ZHCAAF8A January 2020 – June 2021
4.2 平均电流消耗
使用 TI 专有工具进行了进一步测试，该工具在更高级的硬件和软件上使用 EnergyTrace™ 方法，结果与 Agilent Technologies N6705B 功率分析仪的偏差不到 3%。
该 TI 工具捕获了 100 秒的电流曲线，并计算了用户定义时间段（包括一次射频传输的 60 秒，或传输之间的任何时隙）内的平均值。使用 3.0V 和 2.0V 电源进行了测试，以模拟 CR2032 纽扣电池或任何其他主 LiMnO2 电池的初始和使用寿命结束电压。开发并测试了一种特殊的固件，每 10 秒读取一次 HDC 传感器，而 RF 传输每 60 秒发生一次。若要在传输之前评估传感器控制器的效果以及传感器数据缓冲情况，需执行上述操作。占空比 解决方案由 TIDA-00484 设计表述，其结果记录在可实现 10 年以上纽扣电池寿命且适用于低于 1GHz 的星形网络的湿度和温度传感器节点 设计指南中。
表 4-1 的第 1 和第 2 列中显示的结果是由 N6705B 电源分析仪使用 Keysight 14585A 软件得出的。
| 待机（主 MCU 读取 HDC2010），Iaverage [60s] | 传感器控制器（SCE 读取 HDC2010），Iaverage [60s] | 占空比（在 TIDA-00484 中测量） | |
| HDC2010 每 10 秒，RF 每 60 秒 [3.0V]/[2.0] | 2181nA / 3040nA | 1666nA / 2565nA | 不适用 |
| HDC2010 每 60 秒，RF 每 60 秒 [3.0 V]/[2.0] | 1686nA / 2542nA | 1693nA / 2576nA | 1957nA |
结果显示，与待机 解决方案相比，每 60 秒使用一次传感器控制器 无法节省任何功耗（参见表 4-1）。比较 60 秒传感器读数和无线传输周期的 1686 和 1693nA 时，这两种解决方案的功耗值相同。表 4-1 中的值是电源电压、传感器采样率和待机或传感器控制器的每种组合的三次测试运行的平均结果。
如果每 10 秒读取一次传感器，则使用 SCE 外设的优势就变得显而易见了。更频繁地读取传感器会进一步放大利用 SCE 外设所带来的优势。占空比方法在 60 秒传感器采样周期时的能效较低，因为不活动时间太短，并且重新启动和重新初始化整个系统需要的能量多于在两者之间节省的能量。
图 4-2 待机、传感器控制器 和占空比 方法的超低功耗决策树图 4-2 中的流程图是基于测试结果的决策树，用于在超低功耗是关键应用要求时轻松估计应考虑哪种系统方法。占空比方法（使用纳米计时器和负载开关）在不活动时间至少为 1-2 分钟或更长的低占空比情况下效率最高。
待机 方法最容易实现（无需开发 SCE 代码），并且在 1 分钟传感器采样时间内的性能优于占空比方法。
当每分钟读取一次传感器时，传感器控制器方法 的性能等同于待机方法（通过表 4-1 中的 N6705B 测量数据得到确认），前者可节省功耗并且传感器读取频率更高（例如 10 秒一次）。
图 4-3 中显示了三种解决方案的图形表示，以及不活动期间（传感器和无线 MCU 处于待机或完全断电状态）、传感器读取期间和随后 RF 数据包传输期间的平均电流。此处的电流值是使用 TI 的能源工具测得的。
图 4-3 经过简化的电流曲线（比较）如 TIDA-00484 设计所示，电压为 3V 时，占空比受控监控的平均电流为 1.957µA。新推出的传感器控制器引擎方法在电压为 3V 时消耗 1.593µA 电流，即在此应用中减少近 20% 的功耗。
以下 Excel 表格用于对三种解决方案进行比较，使用的是根据 TIDA-00484 设计中所述的相同 240mAh CR2032 纽扣电池容量和电池寿命公式。
图 4-4 系统解决方案比较（每分钟读取一次传感器和传输一次数据）