一个有关SI4432芯片实际发射时间的问题，请大家指点，谢...

zb213015 · 发表于 2016-10-21 08:21

一个有关SI4432芯片实际发射时间的问题，请大家指点，谢... [复制链接]

一个多月前，开始使用STM8L151 +SI4432无线模块做一个温度采集的实验，使用3.3v电池供电。
基本功能完成后，待机电流3.8uA。所以开始下工夫优化程序，逐步降低发射时的电流消耗,于是就产生了以下问题。。。

按照SI4432的描述和一般的经验，无线发射一个数据报的时间,从启动芯片发射到SI4432芯片nIRQ返回给STM8L单片机下降沿中断, 应该和数据报的长短和发射速率(flying speed)有关，
理论上应该是: TX_time = 所有数据位的数量 / TX_speed;  例如发射100bit时, 如果 TX_speed =10Kbps. 则需要耗时10ms；

我做了以下测试：
   电路板上有一个LED指示灯,我在程序中：
         点亮LED指示灯,此时控制脚(示波器通道1输入低电平0V);
         单片机控制无线模块发送数据报,等待发送完成(由SI4432的nIRQ引脚下降沿来触发CPU的外部中断);
         熄灭LED指示灯,此时控制脚(示波器通道1输入高电平3.3V)
   使用示波器查看LED控制引脚的低电平宽度, 就可以认为这个时间是数据报的发射时间!

到这里,我想大家可以理解，这些都没有问题吧？！
继续：
   为了省电，又为了兼顾接收灵敏度，我测试不同发射速率下,同一数据报的发射时间, 就是测量LED控制引脚的低电平时间。
   测试前提，使用同一个程序,不同次测试中,仅仅更改一个参数,就是发射速率,当然，涉及的寄存器还是比较多的，反正按照SI4432芯片的自动参数设置文档生成的寄存器参数来设置,相信这个大家都知道!

   测试结果:       【为了描述简洁，这里仅仅列出2种速率的测试结果，我时间测试了1.2K、2.4K, 4.8K. 9.6K. 19.2K, ... 250K所有的速率】

     我的应用数据报文的长度是 51字节;
      实际发射数据 5字节引导码 +2字节同步 +4字节帧头 +1字节长度 +51字节数据 +2字节CRC =65字节

SI4432发射速率实际测量发射需要时间芯片发射时间理论值                            实际测量时间值和理论值的差值
25 Kbps 27.0ms 65字节 *8bit /25Kbps =20.8ms          27.0-20.8 =6.2ms
125 Kbps 5.88ms 65字节 *8bit /125Kbps =4.16ms          5.88 -4.16 =1.72ms

   这里问题开始显现！为何25Kbps 和 125Kbps 下实际发射测量时间和理论发射时间的差值不一样呢？
   由于使用同一个程序，都是中断等待发射完成的，所以这个差值应该一样啊！？这个差值是啥呢？程序的延时, 测量的误差，芯片发射前的启动时间? ....
      不管这个差值是如何由于我的测量的不完备性导致的,  但是有一点是肯定的，这个时间不应该和发射速率有关, 在相同测试条件下，应该是一个常数！对吗？

我在多次测量和分析的基础上,提出一个假设： SI4432芯片在发射数据报文时，还附带发射了124bit左右的“冗余位”！

   验证我的假设：
      如果芯片存在124bit(具体多少位不定？这里假设124) "冗余位",则芯片发射时间计算值：
25K发射 (65字节 *8bit +124bit) /25K = (520+124)bit /25kbps  =25.76ms
125K发射                   (65字节 *8bit +124bit) /125K = (520+124)bit /125kbps =5.152ms
      这样，实际测量时间值和理论值的差值 :
            25Kbos    27.0 - 25.76 =1.24ms       ;测量误差 1.24-0.728 大约0.5ms
            125kbps 5.88 -  5.15w =0.728ms
   现在按照冗余位存在124bit的情况分析测量结果,测量误差 0.5ms , 考虑到两次测量时间时,示波器分度值设置不同,
      25Kbps下使用5ms, 125Kbps下使用1ms, 在5ms分度下0.5ms测量误差是合理的!

   反证:
      按照厂家说明,不存在"冗余位"发射时,测量发射时间的理论值应该是：
      25Kbps 20.8ms +程序延时时间t，测量值27.0ms =20.8ms + t(6.2ms) 【1】
      125bps 4.16ms  +程序延时时间t，测量值5.88ms =4.16ms + t(6.2ms左右)【2】
      如果【1】式成立,可以明显看出【2】式不能成立,这样也反证厂家说明不成立！

以上问题已经和上海和新华龙的FAE交流过了，但是他们都认为是我的问题，理由很充分：
            “我们从没有接到该问题的报告”
            “SI4432芯片出货几百K了，有这个问题，咋可能。。。”
            。。。。

到此，有的朋友会说，这个不是大问题,即使如我所说的那样，反正不影响使用!

我不这样认为，理由如下：
      如果存在“冗余”发射时间的话，问题很严重！
      我们都知道，传输效率 = 有效数据长度 /无线传输总长度;
      SI4432芯片的FIFO最大64字节,则有效载荷最大64字节, 则：
            发射64字节时, 效率 =64 /(64 +5字节引导码 +2字节同步 +4字节帧头 +1字节长度  +2字节CRC +124bit/8bit) =64 / (64 +13  +15.5) =69.1%
            发射32字节时, 效率 =32/(32 +13 +15.5) = 52.8%
         发射16字节时, 效率 =16/(16 +13 +15.5) = 35.9%

      也许你反驳，你可以减少帧头长度，不使用CRC来减少发射时间, 降低功耗 !!

      那如果数据报文长度8~16字节(平均12字节),这个是一般温湿度采集常用的数据长度, 不使用帧头,报文长度和CRC，
      则效率 = 12 / (12 +  5字节引导码 +2字节同步 124bit/8bit) =12/(12 +7 +15.5) = 34.8%
      如果没有冗余位，则效率 =12 /(12 +7) = 63.15%

这下你应该惊讶了吧！如果有冗余位，我的电池耗电量要增加多少？！
   以12字节有效数据为例，原来要发送 19字节,  现在要发送 34.5字节，耗电量增加  15.5/19 = 81.6% ! 相当于几乎多耗费了一倍的电量！
最后说明：
         以上我的假设，希望大家拍砖和讨论！更希望有SI4432芯片的朋友动手测试一下，来比较一下测试结果，谢谢！