決定電池供電的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品使用哪種無線IC通常是一項艱巨的任務(wù)。產(chǎn)品開發(fā)人員通常必須比較多個無線IC，以了解它們對產(chǎn)品的影響。

雖然數(shù)據(jù)手冊是比較器件的良好起點，但它們并不總是代表實際性能。此外，還必須考慮數(shù)據(jù)手冊中可能未充分涵蓋的其他因素，例如喚醒時間、無線電轉(zhuǎn)換時間、外設(shè)活動以及發(fā)射（TX）和接收（RX）時間。軟件堆棧也會對電池壽命產(chǎn)生影響，并且效率可能因供應(yīng)商而異。由于這些原因，需要一種更全面的方法來充分了解競爭設(shè)備之間的差異。這種方法應(yīng)包括審查關(guān)鍵數(shù)據(jù)手冊規(guī)格和非數(shù)據(jù)手冊項目，以及基準(zhǔn)測試，以準(zhǔn)確測量功耗和電池壽命。

數(shù)據(jù)表規(guī)格

在比較IC時，設(shè)計人員通常首先查看數(shù)據(jù)手冊。但是，數(shù)據(jù)手冊并不總是提供“同類比較”。即使是在數(shù)據(jù)手冊中看起來相同的規(guī)格也可能以不同的方式進行測量，并且可能無法代表在產(chǎn)品級別實施規(guī)格后設(shè)計人員所看到的情況。

下圖顯示了來自不同供應(yīng)商的四個 802.15.4/BLE 設(shè)備。此圖表顯示了產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中類似規(guī)格的表示方式，以及這會如何影響電池壽命。

圖1：數(shù)據(jù)手冊關(guān)鍵規(guī)格比較

例如，最大TX功率只是可能無法準(zhǔn)確代表實際應(yīng)用的器件規(guī)格的一個例子。雖然通過數(shù)據(jù)手冊比較更容易找到，但在某些情況下，可能會有警告或缺少信息。例如，某些設(shè)備可能需要更高的電壓才能以更高的功率運行。在圖1中，供應(yīng)商D要求3 V工作在+8 dBm，而供應(yīng)商C在1.8 V時工作電壓最高可達+13 dBm。因此，對于使用電池的設(shè)備，供應(yīng)商D在大多數(shù)典型電池壽命內(nèi)必須以低于+8 dBm的速度運行。

其他可能不代表實際應(yīng)用的關(guān)鍵數(shù)據(jù)手冊規(guī)格包括安全加密操作、睡眠電流和有功電流、無線電電流、鏈路預(yù)算和電源電壓。不同的供應(yīng)商可能使用不同的方法來測量這些規(guī)格，或者可能在其數(shù)據(jù)手冊中以不同的方式列出它們，但這些變化會對器件性能和電池壽命產(chǎn)生重大影響。

非數(shù)據(jù)表項目

無線設(shè)備的其他規(guī)格，例如往返睡眠模式的轉(zhuǎn)換、跨電壓范圍的 DC-DC 效率以及 RF 性能，可能會對電池壽命產(chǎn)生重大影響，但可能難以根據(jù)數(shù)據(jù)手冊信息進行評估。例如，每米μA是RF活動功耗的良好指標(biāo)，但是，開發(fā)人員必須同時查看范圍和每米μA，以確定器件是否適合其應(yīng)用。在圖 2 中，供應(yīng)商 B 的每米 μA 值較低，但如果您查看范圍，它是所有四個供應(yīng)商中最低的。從此比較來看，供應(yīng)商 C 具有最佳范圍和最低的每米 μA 值。

圖 2：每米 μA

協(xié)議棧

協(xié)議棧是計算性能和電池壽命時要考慮的另一個功能。協(xié)議棧內(nèi)存要求可能會影響產(chǎn)品開發(fā)人員可用的內(nèi)存量，而協(xié)議棧的時間和效率直接影響電池壽命。特定的協(xié)議功能也會對電池壽命產(chǎn)生影響。例如，聊天網(wǎng)絡(luò)可能導(dǎo)致 RX 和 TX 電流消耗占整個電池放電的很大一部分，而非常睡眠的網(wǎng)絡(luò)可能更多地依賴于睡眠電流。當(dāng)然，有效載荷較小的協(xié)議將導(dǎo)致更多的數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生更多的網(wǎng)絡(luò)流量并增加RF傳輸。這些因素中的每一個都會對內(nèi)存、穩(wěn)健性和電池壽命產(chǎn)生直接影響。

標(biāo)桿

基準(zhǔn)測試實際上是準(zhǔn)確測量功耗和電池壽命的唯一方法，因為它為硬件和軟件解決方案提供了比數(shù)據(jù)手冊更準(zhǔn)確的實際結(jié)果。最簡單的基準(zhǔn)測試方法之一是使用供應(yīng)商提供的計算器，它使用戶能夠看到不同的睡眠、發(fā)射和接收電流對總功耗的影響。

圖 3 是一個很好的示例，說明了為什么基準(zhǔn)測試很重要。這是一個BLE從站示例，其中設(shè)備喚醒，接收數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)換為TX，處理數(shù)據(jù)，然后返回睡眠狀態(tài)。

圖 3：基準(zhǔn)比較

根據(jù)兩家供應(yīng)商之間的數(shù)據(jù)手冊比較，供應(yīng)商E的電流消耗似乎降低了約30%。但是，根據(jù)基準(zhǔn)測試，供應(yīng)商 C 在整個交易中的電流消耗降低了約 50%。這是基于幾個因素：

喚醒時間：供應(yīng)商 E 在傳輸之前喚醒并穩(wěn)定的時間比供應(yīng)商 C 長得多。這可能是由于IC喚醒時間和/或BLE堆棧的效率。

發(fā)射和接收電流：供應(yīng)商 E 的 TX 和 RX 功耗遠(yuǎn)高于數(shù)據(jù)手冊中所示的功耗。供應(yīng)商E的數(shù)據(jù)手冊值對于TX和RX約為6 mA，而測量顯示TX約為10 mA，RX約為9 mA。供應(yīng)商C也高于數(shù)據(jù)手冊，但僅高出約1 mA。

處理和睡眠轉(zhuǎn)換時間：供應(yīng)商 E 在設(shè)備進入睡眠狀態(tài)之前有很長的連接后時間。同樣，這可能是由于IC、堆棧效率或兩者的組合。

僅比較數(shù)據(jù)手冊并不能準(zhǔn)確了解競爭無線IC器件之間的差異。除數(shù)據(jù)手冊中提供的信息外，開發(fā)人員還必須考慮影響電流消耗和實際性能的其他因素。進行審查，包括比較關(guān)鍵數(shù)據(jù)手冊規(guī)格、非數(shù)據(jù)手冊項目和基準(zhǔn)測試，將使開發(fā)人員能夠為其應(yīng)用做出最佳選擇。

審核編輯：郭婷