RT-Thread-nRF52 低功功耗测试RT-Thread问答社区

nRF52 低功功耗测试

发布于 2021-02-21 21:07:09 浏览：1611 订阅该版

# nRF52 低功耗的测试工程

@[toc]
 **欢迎加群讨论QQ群:1037177913**
# 项目的硬件说明 
* 此工程 SDK的版本为 nRF5_SDK_17.0.2_d674dde

* 以下工程都是以IAR for arm V8.32.1

**以下的电流分析仪为：PM132A**

**仪器链接为：[https://shop221754637.taobao.com](https://shop221754637.taobao.com)**

### PM132A主要功能：

* 10K 采样率
* 1uA-3A 自动量程测试
* 简单的上位机操作

| 测试工程       |      |      |
| -------------- | ---- | ---- |
| ble_app_beacon |      |      |
| ble_app_uart   |      |      |
|                |      |      |

## BLE Beacon 项目（nRF52840）

* 工程在\examples\ble_peripheral\ble_app_beacon
*

### 官方工程的功耗

| 重要参数     |       | 备注                                       |
| ------------ | ----- | ------------------------------------------ |
| 广播间隔     | 100mS |                                            |
| 平均电流     | 185uA |                                            |
| 广播峰值电流 | 10mA  | 由于板内有大电容，此峰值并非芯片的发射电流 |
| 底电流       | 14uA  |                                            |
|              |       |                                            |

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219190733195.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219190817683.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

### Beacon 关Log

* 修改sdk_config.h 如下

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219190829323.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219190841119.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

| 测试项目     |           |                                            |
| ------------ | --------- | ------------------------------------------ |
| 底电流       | **3uA**   |                                            |
| 平均电流     | **173uA** |                                            |
| 广播间隔     | 100mS     |                                            |
| 广播峰值电流 | 10mA      | 由于板内有大电容，此峰值并非芯片的发射电流 |
|              |           |                                            |

### Beacon 广播间隔

* 在main.c文件修改广播间隔。一般500mS - 1S Beacon 也可以满足实际的需求。

```c
//#define NON_CONNECTABLE_ADV_INTERVAL    MSEC_TO_UNITS(100, UNIT_0_625_MS)  /**< The advertising interval for non-connectable advertisement (100 ms). This value can vary between 100ms to 10.24s). */
#define NON_CONNECTABLE_ADV_INTERVAL    MSEC_TO_UNITS(500, UNIT_0_625_MS)  /**< The advertising interval for non-connectable advertisement (500 ms). This value can vary between 100ms to 10.24s). */
```

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219190908376.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

| 测试项目     |             |                                            |
| ------------ | ----------- | ------------------------------------------ |
| 广播间隔     | 500mS       |                                            |
| 底电流       | **3uA**     |                                            |
| 平均电流     | **38.86uA** |                                            |
| 广播峰值电流 | 10mA        | 由于板内有大电容，此峰值并非芯片的发射电流 |
|              |             |                                            |

### Beacon的发射功率

```c
static void advertising_init(void)
{
	...

err_code = sd_ble_gap_adv_set_configure(&m_adv_handle, &m_adv_data, &m_adv_params);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
	//设置 tx db
    err_code = sd_ble_gap_tx_power_set(BLE_GAP_TX_POWER_ROLE_ADV, 0,8);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
}
```

* #### 8dBm

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219190931169.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

| 测试项目     |             |                              |
| ------------ | ----------- | ---------------------------- |
| 广播间隔     | 500mS       |                              |
| 底电流       | 3uA         |                              |
| 平均电流     | **83.68uA** |                              |
| 广播峰值电流 | 22mA        | 增加了发射功率，电流就增大了 |
|              |             |                              |

* #### 4dBm

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219190940564.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

| 测试项目     |             |                              |
| ------------ | ----------- | ---------------------------- |
| 广播间隔     | 500mS       |                              |
| 底电流       | 3uA         |                              |
| 平均电流     | **59.62uA** |                              |
| 广播峰值电流 | 24.68mA     | 增加了发射功率，电流就增大了 |
|              |             |                              |

* #### 0dBm

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219190953773.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

| 测试项目     |             |                              |
| ------------ | ----------- | ---------------------------- |
| 广播间隔     | 500mS       |                              |
| 底电流       | 3uA         |                              |
| 平均电流     | **39.54uA** |                              |
| 广播峰值电流 | 8.3mA       | 增加了发射功率，电流就增大了 |
|              |             |                              |

### 发射功率总结：

* 以我的经验测试发现，4dbm与0dbm的距离增远不了多少，但功耗增加了不少。调整天线，更有利于增加距离。
* 官方代码默认是0dbm

### DCDC

* 要硬件支持DCDC才支持这个功能。

* 但Beacon打开下图，并不会打开DCDC的功能

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191036392.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

```c
      ble_stack_init();
      //在 stack 的 初始化后，立马打开。
      sd_power_dcdc_mode_set(NRF_POWER_DCDC_ENABLE);
      sd_power_dcdc0_mode_set(NRF_POWER_DCDC_ENABLE);
  ```

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191043753.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

| 测试项目     |             |                              |
  | ------------ | ----------- | ---------------------------- |
  | 广播间隔     | 500mS       |                              |
  | 底电流       | 3uA         |                              |
  | 平均电流     | **21.87uA** | 平均电流可以降低             |
  | 广播峰值电流 | **4mA**     | 增加了发射功率，电流就增大了 |
  |              |             |                              |

### 32.768K 晶体功耗

**nRF52 可以省32.768K晶体，但不能省32M晶体。**

* 功耗会相应的增加
* RTC时钟不准。

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191052156.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191105547.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191123612.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

## BLE Uart 工程 (nRF52832)

### 官方工程广播功耗

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191133536.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191237872.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

| 测试项目     |            |                              |
| ------------ | ---------- | ---------------------------- |
| 广播间隔     | 40mS       |                              |
| 底电流       | 1.8mA      |                              |
| 平均电流     | **2.71mA** | 平均电流可以降低             |
| 广播峰值电流 | **11.8mA** | 增加了发射功率，电流就增大了 |
|              |            |                              |

### 官方工程连接功耗

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191249787.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191255822.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

| 测试项目     |            |                              |
| ------------ | ---------- | ---------------------------- |
| 连接间隔     | 75mS       |                              |
| 底电流       | 1.84mA     |                              |
| 平均电流     | **2.23mA** | 平均电流可以降低             |
| 广播峰值电流 | **8.4mA**  | 增加了发射功率，电流就增大了 |
|              |            |                              |

### 串口功耗优化

**nRF52 串口电流 是非常大的，建议使用时候把它关闭。**

* 现在为了简单起见，直接把串口关闭做测试。

```C
int main(void)
{
    bool erase_bonds;

// Initialize.
    //uart_init(); //注释了uart
    log_init();
    timers_init();
    buttons_leds_init(&erase_bonds);
    power_management_init();
    ble_stack_init();
    gap_params_init();
    gatt_init();
    services_init();
    advertising_init();
    conn_params_init();

// Start execution.
  //  printf("\r\nUART started.\r\n");//注释串口打印
    NRF_LOG_INFO("Debug logging for UART over RTT started.");
    advertising_start();

// Enter main loop.
    for (;;)
    {
        idle_state_handle();
    }
}
```

```c
//BLE 接收
static void nus_data_handler(ble_nus_evt_t * p_evt)
{

if (p_evt->type == BLE_NUS_EVT_RX_DATA)
    {
        uint32_t err_code;

NRF_LOG_DEBUG("Received data from BLE NUS. Writing data on UART.");
        NRF_LOG_HEXDUMP_DEBUG(p_evt->params.rx_data.p_data, p_evt->params.rx_data.length);
#if 0 //关闭BLE接口转串口的代码
        for (uint32_t i = 0; i < p_evt->params.rx_data.length; i++)
        {
            do
            {
                err_code = app_uart_put(p_evt->params.rx_data.p_data[i]);
                if ((err_code != NRF_SUCCESS) && (err_code != NRF_ERROR_BUSY))
                {
                    NRF_LOG_ERROR("Failed receiving NUS message. Error 0x%x. ", err_code);
                    APP_ERROR_CHECK(err_code);
                }
            } while (err_code == NRF_ERROR_BUSY);
        }
        if (p_evt->params.rx_data.p_data[p_evt->params.rx_data.length - 1] == '\r')
        {
            while (app_uart_put('\n') == NRF_ERROR_BUSY);
        }
#endif
    }

}

```

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-FcMWfjgZ-1613732764505)(picture/image-20210216141124915.png)]

### 广播间隔与关闭Log的优化

**一般带连接的广播间隔设置为200ms-500ms,具体要看项目的功耗需求。现在设置了300ms测试**

```c
#define APP_ADV_INTERVAL                MSEC_TO_UNITS(300, UNIT_0_625_MS)   //广播间隔300ms
```

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191315928.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191323751.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

```C
    power_management_init();
    ble_stack_init();
    //sd_power_dcdc_mode_set(NRF_POWER_DCDC_ENABLE); //由于硬件无法支持DCDC，所以无法打开进行测试。
```

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20210219191353932.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h6aG1jdQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

| 测试项目     |             |                              |
| ------------ | ----------- | ---------------------------- |
| 广播间隔     | 300mS       |                              |
| 底电流       | 0.2uA       |                              |
| 平均电流     | **76uA**    | 平均电流可以降低             |
| 广播峰值电流 | **11.69mA** | 增加了发射功率，电流就增大了 |
|              |             |                              |

### 连接间隔的设置

**连接间隔主要看数据量大不大，如果数据不大，尽量控制在200ms左右,如果在大量的突发数据，可以动态改变连接间隔，从而降低功耗，如果是BLE4.2+，把长包打开，并设置长一些间隔。**

```
#define MIN_CONN_INTERVAL               MSEC_TO_UNITS(200, UNIT_1_25_MS)             /**< Minimum acceptable connection interval (200 ms), Connection interval uses 1.25 ms units. */
#define MAX_CONN_INTERVAL               MSEC_TO_UNITS(500, UNIT_1_25_MS)             /**< Maximum acceptable connection interval (500 ms), Connection interval uses 1.25 ms units. */

```

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### 3个广播通道的广播电流

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