蓝牙及低功耗蓝牙非信令测试
蓝牙及低功耗蓝牙非信令测试控制设备发射特定信号,无需建立实际连接,用于评估其发射功率、频谱特性和误码率等关键性能指标,确保设备的无线通信质量。
搭建测试环境
射频非信令测试固件环境主要包括电脑、测试仪器、USB-to-UART 转接板、待测设备与屏蔽箱等。
测试环境搭建示意图
电脑 (PC) 通过 USB 与 USB-to-UART 转接板连接,通过网线与测试仪器连接。电脑上需安装 EspRFTestTool 工具包、测试仪器控制软件、以及 USB-to-UART 转接板驱动。
测试仪器 (Tester) 通常为 WT-328/IQXel 综测仪,用于测试待测设备在不同模式下的射频性能。
USB-to-UART 转接板 (USB-to-UART Board) 用于实现电脑和待测设备之间的通信。
待测设备 (DUT) 为基于 ESP32 芯片或模组设计的产品。待测设备通过 UART 与 USB-to-UART 转接板连接,并通过射频连接线与测试仪器连接。待测设备通常放在屏蔽箱中。
屏蔽箱 (Shield Box) 用于隔离外部射频干扰,保证测试环境的稳定性。
备注
待测设备的 CHIP_EN 管脚默认上拉,如果产品设计中未拉高,需要手动将 CHIP_EN 接到 3V3 管脚。
部分串口通信板内部已交换 RXD 和 TXD,无需反接,需根据实际情况调整接线。
ESP32 具有上电自校准功能,待测设备上电测试前需先将射频连接线连接至测试仪器。
传导测试
对于没有板载 PCB 天线的模组,直接将射频连接线焊接至模组的天线馈电点即可(如上述示意图所示)。
对于带有板载 PCB 天线的模组,需将 PCB 天线馈电点后的天线割断,焊接射频连接线,并使射频线的屏蔽金属层充分焊锡后接入模组 GND。GND 焊接点可选择屏蔽盖或 PCB 板材上去除绿油层的 GND 层,且尽量靠近馈电点。
带有板载 PCB 天线的模组焊接射频连接线示意图
烧录固件
打开 EspRFTestTool 工具。
设置
ChipType,COM,BaudRate, 点击Open,打开串口。
备注
BaudRate 设置为 115200
将 ESP32 射频非信令测试固件 通过
UART烧录至Flash。
ESPRFTestTool 工具配置
固件烧录完成后,将 boot 管脚拉高或悬空,芯片掉电重启后进入工作模式。
备注
如使用 Flash 下载工具烧录固件,需要将 ESP32 的烧录地址改为 0x1000。
开始测试
蓝牙/低功耗蓝牙发射性能测试
Test Mode:
BT TX:用于蓝牙发射性能测试;
BLE TX:用于低功耗蓝牙发射性能测试。
Power Level:设置蓝牙功率等级,支持 0~7 档测试
Channel: 设置蓝牙测试信道
Hoppe:使能跳频功能,默认关闭
Ulap:设置蓝牙地址,使用默认值,仅蓝牙支持
Itaddr:设置逻辑传输地址,使用默认值,仅蓝牙支持
Syncw:设置包文件的身份识别码,默认选择 syncw=0x71764129
Payload length:设置 payload 长度,默认为 250
Data Rate:设置发包速率和编码序列,支持 BT 1M、2M、3M 和 BLE 1M 四种速率,支持 1010、11110000、prbs9 三种编码序列
点击 start 后在 log 窗口中显示蓝牙发射参数说明,参考如下:
fcc_bt_tx:txpwr=6,hoppe=0,chan=0,rate=1,DH_type=1,data_type=1
表明蓝牙发包正常,此时可使用综测仪检测发射性能。
蓝牙发射性能
低功耗蓝牙发射性能
蓝牙接收性能测试
Test Mode:设置为 BT RX 用于蓝牙接收性能测试
Channel:设置蓝牙测试信道
Ulap:设置蓝牙地址,使用默认值,仅蓝牙支持
Itaddr:设置逻辑传输地址,使用默认值,仅蓝牙支持
Data Rate:设置收包速率,支持 BT 1M、2M、3M,默认 prbs9 编码序列
点击 start 后使用仪器在测试信道发包,完成后点击 stop,在 log 窗口中显示收包信息如下:
3e8 3e8 0 0 0 0 0 0 w 0 0 0 0 0 0 0 0 p 4176 45cf ddfd b 7ca240 0
其中:
第 1 个参数 Res[0](16 进制)表示本次测试收到的总包数。本次测试中,总包数为 3e8。
第 2 个参数 Res[1](16 进制)表示本次测试收到的对应速率包的数量。本次测试中,对应速率包的数量为 3e8。
倒数第 2 个参数 Res[22](16 进制)表示本次测试收到的对应速率的总码数。本次测试中,对应速率的总码数为 7ca240。
最后 1 个参数 Res[23](16 进制)表示本次测试总共收到的误码个数。本次测试中,误码个数为 0。
根据上述参数,可以计算:
误码率 BT_BER = Res[23]/Res[22]
BT_RSSI = (-Res[18]]-Res[20])/Res[0]
蓝牙接收性能测试
低功耗蓝牙接收性能测试
Test Mode:选择 BLE RX 用于低功耗蓝牙接收性能测试
Channel:设置低功耗蓝牙测试信道
Syncw:设置包文件的身份识别码,默认选择 syncw=0x71764129
Data Rate:设置收包速率,默认为 BLE 1M 速率,prbs9 编码序列
点击 start 后使用仪器在测试信道发包,完成后点击 stop,在 log 窗口中显示收包信息如下:
3e8 3e8 0 0 0 0 0 0 0 0 w 0 0 0 0 0 0 0 0 p 5b83 58cf 6acb
其中:
第 1 个参数 Res[0](16 进制)表示本次测试收到的总包数。本次测试中,总包数为 3e8。
第 2 个参数 Res[1](16 进制)表示本次测试在对应速率下收到的包的数量。本次测试中,对应速率包的数量为 3e8。
倒数第 3 个参数 Res[20](16 进制)表示本次测试所有包的带内功率。本次测试中,所有包的带内功率为 5b83。
最后 1 个参数 Res[22](16 进制)表示本次测试所有包的增益。本次测试中,所有包的增益为 6acb。
根据上述参数,可以计算:
丢包率 BLE_PER = [1-(Res[1]/Sent_Packet_Numbers)]*100%<=30.8%
BLE_RSSI = (-Res[20]-Res[22])/Res[0]
低功耗蓝牙接收性能测试
附录
本附录为射频调试或测试所需参考的对照表。
下表主要用于说明 ESP32 的蓝牙及低功耗蓝牙的功率等级及对应的目标功率,用于射频调试或测试对照。
功率等级 |
ESP32 蓝牙/低功耗蓝牙发射功率 (dBm) |
0 |
-12 |
1 |
-9 |
2 |
-6 |
3 |
-3 |
4 |
0 |
5 |
3 |
6 |
6 |
7 |
9 |