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基于EVK1105和UC/OS-II操作系统的自主能量开发(二)

时间：12-05 来源：互联网点击：

二、需求分析

2.1 功能要求

该系统为一个可以通过太阳能和振动采集能量的多用户播放器，即通过太阳能和振动采集能量，并同时有进行多用户通道的音乐播放功能。围绕这样的总体系统功能，该系统具有以下各个功能：

2.1.1 能量采集

1、太阳能采集

系统自带的太阳能板可在有光的情况下不断为系统提供电能。在播放的同时可以将播放器放在太阳下进行充电，在不使用的时候也可以在阳光下进行充电，并将电能储存在电池中，以便以后使用。

2、振动能量采集

利用振动能量转换装置，当用户带着播放器走路或者跑步的时候，可将振动能量转换成电能，给播放器供电或储存在电池中，方便以后使用。

2.1.2 播放器功能

1、多用户播放

该系统中加入多用户播放功能，即同一台播放器可以同时满足不同用户的需要。通过多个通道，播放器可以为多个不同的用户播放他们各自所选择的歌曲。这一功能打破了音乐播放器只能进行单首歌曲播放的限制，使得多个用户可以同时分享同一台音乐播放器。

2、无线双向通信

该系统中加入了无线的双向通信功能，主要用于播放器与用户使用的耳机之间的通信。这样用户可以在室内活动的时候，可以将播放器的主体部分放到阳台、院子这种可以充分接收到阳关的地方以获得更多的能量，而只把小巧轻便的耳机带在身上。考虑到用户可能需要随时对播放器的播放状态进行调整，因此该系统的无线双向通信是必须的，因为在双向通信的前提下，用户可以不用借助播放器，而只在耳机上就可以完成换歌、调节音量等工作。

3、低功耗，节电

除了高效的能量采集装置，对于系统本身还设计了较强的低功耗的节电功能。

在硬件方面，除了采用的EVK1105平台的低功耗特点，在外设的选用，如用户耳机，遥控器等器件，均采用CMOS器件以减少整体的功率消耗。

在软件方面，加入系统睡眠功能。因为系统不需要不停的运作，当系统处于等待用户触发的时间里自动进入睡眠状态。当用户需要使用播放器时，对系统的人为控制就会引起软件上的中断触发，使得系统进入工作状态，以此来降低系统功耗。

4、液晶显示

该系统吸收了传统的音乐播放器的优点：利用液晶显示器将播放器的播放状态，如歌曲、音量和歌词等信息显示出来，让用户可以实时了解到系统的状态，以便根据自己的喜好和需要对系统状态进行调整。

5、辅助寻找

该系统针对人们日常生活中经常遇到的不便设计了相关的人性化功能。人们在生活中经常会遇到找不到手机，手表等这种便携式产品。因此，当用户只带着耳机而把播放器放到某个地方充电的时候，就可能会出现难以找到播放器的情况，为了防止这种情况的出现，该系统加入了辅助寻找功能，用户只需按下耳机上的寻找按钮，播放器就会发出声音应答，方便寻找。反过来，如果用户找不到耳机的时候，就可以按下播放器上的寻找按钮来找寻耳机。

2.1.3 系统架构

为了实现以上各个系统的功能，并实现软硬件的协调，该系统的整体架构图如下：

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图1 系统架构

该系统使用UC/OS-II操作系统作为软件功能的基础，并以此实现用户界面处理、数据处理、用户管理、通信处理、内存管理和设备控制。以该操作系统的功能配合电源模块、EVK1105平台、蓝牙耳机、外部存储和通道控制等硬件实现系统的整体功能。

2.2 性能要求

2.2.1 能量采集效率

该系统的能量采集性能如下表：

表1 系统能量采集性能

太阳能能量

采集效率

该系统采用常用的太阳能电池作为太阳能的采集部分。目前，随着太阳能采集技术的不断发展，这种普通太阳电池的能量采集效率可达到16%左右。

太阳能采集功率

根据调查一块面积为306*366（mm）的太阳能电池板可以产生10W的功率，则在该系统中，若采用面积为200*160（mm）左右的电池板大约可以产生3W的功率，足够供给播放器使用。

振动能量

采集效率

热电转换及光转换的转换效率仅为百分之几到十几，而振动可以获得30％左

2.2.2播放器性能

除了功率采集的性能之外，该系统的播放器部分的主要性能如下：

表2 播放器主要性能

单用户连续播放时间	若系统处于阳光之下或在振动情况下，可以实现永久供电，而在电池满电的情况下，可支持10小时的连续待机。
同时支持用户数目	基于系统设计，综合考虑软件和硬件的条件，该系统最多可以支持4个用户同时听不同的歌曲。
无线传输距离	该系统中采用蓝牙的方式进行无线通信，其无线传输的距离大约在8-30m（一般在10m左右），这一距离是正常家庭住宅中的最长距离，可以满足家庭需要。
太阳能和振动能供电比例	在太阳光直射的情况下，实现太阳能的100%供电，其他情况下，这两种能量的采集比例取决于播放器的状态。
存储	系统

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