一、物聯網行業中存在的問題

在一些物聯網項目中，有些場景由于使用電池供電，使得對產品有功耗要求。這就需要在產品研發階段，測試產品不同工作階段的功耗，以確保產品在電池供電的情況下，達到客戶要求的待機時長。

二、該問題帶來的危害及影響

如果不對4G CAT1 產品進行實際的功耗測試，就無法評估出產品實際工作中所消耗的電量，無法選擇出為設備供電所適合的電池，如果選擇的電池容量超過產品實際工作周期中使用的電量，就會導致產品成本增加，造成不必要的浪費；如果選擇的電池容量小于產品實際工作周期中消耗的電量，就會導致產品還未到達使用周期的情況下，電池電量已經消耗完畢，達不到產品使用周期而無法工作。

三、解決方法

方法一

1、原理介紹

測試AM430EV5 SOM板功耗，采用微安級功耗測試儀EMK850，通過開源DTU底板給SOM板供電，串口接電腦端串口調試助手，通過串口助手設置4G CAT1 AM430EV5 SOM板的工作狀態（注網，待機，TCP連接上行通信，下行通信，斷開連接，休眠），測試產品的電流值。測試儀上位機可以獲取到產品工作與休眠時的瞬態電流，平均電流以及某個時段的功耗，從而可以統計產品在整個工作周期的功耗。

2、方案詳情

測試儀器實物

2.1 首先按照上圖搭建測試環境

2.2. 測試設備接線

分析儀外接電源，用 USB 線連接分析儀和電腦。上位機將自動識別功耗分析儀設備、打開設備數據通信 端口，并顯示設備就緒字樣。 安裝并運行上位機軟件，點擊啟動，可以看到電壓和空載時的噪音波形。

前面板的紅黑接線 柱為電源輸出，連接待測4G CAT1設備正負極。 確認輸出電壓無誤后連接待測設備到分析儀前面板的電源輸出端

2.3. 安裝并運行上位機軟件

上位機將自動識別功耗分析儀設備、打開設備數據通信端口，顯示設備就緒字樣，設定4G CAT1設備工作電壓，點擊啟動，可以看到電壓和空載時的噪音波形，波形下方可以看到設備的實時電流與某個時間的功耗。黃色曲線是最大值曲線，藍色是平均值，計算功耗用平均值，最大值一般時間很短，只是能體現一些電流特征，有參考意義。 波形圖上，在需要的位置鼠標右鍵點擊設置顯示虛線游標。游標可拖動到指定位置，便于查看特定時間內的統計值。

2.4游標統計

波形圖上，在需要的位置鼠標右鍵點擊設置顯示虛線游標。游標可拖動到指定位置，便于查看特定時間內的統計值，對應4G CAT1設備，可以通過游標統計，可以統計4G CAT1設備一個工作周期的功耗（工作開始與工作結束設備實時功耗均為為微安級，如上圖所示）

2.5.測試DTU底板功耗

首先不接SOM板，測試DTU底板的功耗，按照上述方法測試，底板平均功耗為：25.36mA

2.6 測試注網及首次通信功耗

底板接SOM 板上電后，4G CAT1設備開始初始化操作，包括識別SIM卡，并自動注冊附件的基站，獲取IP地址與網絡時間。當連接4G CAT1串上位機顯示“connect OK”，表示SOM板成功連接服務器。

注網功耗與4G CAT1設備注網時間有關，時間越長功耗越大（通常狀況下注網時間為10s左右，不超過30s）。此時通過游標統計注網時的功耗。如下圖所示：注網時間7s, 總電流 69.7mA，減去底板功耗25.36mA SOM板首次聯網電流：44.34mA，功耗為：86.2uAh

2.7.測試設備產品待機功耗

SOM板首次連接上服務器后，每隔一段時間發送一次心跳數據，SOM板在發送心跳數據間隔期間為待機功耗，下圖所示：待機間隔時間為18s, 平均電流為43.82 mA, 減去底板電流：25.36mA，待機電流為：18.46mA, 18s內待機功耗為：91.8uA*h

2.8 測試SOM板一次通信功耗

如下圖所示，一次心跳發送，時間為11.6s,平均功耗為80.74mA，底板電流為25.36mA, SOM板電流為:55.38mA. 一次通信功耗為：178.4uAh

2.9 設備功耗統計

用游標統計（波形圖上，在需要的位置鼠標右鍵點擊設置顯示虛線游標。游標可拖動到指定位置，便于查看特定時間內的統計值） ，對應4G CAT1設備，可以通過游標統計，可以統計4G CAT1設備一個工作周期的功耗（工作開始與工作結束設備實時功耗均為為微安級，如上圖所示）

采用上述方法，記錄設備一個工作周期內的功耗（游標統計下的功耗）:P1，再乘以設備需要的工作次數與單次工作時間:N*t,表示設備整個工作的功耗，再加上設備待機功耗為：設備總的待機時間為整個周期T減去工作時間T-N*t，乘以待機功耗P2。

設備整個待機時間的功耗為：P1*N*t+P1*(T-N*t)

例如：4G CAT1 AM430EV5 需要待機7天，每天發送50次數據，每次發送的平均功耗為178.4uAh, 待機電流為55.38mA,3個月的待機功耗為：7*50*178.4μA*h+18mA*(24h-50*11s/3600)*7=62.44mA+3004mA=3062.44mA

3、需要的測試設備或測試環境

5V或者12V直流電源適配器

USB數據線

功耗測試儀EMK850及上位機

DTU上位機

服務器及網絡調試助手

操作手冊.pdf

EMK系列功耗儀1分鐘快速使用.docx

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審核編輯 黃宇