低功耗是万物互联中一个极其重要的概念。物联网的大部分节点都需要电池供电。只有正确测量无线模块的功耗，才能准确估算出我们五年需要使用多少电池电池寿命。本文将为您讲解详细的测量方法。
在物联网的很多应用中，终端设备通常由电池供电，可用电量有限。由于电池的自放电，最坏的情况下，实际功耗只有标称功耗的70%左右。比如常用的CR2032纽扣电池，标称容量为200mAh，实际能用的只有140mAh。
既然电池容量这么有限，那么降低产品的功耗就非常重要！让我们先了解一下常用的功耗测量方法。只有了解这些测量功耗的方法，才能优化产品的功耗。
1功耗测量
无线模块功耗测试主要测量电流，分为静态电流和动态电流两种不同的测试。当模块处于休眠或待机状态时，因为电流不变，所以保持静态值，称为静态电流。这时我们可以用传统的万用表进行测量，只需要在电源引脚处串联一个万用表就可以得到所需的测量值，如图1所示。
图1万用表测试
在正常工作模式下测量模块的发射电流时，由于信号发射所需时间较短，整个电流处于变化状态，称为动态电流。万用表反应时间慢，很难捕捉到变化的电流，所以不能用万用表测量。对于变化的电流，需要使用示波器和电流探头进行测量。测量结果如下图所示。
图2电流探头的测量结果
2电池寿命的计算
无线模块通常有两种工作模式，工作模式和睡眠模式，如下图3所示。
图3平均电流
以上数据来自ZLGLM400TU产品。如上图所示，两个传输包之间的传输间隔为1000ms，计算平均电流：
也就是说，1秒钟的平均电流约为2.4mA，如果用一节CR2032供电，理想情况下可使用约83小时，约3.5天。如果我们把工作时间延长到一小时呢？同样，由上面的公式可以计算出，1小时的平均电流只有1.67uA，同样的CR2032电池可以支持设备工作119760小时，大约13年！从上面两个例子的对比可以看出，增加发送数据包的时间间隔，延长睡眠时间，可以降低整机功耗，使设备工作时间更长。那为什么无线抄表行业的产品一般使用寿命长，因为一天只发一次数据。
3常见功耗问题及原因
要保证产品的低功耗，除了增加包间隔时间，还需要降低产品本身的电流消耗，也就是上面说的I_work和I_sleep。正常情况下，这两个值应该与芯片的数据表一致，但如果用户使用不当，可能会出现问题。在测试模块的发射电流时，我们发现天线安装与否对测试结果影响很大。用天线测量时，一个产品的电流是120mA，但如果关掉天线，测试电流会飙升到近150mA。在这种情况下，功耗异常主要是由于模块的射频端不匹配，导致内部PA工作异常。因此，我们建议客户在评估无线模块时必须进行负载测试。
在前面的计算中，当传输间隔越来越长，工作电流的占空比越来越小时，影响整机功耗最大的因素就是I_sleep。I_sleep越小，产品的续航时间越长。一般这个值接近芯片的数据手册，但是我们经常会遇到客户反馈测试的睡眠电流过高的情况。为什么？
这个问题往往是MCU的配置造成的。一般来说，MCU单个IO口的功耗可以达到毫安级
图4产品a的低功耗IO配置测试结果
图5产品IO配置不当的测试结果
在图4和图5的测试过程中，测试对象是同一个产品，同样配置在模块睡眠模式下，所以测试结果明显不同。在图4中，所有IO s配置为输入下拉或上拉，测试电流只有4.9uA，而在图5中，只有两个IO s配置为浮动输入，测试结果为86.1 UA。
如果图3的工作电流和持续时间保持不变，传输间隔为1小时，这带来了不同的睡眠电流计算。根据图4的结果，一小时的平均电流为5.57uA，而图5的平均电流为86.77uA，相差约16倍。使用同样的200mAh CR2032电池供电，按照图4所示的配置，产品可以正常工作4年左右，但是按照图5所示的配置，这个结果只有3个月左右！
从上面的例子可以看出，为了尽可能延长无线模块的使用寿命，应该遵循以下设计原则：
在满足客户的情况下应用需求，尽可能延长数据包发送间隔，降低工作周期内的工作电流；
有必要正确配置MCU的IO状态。来自不同制造商的MCU可能具有不同的配置。具体请参考官方数据。
LM400TU是ZLG公司开发设计的低功耗LoRa核心模块。该模块采用来自军用通信系统的LoRa调制技术设计，结合独特的频谱展宽处理技术，完美解决了复杂环境下小数据量的超长距离通信问题。LoRa组网透明传输模块嵌入了ad hoc网络的透明传输协议，支持用户一键式自组网络，并提供特殊的抄表协议、CLAA协议和LoRaWAN协议。用户可以直接开发和应用该协议，而无需花费大量时间。
图6劳拉核心模块
标签：电流功耗模块