IoT 物联网设备低功耗与数据转换器设计探索
1. IoT 设备低功耗相关特性
在物联网(IoT)设备中,模拟到数字转换器会遇到量化误差问题。应用的最终输出必须有指定范围和一组容差。利用误差容限特性可平衡输出质量,在功耗、效率、内存使用等参数上进行优化。具体可从以下几个方面实现:
- 数据收集 :收集的数据质量取决于采样率和分辨率百分比。例如,MRI 以每秒 200 个样本、10 位分辨率提供大脑电信号。可利用输入数据的稀疏性减少数据量而不损失信息,即压缩传感,如无线患者监测系统。
- 数据处理与控制 :在硬件和软件中可通过选择特定组件进行近似计算,如除法、傅里叶变换、乘法等运算。
- 数据存储 :利用误差容限减少内存容量和内存操作次数,降低能耗,如低功耗信号处理器。
- 数据传输 :对于需要无线通信的物联网应用,减少传输数据是关键。可应用数据压缩概念,利用物联网特性降低功耗,如采用压缩技术的患者监测系统,通过引入小误差可轻松编码数据以获得高压缩比。
物联网设备通信范围短,WiFi 路由器是 802.11 特定的节能选择,确保设备间数据流动无需额外交互点。LoRa 适用于大范围,低功耗设备可更轻松传达信息。传输控制协议被广泛使用,因为低功耗设备的 WiFi 接收范围有限。
2. IoT 设备可靠性分析
一般来说,降低电源电压会降低能耗和功率,但会增加故障概率。故障分为与时间无关和与时间有关两种:
- 与时间无关的故障 :
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