LoRa模組(例如SX127X模組、SX126X模組或者LLCC68模組)不僅支持LoRa調制模式,也支持FSK調制模式。
實際應用中有部分使用者硬件使用的是LoRa模組,但是使用的不是該模組的LoRa模式,而是使用的該模組的FSK模式,并需要使用FSK模式下的WOR功能。
在確定使用FSK模式下的WOR功能時需要先估算功耗是否能滿足使用者的低功耗需求,本文就給有這種需要的使用者提供一種估算WOR功耗的參考方法。
過程
以LLCC68模組為例。
01
本次舉例以如下參數為例。
1、正常通信模式下:4字節前導碼;4字節同步字;10Kbps空中波特率;0dBm發射功率(使用0dBm只是為了調試期間在儀器上看數據方便些);可變數據包模式;
2、WOR模式下:2字節前導碼;2字節同步字;10Kbps空中波特率;0dBm發射功率(使用0dBm只是為了調試期間在儀器上看數據方便些);固定數據包模式;
WOR 模式下選擇如上配置目的是使喚醒包的長度能盡量短一些,實際使用者可以根據自己的需要選擇不同的參數,但是最好和正常通信模式做一個區分。達到一個正常模式下接收的模組收不到喚醒包并且WOR模式下的模組不會被正常模式下的數據包喚醒的目的。
02
WOR模式下喚醒包測算
把主機調整套WOR模式下的參數后,讓主機不停的連續發射喚醒短包(2字節前導碼;2字節同步字;2字節負載),發送完一個喚醒短包后加個20ms延時后馬上發送下一個喚醒短包,這里加入20ms延時是為了讀取單個喚醒短包發送時間方便而加入的。
WOR模式下10Kbps空中波特率2字節前導碼;2字節同步字;2字節負載時,每個喚醒短包發送時間應該為:1000ms/10Kbps*6字節*8bit=4.8ms。
實測一下,發現和計算值能夠對得上。
然后把20ms的延時去掉,改為每發送完一個喚醒短包后馬上發送下一個喚醒短包,測算能夠充分發送完兩個喚醒短包的時間。
“能夠充分發送完兩個喚醒短包得時間”測算時,需要取一個比較寬裕的充分值,這里測到的值為15.5ms,我們按照16ms記錄。
測算這個值的重要性是因為每個單獨的喚醒短包實際發送時間雖然能和理論值4.8ms對得上,但連續發送狀態下,有狀態得轉換時間,有SPI得占用時間,所以連續發送喚醒短包的2包時間并不是9.6ms(4.8ms*2=9.6ms)。
這個實測出的16ms非常重要,因為該時間將作為WOR狀態下接收端的WOR接收窗口的開啟時間的計算基礎參數。
只有WOR狀態下接收端的WOR接收窗口的開啟時間大于等于這個16ms,才能充分保證接收窗口時間內,能保證至少有一個完成得喚醒短包得整個空中傳輸過程被包含在WOR接收窗口內。
WOR功耗計算
1、接收電流測算。
由模組規格書可知,LLCC68模組接收狀態下功耗在5mA左右(3.3V供電下)。
實測下為4.6mA,就按照5mA計算(為了計算的待機時間更加充裕穩妥所以接收電流按照稍微大點的計算)
2、SLEEP電流測算。
由規格書可知,SLEEP功耗在3.3V下在0.6uA左右。
實測一下為0.6uA左右,按照1uA計算(為了計算的待機時間更加充裕穩妥所以SLEEP電流按照稍微大點的計算)
3、以WOR周期中每保持4秒得SLEEP狀態后開啟一次WOR接收窗口為例計算。
如上可知:WOR接收窗口時長為16ms,WOR接收窗口電流為5mA(5000uA),WOR得周期SLEEP保持時間為4s(4000ms),WOR得周期SLEEP功耗為1uA。
模組WOR期間平均功耗為:
(5000uA*16ms+1uA*4000ms)/(16ms+4000ms)=20.92uA
4、以使用者要求平均功耗為30uA,估算每個WOR周期時間,計算如下。
(5000uA*16ms+1uA*Xms)/(16ms+Xms)=30uA
X=2742.1ms
即每保持SLEEP狀態2742.1ms后開啟一次16ms得WOR接收窗口時,可以達到WOR的平均功耗為30uA的要求。
結論
參考如上方法即可估算出LoRa模組在WOR模式下的平均功耗值,或者滿足客戶要求下得WOR周期情況。
需要說明如下幾點:
1、單個喚醒短包的空中發送時間長度的2倍不能做為WOR接收窗口的參考時間,WOR接收窗口的參考時間需要真實測試后確定。
2、接收電流和SLEEP電流在測試后取值用來做為估算參考值時需要稍微取偏大一點,為了保證計算的結果更加充裕穩定。
3、使用者估算電池是否夠用時不要忘記電池的自放電特性。
4、正常通信模式下和WOR狀態下的模組的參數配置最好有所變化(能達到正常模式下接收的模組收不到喚醒包并且WOR模式下的模組不會被正常模式下的數據包喚醒的目的),以減少系統內部誤喚醒的概率。
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