決定將哪種無(wú)線IC用于電池供電的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品通常是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員通常必須比較多個(gè)無(wú)線 IC，以了解它們對(duì)產(chǎn)品的影響。

雖然數(shù)據(jù)手冊(cè)是比較器件的良好起點(diǎn)，但它們并不總是代表實(shí)際性能。此外，還必須考慮數(shù)據(jù)手冊(cè)中可能未充分涵蓋的其他因素，例如喚醒時(shí)間、無(wú)線電轉(zhuǎn)換時(shí)間、外設(shè)活動(dòng)以及發(fā)射（TX）和接收（RX）時(shí)間。軟件堆棧也會(huì)對(duì)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(lái)充分了解競(jìng)爭(zhēng)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(cè)規(guī)格和非數(shù)據(jù)手冊(cè)項(xiàng)目，以及基準(zhǔn)測(cè)試，以準(zhǔn)確測(cè)量功耗和電池壽命。

規(guī)格數(shù)據(jù)表

在比較IC時(shí)，設(shè)計(jì)人員通常首先查看數(shù)據(jù)手冊(cè)。然而，數(shù)據(jù)手冊(cè)并不總是提供“一對(duì)一”的比較。即使是在數(shù)據(jù)手冊(cè)中看起來(lái)相同的規(guī)格也可能以不同的方式進(jìn)行測(cè)量，并且可能無(wú)法代表設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品級(jí)別實(shí)施規(guī)格后所看到的內(nèi)容。

下圖顯示了來(lái)自不同供應(yīng)商的四個(gè) 802.15.4/BLE 設(shè)備。此圖表顯示了類似規(guī)格在產(chǎn)品數(shù)據(jù)表中可能如何以不同的方式表示，以及這會(huì)如何影響電池壽命。

圖1：數(shù)據(jù)手冊(cè)關(guān)鍵規(guī)格比較

例如，最大 TX 功率只是設(shè)備規(guī)格的一個(gè)示例，可能無(wú)法準(zhǔn)確表示實(shí)際應(yīng)用。雖然通過(guò)數(shù)據(jù)手冊(cè)比較更容易找到，但在某些情況下，可能會(huì)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在更高的功率下運(yùn)行。在圖1中，供應(yīng)商D要求3 V在+8 dBm下工作，而供應(yīng)商C在1.8 V時(shí)工作電壓最高可達(dá)+13 dBm。因此，對(duì)于使用電池的設(shè)備，對(duì)于大多數(shù)典型的電池壽命，供應(yīng)商D必須以低于+ 8 dBm的速度運(yùn)行。

其他可能不代表實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)格包括安全加密操作、休眠電流和有源電流、無(wú)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(lái)測(cè)量這些規(guī)格，或者可能在其數(shù)據(jù)手冊(cè)中以不同的方式列出它們，但這些變化可能會(huì)對(duì)設(shè)備性能和電池壽命產(chǎn)生重大影響。

非數(shù)據(jù)表項(xiàng)目

無(wú)線設(shè)備的其他規(guī)格，如進(jìn)入和從睡眠模式轉(zhuǎn)換、整個(gè)電壓范圍內(nèi)的DC-DC效率和RF性能，可能會(huì)對(duì)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(cè)信息進(jìn)行評(píng)估。例如，每米μA是RF活動(dòng)功耗的良好指標(biāo)，但是，開(kāi)發(fā)人員必須同時(shí)查看范圍和每米μA，以查看設(shè)備是否適合其應(yīng)用。在圖 2 中，供應(yīng)商 B 具有較低的每米 μA 值之一，但如果您查看該范圍，它是所有四個(gè)供應(yīng)商中最低的。通過(guò)這種比較，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(jì)算性能和電池壽命時(shí)要考慮的另一個(gè)功能。協(xié)議棧內(nèi)存要求可能會(huì)影響產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員可用的內(nèi)存量，而協(xié)議棧的時(shí)序和效率則直接影響電池壽命。特定的協(xié)議功能也會(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)生影響。例如，一個(gè)健談的網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)導(dǎo)致RX和TX電流消耗占整體電池放電的很大一部分，而一個(gè)非常困倦的網(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(gè)都會(huì)對(duì)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(cè)試確實(shí)是準(zhǔn)確測(cè)量功耗和電池壽命的唯一方法，因?yàn)樗鼮橛布蛙浖鉀Q方案提供了比數(shù)據(jù)表更準(zhǔn)確的真實(shí)結(jié)果。最簡(jiǎn)單的基準(zhǔn)測(cè)試方法之一是使用供應(yīng)商提供的計(jì)算器，該計(jì)算器使用戶能夠查看不同的睡眠、發(fā)送和接收電流對(duì)總功耗的影響。

圖 3 是基準(zhǔn)測(cè)試重要性的一個(gè)很好的例子。這是一個(gè)BLE從屬示例，其中設(shè)備喚醒，接收數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)換到TX，處理數(shù)據(jù)，然后返回睡眠狀態(tài)。

圖 3：基準(zhǔn)測(cè)試比較

根據(jù)兩家供應(yīng)商之間的數(shù)據(jù)手冊(cè)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(cè)試，供應(yīng)商C在整個(gè)交易中的電流消耗降低了約50%。這基于幾個(gè)因素：

喚醒時(shí)間：供應(yīng)商 E 在傳輸之前喚醒和穩(wěn)定的時(shí)間比供應(yīng)商 C 長(zhǎng)得多。這可能是由于IC喚醒時(shí)間和/或BLE堆棧的效率。

發(fā)射和接收電流： 供應(yīng)商E在TX和RX方面的功耗遠(yuǎn)高于數(shù)據(jù)手冊(cè)中所示。供應(yīng)商E的數(shù)據(jù)手冊(cè)值對(duì)于TX和RX約為6 mA，而測(cè)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(cè)，但僅高出約1 mA。

處理和休眠過(guò)渡時(shí)間： 供應(yīng)商 E 在設(shè)備進(jìn)入睡眠狀態(tài)之前具有很長(zhǎng)的開(kāi)機(jī)自連接時(shí)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(cè)并不能準(zhǔn)確了解競(jìng)爭(zhēng)無(wú)線IC器件之間的差異。除了數(shù)據(jù)手冊(cè)中提供的信息外，開(kāi)發(fā)人員還必須考慮影響電流消耗和實(shí)際性能的其他因素。進(jìn)行審查，包括對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)手冊(cè)規(guī)格、非數(shù)據(jù)手冊(cè)項(xiàng)目和基準(zhǔn)測(cè)試的比較，將使開(kāi)發(fā)人員能夠?yàn)槠鋺?yīng)用做出最佳選擇。

審核編輯：郭婷