【应用】基于超低功耗蓝牙SoC EFR32BG22的宠物定位器方案，单次使用时间超2个月
近年来由于宠物饲养越来越广泛，宠物定位器市场也愈加火热。目前常见的宠物定位器多采用2G通信或者CAT1通信方式，本文只讨论CAT1。受产品体积的限制，内置电池容量没有办法做到很大，而CAT 1通信方式功耗相对较大，所以产品待机时间受到了不小限制，大部分产品的使用时间为6到8天。宠物定位器经常充电是比较麻烦的过程（电池固定太松容易被宠物挠掉，固定太紧不易摘取），会严重影响用户体验，故而延长待机时间是目前宠物定位器亟待解决的问题。
BLE芯片具有超低功耗、体积小、外部电路简单、低成本等优势，为宠物定位器的功耗管理提供了一种新的解决思路。若可以使定位器长期工作在蓝牙长连接状态下，少数时间工作在CAT 1状态下，则能实现长时间待机的目的。实际生活中宠物大部分时间呆在家里，所以考虑为宠物定位器配备一个蓝牙基站放在家中，让定位器长时间与家里的蓝牙基站连接，确保宠物在家里的时候不开启CAT 1功能。功能框图如下：
以BLE蓝牙SoC为系统控制中心，CAT1模块是否工作受控于BLE芯片。具体实现为：
1. 当BLE芯片与蓝牙基站保持长连接的时候，认为此时宠物在家，则BLE控制关闭CAT 1模块，通过蓝牙基站上报此刻宠物定位在家里；
2. 当BLE芯片与蓝牙基站断开连接时，认为宠物离开了家，则BLE控制打开CAT 1模块，通过CAT 1上报位置信息（CAT 1模块采用GPS和北斗定位）。
本文推荐选用SILICON LABS的蓝牙SoC芯片EFR32BG22C112F352GM32-CR， 高性能32位38.4MHz的ARM Cortex®-M33内核，带有DSP指令和浮点单元，可实现高效的信号处理。在1 Mbit/s GFSK的条件下，灵敏度为-98.9 dBm。最主要的优势在于极为出色的低功耗系统，具体参数如下：
• RX 电流为3.6 mA (1 Mbps GFSK)
• 在 0 dBm 输出功率的条件下，TX 电流为4.1 mA
• 在 38.4 MHz 活动模式 (EM0) 下，运行功耗为26 μA/MHz
• 1.40 μA EM2 深度睡眠电流（保留 32 kB RAM， RTC 从 LFXO 中运行）
• 1.75 μA EM2 深度睡眠电流（保留 32 kB RAM， RTC 从 Precision LFRCO 中运行）
• 0.17 μA EM4 电流
考虑到同一厂家的同款芯片，能在兼容性方面较好，且这款芯片本身也具有较高的性价比，所以蓝牙也选用这颗芯片。
笔者针对不同的应用场景做了测试，实测宠物定位器在两种不同的工作模式下的功耗如下表：
模拟用户实际使用场景，宠物每天呆在家里时长22小时，出门逗留时长2小时，即定位器22小时为蓝牙连接状态，2小时为CAT 1 工作状态，那么一般状况下，一整天的功耗为：
20μA*22h + 3mA*2h=6.44mAh
定位器选用500mAh的内置锂电池，则使用天数为：
500mAh/（6.44mAh/天）=77.64天
超过两个月的理想使用时限相对于现有的一周一充来说是一个质的飞跃。由此可见，将超低功耗蓝牙SoC用于对功耗要求比较高的系统中，的确可以带来非常良好的节能效果。
设计中的注意事项：
本产品为超低功耗超长待机的产品，对各元器件的功耗有很高的要求，尤其是电源芯片和负载开关等需要具备极低的静态功耗。
1、电源芯片选用圣邦微的LDO SGM2040，1μA的超低静态功耗典型值保证在供电过程中消耗电量极少。
2、给CAT 1 模块断电的负载开关选用上海艾为的AW35121，44nA的关断静态功耗，在CAT 1模块不工作的情况下也极为省电。
3、另外在上拉、下拉电阻等的选用上，也需要在功能正常的范围内选择较大阻值的电阻，以求消耗更少的电流。
以下为PCBA的实物图：
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