802.15.4 非信令测试

[English]

802.15.4 非信令测试直接控制设备发射特定信号,无需建立网络连接。它评估发射功率、频谱特性和误码率等性能,以确保设备在物联网应用中的通信质量。

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。

../../_images/rf_non_signaling_setup.png

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-H2 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-H2 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。

../../_images/pcb_antenna_conducted_test.png

带有板载 PCB 天线的模组焊接射频连接线示意图

烧录固件

  1. 打开 EspRFTestTool 工具

  2. 设置 ChipType, COM, BaudRate, 点击 Open,打开串口。

备注

BaudRate 设置为 115200

  1. ESP32-H2 射频非信令测试固件 通过 UART 烧录至 Flash

../../_images/nonsignaling_firmware_flash.png

ESPRFTestTool 工具配置

  1. 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-H2 的烧录地址改为 0x0。

开始测试

Zigbee 发射性能测试

  • Test Mode

    • ZB TX packet:用于发射性能测试;

    • ZB TX continue:高发包占空比,用于认证测试。

  • Power Level:设置 Zigbee 发射功率等级,支持 0~15 档测试。

  • Channel:设置 Zigbee 测试信道。

  • Payload Length:设置 Payload 长度,支持手动输入,范围 3~127,默认为 127。

点击 start 后在 log 窗口中显示 Zigbee 发射参数说明,参考如下:

ZB TX start: len=127, chan=11, pwr=15, tx_num=0, contin_en=0

表明 Zigbee 发包正常,此时可使用综测仪检测发射性能。

../../_images/esp32h2_zigbee_tx_on.png

Zigbee 发射性能测试

Zigbee 接收性能测试

  • Test Mode:设置为 ZB RX 用于 Zigbee 接收性能测试。

  • Channel:设置 Zigbee 测试信道。

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:

RX 1000 1 1 0 0 0 -60058 0 -21398 38679

其中:

  • 第 1 个参数 Res[0] 返回字符串 “RX”。

  • 第 2 个参数 Res[1](10 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,Res[1] 为 1000。

  • 倒数第 4 个参数 Res[7](10 进制)表示本次测试在对应速率下收到的包的 RSSI 总和。本次测试中,Res[7] 为 -60058。

根据上述参数,可计算出:

  • 丢包率 PER = [1-(Res[1]/Sent_Packet_Numbers)]*100%<=1%

  • 每个包的 RSSI = Res[7]/(Res[1])

    ../../_images/esp32h2_zigbee_rx_on.png

    Zigbee 接收性能测试

附录

本附录主要用于说明 ESP32-H2 802.15.4 的输出目标功率,用于射频调试或测试对照。

ESP32-H2 802.15.4 发射功率等级

功率等级

802.15.4 功率 (dBm)

0

-24

1

-21

2

-18

3

-15

4

-12

5

-9

6

-6

7

-3

8

0

9

3

10

6

11

9

12

12

13

15

14

18

15

20