使用基准测试计算电池寿命

决定电池供电的物联网产品使用哪种无线IC通常是一项艰巨的任务。产品开发人员通常必须比较多个无线IC，以了解它们对产品的影响。

虽然数据手册是比较器件的良好起点，但它们并不总是代表实际性能。此外，还必须考虑数据手册中可能未充分涵盖的其他因素，例如唤醒时间、无线电转换时间、外设活动以及发射（TX）和接收（RX）时间。软件堆栈也会对电池寿命产生影响，并且效率可能因供应商而异。由于这些原因，需要一种更全面的方法来充分了解竞争设备之间的差异。这种方法应包括审查关键数据手册规格和非数据手册项目，以及基准测试，以准确测量功耗和电池寿命。

数据表规格

在比较IC时，设计人员通常首先查看数据手册。但是，数据手册并不总是提供“同类比较”。即使是在数据手册中看起来相同的规格也可能以不同的方式进行测量，并且可能无法代表在产品级别实施规格后设计人员所看到的情况。

下图显示了来自不同供应商的四个 802.15.4/BLE 设备。此图表显示了产品数据表中类似规格的表示方式，以及这会如何影响电池寿命。

图1：数据手册关键规格比较

例如，最大TX功率只是可能无法准确代表实际应用的器件规格的一个例子。虽然通过数据手册比较更容易找到，但在某些情况下，可能会有警告或缺少信息。例如，某些设备可能需要更高的电压才能以更高的功率运行。在图1中，供应商D要求3 V工作在+8 dBm，而供应商C在1.8 V时工作电压最高可达+13 dBm。因此，对于使用电池的设备，供应商D在大多数典型电池寿命内必须以低于+8 dBm的速度运行。

其他可能不代表实际应用的关键数据手册规格包括安全加密操作、睡眠电流和有功电流、无线电电流、链路预算和电源电压。不同的供应商可能使用不同的方法来测量这些规格，或者可能在其数据手册中以不同的方式列出它们，但这些变化会对器件性能和电池寿命产生重大影响。

非数据表项目

无线设备的其他规格，例如往返睡眠模式的转换、跨电压范围的 DC-DC 效率以及 RF 性能，可能会对电池寿命产生重大影响，但可能难以根据数据手册信息进行评估。例如，每米μA是RF活动功耗的良好指标，但是，开发人员必须同时查看范围和每米μA，以确定器件是否适合其应用。在图 2 中，供应商 B 的每米 μA 值较低，但如果您查看范围，它是所有四个供应商中最低的。从此比较来看，供应商 C 具有最佳范围和最低的每米 μA 值。

图 2：每米 μA

协议栈

协议栈是计算性能和电池寿命时要考虑的另一个功能。协议栈内存要求可能会影响产品开发人员可用的内存量，而协议栈的时间和效率直接影响电池寿命。特定的协议功能也会对电池寿命产生影响。例如，聊天网络可能导致 RX 和 TX 电流消耗占整个电池放电的很大一部分，而非常睡眠的网络可能更多地依赖于睡眠电流。当然，有效载荷较小的协议将导致更多的数据包发送数据，从而产生更多的网络流量并增加RF传输。这些因素中的每一个都会对内存、稳健性和电池寿命产生直接影响。

标杆

基准测试实际上是准确测量功耗和电池寿命的唯一方法，因为它为硬件和软件解决方案提供了比数据手册更准确的实际结果。最简单的基准测试方法之一是使用供应商提供的计算器，它使用户能够看到不同的睡眠、发射和接收电流对总功耗的影响。

图 3 是一个很好的示例，说明了为什么基准测试很重要。这是一个BLE从站示例，其中设备唤醒，接收数据包，转换为TX，处理数据，然后返回睡眠状态。

图 3：基准比较

根据两家供应商之间的数据手册比较，供应商E的电流消耗似乎降低了约30%。但是，根据基准测试，供应商 C 在整个交易中的电流消耗降低了约 50%。这是基于几个因素：

唤醒时间：供应商 E 在传输之前唤醒并稳定的时间比供应商 C 长得多。这可能是由于IC唤醒时间和/或BLE堆栈的效率。

发射和接收电流：供应商 E 的 TX 和 RX 功耗远高于数据手册中所示的功耗。供应商E的数据手册值对于TX和RX约为6 mA，而测量显示TX约为10 mA，RX约为9 mA。供应商C也高于数据手册，但仅高出约1 mA。

处理和睡眠转换时间：供应商 E 在设备进入睡眠状态之前有很长的连接后时间。同样，这可能是由于IC、堆栈效率或两者的组合。

仅比较数据手册并不能准确了解竞争无线IC器件之间的差异。除数据手册中提供的信息外，开发人员还必须考虑影响电流消耗和实际性能的其他因素。进行审查，包括比较关键数据手册规格、非数据手册项目和基准测试，将使开发人员能够为其应用做出最佳选择。

审核编辑：郭婷