背景介绍

在数字化的趋势下，摄像头让机器有了视觉，而传统的网络摄像机面临以下问题：

• 以linux操作系统为主，启动慢，功耗大，需要固定电源供电，部署麻烦。
• 消费类wifi电池供电相机需要极低的功耗，难以满足需求。
• 在偏远地区部署监控设备不方便寻找电源，供电难，不宜布线施工且没有光纤资源，无法组网。

借助AliOSThings在低功耗和快速启动的优势可以解决上面的问题。

AliOSThings新一代物联网操作系统

AliOSThings是阿里云iot旗下一款RTOS操作系统，正在赋能芯片厂商，可以输出极致性能、极致功耗的云端一体化方案，可以应用在智能门铃、电池IPC、穿戴式设备，运动DV、太阳能IPC。
相较于linux有着如下优势：

系统启动快

同样芯片测试，运行linux操作系统从上电到应用启动要花费18秒，在物联网追求极致性能、极致功耗的需求下，很难满足需求。运行了AliOSThings操作系统后，从上电到应用启动花费的时间在500毫秒以内，快速启动可以让芯片常态下直接断电，有需要时打开电源，系统可以随需快速响应。

功耗低

系统没有linux复杂调用，执行同一个任务，有更多的时间在休眠。

节省资源占用

系统资源占用小，系统资源占用可以比linux节省约60%。

安全性高

RTOS操作系统对比linux比较封闭，难以攻破。

wifi门铃实战

传统门铃的缺点

• 传统的门铃需要有线方式部署，施工麻烦
• 家中无人不能及时响应
• 音频和视频功能不够智能

智能门铃特性

• 支持电池供电，支持wifi，可以无线部署，充一次电可以使用半年。
• 即使家中无人，有访客到来按下门铃，主人手机收到消息推送，打开手机上App后可以和访客可视的双向语音对讲，主人确认身份后可以在手机上输入密码为访客开锁。
• 有访客或者可疑目标，即使主人错过消息，视频监控数据会保存在云端，主人可以在手机App上随时查看历史访客和可疑目标视频。
• 主人觉得有异常可以随时可以在手机上查看家门口实时视频。

wifi门铃的硬件架构

软件架构

工作流程

wifi超低功耗设计

功耗分析

对于电池供电IPC产品，续航时间是衡量产品性能的一个关键因素，其中待机功耗的大小对于续航时间的影响非常大，因此降低待机功耗就非常关键，我们分析下如何降低本方案WiFi 待机时的功耗。

此时主要有以下几个模块耗电：

• MCU
• wifi bat
• wifi vddio
• 电源转换器件的漏电和效率损耗
• PMU的漏电和效率损耗

降低WiFi 待机功耗的主要策略

• 通过软件调整WiFi 待机时的参数，根据802.11 协议，合理调整心跳间隔（beacon interval）和唤醒间隔（DTIM period），休眠模式（PM Mode），这些参数对WiFi的通讯性能，Vbat 电流大小都会有所影响，应根据产品对WiFi 性能和功耗的需求综合考虑调整策略。
• 合理的电源架构，保证转换效率更高，损耗更小；不同输入电压的电源架构不同，但每种架构都要考虑对效率和成本的影响，需综合考虑。
• 选择待机功耗低的WiFi 和MCU 芯片方案，此因素对待机功耗能否做低起决定性作用。
• 选择低静态电流的电源转换器件，包括PMU、DC-DC、LDO；此参数会影响到电源器件的价格，静态电流越低，电源器件的价格越高，因此需根据bom 成本和低功耗设计目标综合考虑。TI 的TPS62740，静态电流是360nA。选择在负载区间转换效率高的DC-DC; TI 的TPS62740，4.2V 转1.8V，负载200uA 时效率可达85％以上。
• 从实测数据看电流大小基本与供电电压成正比，因此选取低电压供电带来的功耗收益非常明显。
• 不用充电芯片也可以降低待机功耗，有的产品可能使用干电池供电，此时不需要充电芯片，可省去充电芯片的漏电，对于本方案使用的PMU，漏电有20uA 左右。
• 是否支持 MCU 单独待机模式，如支持，则WiFi 部分需单独上下电，这样势必需要MCU 和WiFi 的1.8V 通过两路电源供电，此时会增加多出一路电源的漏电流，对于本参考方案，不支持MCU 单独待机。
• WiFi 待机下，为了保证芯片最小的电流损耗，软件需要把没有工作的GPIO 的状态设置为输出为低状态，这样，IO 不会有电压输出到其他芯片上造成漏电而增加功耗。MCU 的WiFi 的有用的输入管脚IO 设置为中断模式而不是查询模式，这样芯片内部在IO 上的损耗达到最小

总结

系统是连接终端和内容服务的关键所在，也是中国长久以来的短板。在智能化产品升级的必然趋势下，在产品缺乏差异化的今天，AliOSThings可以提供差异化的服务。