天）；（2）一般来说，大部分无线设备都不需要长时间工作在连续不间断状态，为了降低蓝牙-串口透传转换模块的功耗，可以控制模块的输入电源，让其大部分时间处于掉电状态，以节省功耗，但这种方式会导致数据的直接丢失，不能实时响应远端蓝牙设备所传递过来的数据等诸多问题；（3）现有的蓝牙-串口透传转换模块其电源由用户设备供给，不能向用户设备提供电源。
技术实现思路
本技术的目的在于提供了一种新型的基于电池供电的超低功耗蓝牙-串口转换模块，其采用一次性锂电池直接供电，待机电流2uA，具备定时唤醒和串口唤醒两种方式。当用户设备通过串口发送数据到模块时，模块会自动唤醒，响应用户设备的数据通过蓝牙芯片进行发送；除此之外，还具备定时唤醒功能，其唤醒时间可调，唤醒后如果没有收到远端蓝牙设备发送过来的数据，立刻再次进入睡眠模式，此过程耗时为10ms；模块向外提供可控电源用以给用户设备供电，平常状态下，给用户设备断电，仅当接收到蓝牙无线数据时，才给用户设备加电以节省整体功耗。如果按照10秒唤醒间隔计算，其使用时间为普通蓝牙-串口透传转换模块工作时间的1000倍，考虑到用户设备的耗电量、电池容量等因素，按50%有效率计算，2200mAh的电池可使设备工作3.13年。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种超低功耗蓝牙-串口透传转换模块,包括电源电路(1)、蓝牙电路(2)、低功耗mcu电路(3)；所述的电源电路(1)电源电路（1）采用3.7V理电池供电，为蓝牙电路（2）、低功耗mcu电路（3）和用户设备提供电源，其中蓝牙电路（2）和用户设备的电源受低功耗mcu电路（3）控制；所述的蓝牙电路(2)蓝牙电路（2）用于与远端蓝牙设备通信，将接收到的数据传递给低功耗mcu（3），并将低功耗mcu电路（3）发送过来的数据传递到远端蓝牙设备，其电源受低功耗mcu电路（3）控制；所述的低功耗mcu电路(3)低功耗mcu电路（3）控制蓝牙电路（2）和用户设备的电源，其使用SPI接口与蓝牙电路连接，使用串口与用户设备连接，负责完成用户设备与远端蓝牙设备之间的数据交换。优选的，所述的电源电路(1)电源电路（1）采用3.7V理电池供电，为蓝牙电路（2）、低功耗mcu电路（3）和用户设备提供电源，其中蓝牙电路（2）和用户设备的电源受低功耗mcu电路（3）控制;锂电池接DP1接口给模块供给电源BAT，BAT通过DU3芯片MCP33稳压为3.3V给整个模块供电；BAT还通过2个可控的MOS管DQ1和DQ3连接芯片DU1和DU2，产生可控的电压W3.3V和E3.3V；W3.3V用于给蓝牙电路（2）供电，E3.3V用于给用户设备供电；W3.3V和E3.3V的控制端由低功耗mcu电路（3）产生，通过C_W和C_E进行控制。优选的，所述的蓝牙电路(2)蓝牙电路（2）用于与远端蓝牙设备通信，将接收到的数据传递给低功耗mcu（3），并将低功耗mcu电路（3）发送过来的数据传递到远端蓝牙设备，其电源受低功耗mcu电路（3）控制;电路由蓝牙芯片WU1、滤波器WJ1、蓝牙PCB天线及其外围电路组成；WU1采用的型号是CC2540F256RHAR，WJ1采用的型号是JT1_2405BM15A0002，蓝牙天线由PCB方式予以实现；其外接32M晶振，电源使用L_BEAD_102电感进行隔离，所有电源引脚均做去耦处理；复位引脚接阻容复位电路；其电源由电源电路（1）提供，采用SPI接口CS、SCK、MOSI和MISO与低功耗mcu电路（3）通信。优选的，所述的低功耗mcu电路(3)低功耗mcu电路（3）控制蓝牙电路（2）和用户设备的电源，其使用SPI接口与蓝牙电路连接，使用串口与用户设备连接，负责完成用户设备与远端蓝牙设备之间的数据交换;电路由低功耗mcu芯片MU1（其型号是STM32L053R8T6）、程序下载接口MP1、TTL电平串行接口MP2组成；其通过SPI接口CS、SCK、MOSI和MISO信号与蓝牙电路（2）通信；通过C_W和C_E信号控制蓝牙电路（2）与用户设备的电源，以降低整体功耗。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：(1)实现远端蓝牙模块与用户设备之间数据的透明传输；(2)超低功耗设计，待机电流低于2uA；(3)采用10秒唤醒间隔，在没有任何电源补给的条件下，采用2200mAh电池可工作3.13年；(4)适用于近距离无线数据通信；(5)用户设备发送数据时自动唤醒，定时唤醒时间可设置；(6)可给用户设备提供电源。附图说明本技术涉及到的附图说明如下：图1为技术的系统总体框图；图2为电源电路图；图3为蓝牙电路图；图4为低功耗mcu电路图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，一种超低功耗蓝牙-串口透传转换模块,包括电源电路(1)、蓝牙电路(2)、低功耗mcu电路(3)；所述的电源电路(1)电源电路（1）采用3.7V理电池供电，为蓝牙电路（2）、低功耗mcu电路（3）和用户设备提供电源，其中蓝牙电路（2）和用户设备的电源受低功耗mcu电路（3）控制；所述的蓝牙电路(2)蓝牙电路（2）用于与远端蓝牙设备通信，将接收到的数据传递给低功耗mcu（3），并将低功耗mcu电路（3）发送过来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低功耗蓝牙‑串口透传转换模块,包括电源电路(1)、蓝牙电路(2)、低功耗mcu电路(3)；其特征在于：所述的电源电路(1)采用3.7V理电池供电，为蓝牙电路（2）、低功耗mcu电路（3）和用户设备提供电源，其中蓝牙电路（2）和用户设备的电源受低功耗mcu电路（3）控制；所述的蓝牙电路(2)用于与远端蓝牙设备通信，将接收到的数据传递给低功耗mcu电路（3），并将低功耗mcu电路（3）发送过来的数据传递到远端蓝牙设备，其电源受低功耗mcu电路（3）控制；所述的低功耗mcu电路(3)控制蓝牙电路（2）和用户设备的电源，其使用SPI接口与蓝牙电路连接，使用串口与用户设备连接，负责完成用户设备与远端蓝牙设备之间的数据交换。

【技术特征摘要】
1.一种超低功耗蓝牙-串口透传转换模块,包括电源电路(1)、蓝牙电路(2)、低功耗mcu电路(3)；其特征在于：所述的电源电路(1)采用3.7V理电池供电，为蓝牙电路（2）、低功耗mcu电路（3）和用户设备提供电源，其中蓝牙电路（2）和用户设备的电源受低功耗mcu电路（3）控制；所述的蓝牙电路(2)用于与远端蓝牙设备通信，将接收到的数据传递给低功耗mcu电路（3），并将低功耗mcu电路（3）发送过来的数据传递到远端蓝牙设备，其电源受低功耗mcu电路（3）控制；所述的低功耗mcu电路(3)控制蓝牙电路（2）和用户设备的电源，其使用SPI接口与蓝牙电路连接，使用串口与用户设备连接，负责完成用户设备与远端蓝牙设备之间的数据交换。2.根据权利要求1所述的一种超低功耗蓝牙-串口透传转换模块其特征在于，所述的电源电路(1)采用3.7V理电池供电，为蓝牙电路（2）、低功耗mcu电路（3）和用户设备提供电源，其中蓝牙电路（2）和用户设备的电源受低功耗mcu电路（3）控制;锂电池接DP1接口给模块供给电源BAT，BAT通过DU3芯片MCP33稳压为3.3V给整个模块供电；BAT还通过2个可控的MOS管DQ1和DQ3连接芯片DU1和DU2，产生可控的电压W3.3V和E3.3V；W3.3V用于给蓝牙电路（2）供电，E3.3V用于给用户设备供电；W3.3V和E3.3V的控制端由低功耗mcu电路（3）产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋维，董志刚，
申请(专利权)人：山东电子职业技术学院，
类型：新型
国别省市：山东,37