1.电源设计
电源是产品的动力输出，为了能够使产品的续航能力达到三年到五年以上，需要将系统的低功耗降到最低，而且工作时还需要稳定。
系统中NB模组、MCU、外设功耗比较高的元器件，而2108的功耗比较低。
2108芯片消防报警器的待机功耗低于2uA，报警电流为40mA。
NB模组的工作电压为3.1V-4.2V，经典值为3.6V，若是低于3.1V，则NB模组工作会出现异常，而且工作时最大的需要最大的电流为500mA，休眠电流<5uA。
MCU全速运行时，工作电流在mA级，在低功耗模式下，待机模式、停止模式、停止模式+RTC+保留2KB的RAM，功耗分别为0.23uA、0.29uA、0.54uA。工作电压为1.65V-3.6V。本次低功耗准备使用停止模式。
本系统工作大部分时间是在低功耗状态下，以上说明了单独芯片的功耗，而系统功耗不仅仅包括芯片，还包括外设功耗，外设需要比较多的功耗。为了能够使得系统的功耗达到最低，需要对外设进行合理的优化。
整个系统的功耗不报警时的电流不能高于30uA。工作电流最大不能高于500mA。
1.1 系统的外设低功耗
系统的外设包括电容滤波电路（忽略不计）、LDO电源芯片、有源8MHz外部晶振（20mA）、无源32KHz外部晶振（uA级）、外部3个LED信号灯（50mA）。
其中对于LDO的选择直接影响系统的功耗，系统的功耗通过以上分析，系统工作时功耗比较大，最大电流接近于650mA。经过以上参数，首先选择TI出品的电源管理芯片TLV757P、LP38690,LV1117LV33DCYR 、TPS61021A。
采用单电源供电，3V锂锰电池供电。出现的问题主要在于NB模组，NB模组使用的电压为3.6V，采用升压芯片TPS61021A，将3V电压升到3.6V，为了提高转换效率，也可以将电压升到3.3V，3.3V时NB模组也能正常工作。在输入为3.0V时，输出电压为3.3V、输出电流为100-500mA时，转换效率高达96%。而且静态功耗低达17uA。而对于MCU的工作电压为1.8V-3.6V。消防报警芯片，工作电压范围为2V-5.5V，都可在3.3V进行工作。所以，为了贯穿整个系统的电压，采用TPS61021A作为供电电压芯片。
对TPS进行布局时，要注意，电感的大小确定之后，还要确定电感的电流值，当一个电感的电流值过小的时候，会使得电路出现不可预知性错误。
1.2 NB模组的功耗优化
NB模组是利尔达模组出品的模组，工作时电流最大200mA，平均50mA，待机模式下3uA（在之前设计的NB模组开发板进行实验）。功耗优化不仅仅与外界电路有关，还有程序有关，第二章软件设计问题存在简介。
1.3 MCU功耗优化
MCU工作时，设置为停机模式，软件设置在第二章有介绍。
2.软件设计问题
2.1总是进入串口中断问题
stm32与NB模组通信时，总是出现程序卡死在中断中，经过单步调试，发现STM32L011的串口容易出现过载，过载中断总是出现，所以总是在中断中，不接受其他数据。
所以，在中断函数中加入清楚过载标志位即可
isrflags = huart2.Instance->ISR;
if((isrflags & USART_ISR_ORE) == 0x00000008)
{
__HAL_UART_CLEAR_IT(&huart2, UART_CLEAR_OREF);
res = USART2->RDR;
}
清除位之后，要及时的将res读出清楚RXIN中断标志位。
如果出现一次发送错误，必须重启模块，不能一次次的发送。
2.2 设置待机模式
此模式设置时一定要注意,不能跟停止模式一样，将其引脚设置为中断引脚。配置过程如下：
1. 调用__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU);清楚电源标志位，这一步必须要调用，如果不调用，那么等到下次系统就不会进入待机模式了。
2. HAL_PWR_EnableWakeUpPin(PWR_WAKEUP_PIN3);使能唤醒引脚，引脚的数值为PWR_WAKEUP_PIN3，注：stm32L011只有两个唤醒引脚，PWR_WAKEUP_PIN0和PWR_WAKEUP_PIN3，分别对应PA0 和PA2，唤醒引脚不需要配置其工作模式，以及上下拉等问题。
3.最后调用 HAL_PWR_EnterSTANDBYMode();进入待机模式，经过测试，没有NB模组的情况下，芯片的功耗仅仅只有1uA。加上其他外设等情况，差不多与实际相符。
2.3 设置为停止模式
停止模式与待机模式不同，经过查阅网上资料，停止模式下，所有的时钟关闭，同时还保存寄存器中的数值。并且停止模式的唤醒引脚需要配置，而待机模式不需要配置唤醒引脚。
停止模式引脚配置：
配置PA2引脚为上升沿事件中断，如下：
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_EVT_RISING;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI2_3_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI2_3_IRQn);
然后调用停止模式。
__HAL_PWR_CLEAR_FLAG(PWR_FLAG_WU); HAL_PWR_EnterSTOPMode(PWR_LOWPOWERREGULATOR_ON,PWR_STOPENTRY_WFI);
SystemClock_Config();
HAL_PWR_EnterSTOPMode进入停止模式。
2.4串口GPIO的配置导致的大功耗解决方法
在进行串口配置时，将串口的引脚（PA9、PA10）的输出属性配置为：
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF4_USART2;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
在进行停机模式时，功耗比较到大，约为1.5mA。经过对比之前的试验，把引脚属性改为：
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF4_USART2;
没有上拉，输出方式为推挽输出。推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。
如果采用GPIO_MODE_AF_PP作为输出模式，那么在停止模式下，功耗为1.4mA，如果是上拉方式GPIO_PULLUP，那么功耗为170uA。如果采用GPIO_MODE_OUTPUT_PP、GPIO_NOPULL，那么输出电流为1uA。
NB模组UART驱动程序（此程序为STM32F103ZET6开发板的例程）。例程在文件中NB驱动中，文件夹名称为Stm32f103zet6NbDriver。为keil例程。
对例程进行优化，0打开射频UDP不需要使用，8开启下行数据通知UDP不需要使用。21对PSM模式设置，将000001111,TAU01011111写入到AT+CPSMS进行设定PSM模式（PSM模式为利尔达2017年12月7日对固件进行升级添加的功能，此功能非常适合长时间不工作低功耗,具体的说明位于文件中的LierdaUpdata20171207.PDF）。图2表示PSM模式进入时间表。PSM状态请求的活动时间参数表中的数值表示idle状态到PSM模式的时间，而Connet到idle的时间则不可配置。TAU周期表示PSM到Connect的时间，最大可以设定为310个小时进行唤醒。但是如果系统网服务器发送信息，那么PSM会直接转换到Connect状态。对于低功耗器件，TAU周期表示PSM到Connect的时间可以直接设置为310h。
PSM模式请求表
2.5 NB程序优化
之前进行测试时，如果发现发送错误，会进行重启
3.调试MC14050的过程
烟雾报警器的灵敏度与元器件的选用有很大关系，例如红外发射二极管、红外接收二极管以及安装它们的迷宫是首先必须考虑到的。
烟雾报警器有一个标定模式，要调试烟雾报警器的灵敏度必须进入标定模式。
标定模式接线如图所示：
其中需要做如下连接：
l 蜂鸣片不必接入；pin1与电容器C1必须断开（标定调试结束后焊接）。
l pin7接VDD；
l pin15接GND；
l pin16接负电压（－0.7V）使之有－100微安流出。
烟雾报警器就可进入标定模式。
烟雾报警器调试波形的观测使用示波器。示波器设置如下：
l ch1:1V档，（黑色）显示pin1反映报警器灵敏度的锯齿波波形。使用数字示波器可以直观的读出与灵敏度相关的波形幅度，其中△为锯齿波幅度；@为标尺处波形电平。
l ch2:5V档，（绿色）显示pin9报警波形。
l 示波器同步触发使用pin6。
外围元、器件的选配：
l 改变相应的外围数值，会使锯齿波的幅度改变。幅度越大、灵敏度越高。建议将锯齿波幅度调节在1V左右。
l 调节R9可以改变报警门限。具体调试对应数值，需要反复进入烟箱确定。如果仅仅使用两个固定电阻，则建议R8＝12K；但是R10必须在5.6K、10K之间选配，选配工作较麻烦，这也就是器件厂家推荐使用微调电阻R9的原因。
l 调试人员调节电位器使锯齿波电平下降，直至出现报警信号。当该脉冲宽度达到50微秒，停止下调电位器（图四）。我们就以报警脉冲宽度为50微秒时锯齿波的电平为基准VL，上调锯齿波电平直至报警波形消失（图一），并且继续过调一个电压量达到VH。具体调试对应数值△V＝VH－VL，需要反复进入烟箱确定。一旦确定，以后就可以先调出VL值，然后在此基础上调一个电压量△V就可以完成调试。
1)图一：R9调节电平较高，还没有报警脉冲出现。
2)图二：调节R9使工作点电平下降，当锯齿波下端达到报警比较器的报警基准电压时，CH2就有一个一定宽度的报警脉冲出现。比较报警脉冲出现前后锯齿波的幅度△值，可以发现当锯齿波下端达到报警比较器的报警基准电压以后，锯齿波幅度会有所增加。如同施密特一样，这种现象可以提高抗干扰能力。
3)图三、图四：调节R9可以改变脉冲宽度。
4.烟感PCB设计的问题
1.设计烟感时，PCB设计的重点在于烟感的IC的布线布局，之前设计的烟感主要问题出现在接收二极管与芯片的PIN3、PIN4距离太远。如图1所示，因为太远导致了烟感不能正常工作，注：测试时不能正常工作，按下test键，不能出现报警，而且太远容易导致光电仓检测出现问题，总是导致蜂鸣器出现滴的周期性报警声音，而且不利于标定。烟雾报警器PCB板在排版走线上要求很严格，尤其PIN1、PIN2、PIN3与外围元件的连线应该尽可能短。为了说明烟雾报警器PCB排版重要性，我们使用同一块sop形式的电路，做了两个试验。为了排除红外接收二极管的影响，我们使红外发光二极管不发光；并且将R14短路。
使用两块相同的pcb板，第一块用有一定长度导线外接一个测试夹具，对该电路进行标定试验，观测PIN1、PIN6波形，并用PIN6同步。可以观测到图一波形。
由于红外发光二极管不发光，理想状态PIN1应该输出一个不变的直流电平。然而实际输出是一个近似正弦波的波形，幅度达到2.2V以上，峰峰值4.24V。（这也许是部分报警器发光管反接或不接、接收管反接或不接都会报警的原因），如图4.1和4.2出现的错误从而导致的问题。
图4.1 导致没有烟雾报警的波形
图4.22 接收二极管的PCB线太长
2.C1与C19必须无比的接近MC145010。
3.同样，在设计RE46C190时，也需要注意，接收二极管不能与IC间隔太远，负责容易出现问题。
5.红外发射管的装配
红外发射管装配时管脚没有按照90o折脚,因此无法保证光路的一致性。
接触到的迷宫红外发射管，在模具上都有光路一致性的保证：有的采用塑料突起把红外发光管卡住；
有的甚至用两小块塑料部件先把红外发光管夹起来，再安装焊接。…….
将红外发光管折脚角度纠正为90°,波形的幅度可以增加50mV以上。
6.调试2108的问题
6.1 设计PCB与元器件的选择
l IRN与IRP需要靠近接收二极管。
l Pin1与Pin3的滤波电容必须接近2108。
l 升压电感的大小必须大于1.5A。
6.2 2108调试各个参数的设置与说明
CS2108是一款类似于RE46C190消防报警芯片的处理器。引脚完全对应。
进行设置时，主要包括参数设置。其中包括T1模式的参数、T2模式、T3模式、T4模式。
对以上几个模式的数值进行设置之后，还需要对报错最大值与最小值进行设置。当校准到阈值后，如果该阈值大于最大报错值或
者小于最小报错值时，会提示校准出错。当该值设置为 0 是，则不启用报错功能。报错功能主要是对环境进行设置时，才启用的。
对于参数设置，有几个是根据迷宫与对管特性进行选择。
l PAGF <1:0>:放大器增益选择
l IT<1:0>:积分时间选择
l IRC<1:0>:发射管驱动电流选择
以上三个数值不同得烟感对应不同得数值。因为光学迷宫以及光学对管并不是所有的都相同。
LB<2:0>表示低压报警点的选择。
LTD表示灵敏度漂移补偿使能位。可以打开，一般就是灰尘导致的漂移。
HUSH表示静音模式退出选项位 一般选择1
LBH表示低压报警静音使能位
T0模式参数中的选择：
PAGF=00 、IT =10 、IRC= 001 、LB=101 、LTD = 0 、HUSH = 0、LBH=0、EOL=0、TS=0、LVRLED=0、AMEN=0、HEN=0、CP=0000000、HNS=0、IO=00；HTIME=0、RLED=0、HTRIG=0。
T1=20、T2=10、T3=200、T4=005、报错最大值与报错最小值在特定环境中进行标定时选择。
6.3 2108调试过程
采用调试器进行调试，调试出现的问题主要在于如何去设置各个参数，经过严格的实验。
之前出现的问题是按TEST键不会报警，而且喇叭还会每隔1min滴滴滴三次发生，极大的影响了传感器的质量与可靠性。对于以上问题，总结得出三个结论。
修改T4阈值，将其修改为0。将T3阈值修改为229.T1预留量为20，T2为0。
RLED 为1、PAGF=10（3）、IT=11（100us）、IRC=011（200mA）。
这样报警器不会出现异常状况，统统解决掉。
还有一个问题就是取消静音之后，LED灯会每隔10s闪烁一次。这个问题也解决了将HTRIG设置为1，即可。
6.4 调试出现的问题与解决方法
? 蜂鸣器电容为680pf，与规格书上不符。其他电阻阻值相同
? 自动调试出错，但是串行读可以读出来数值，出现的问题解决方法观察是否RCAP的充电电容是否为200uf、发射二极管接收二极管是否焊接正确、发射二极管是否符合规格（940nm与850nm）、光电迷宫有没有损坏。有没有将