低功耗蓝牙非信令测试
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-S3 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-S3 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-S3 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-S3 的烧录地址改为 0x0。
开始测试
低功耗蓝牙发射性能测试
Test Mode:
BLE50 TX:用于发射性能测试;
BLE50 TX continue:高发包占空比,用于认证测试。
Power Level:设置低功耗蓝牙发射功率等级,支持 0~15 档测试
Channel:设置低功耗蓝牙测试信道
Hoppe:使能跳频功能,默认关闭
Ulap:设置蓝牙地址,默认不使能
Itaddr:设置逻辑传输地址,默认不使能
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,默认使用 250
Data Rate:设置发包速率和编码序列,支持 BLE 1M、2M、125K、500K 四种速率,支持 1010、11110000、prbs9 三种编码序列
点击 start 后在 log 窗口中显示低功耗蓝牙发射参数说明,参考如下:
fcc_le_tx_syncw:txpwr=15,chan=0,len=250,data_type=0,syncw=0x71764129,rate=0,tx_num=0,contin_en=0,delay=0,hopp_en=0
表明低功耗蓝牙发包正常,此时可使用综测仪检测发射性能。
低功耗蓝牙发射性能测试
低功耗蓝牙接收性能测试
Test Mode:选择 BLE50 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 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 p -53276 -24131 0 29422
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。
第 12 个参数 Res[11](10 进制)表示本次测试收到正确包的 RSSI。本次测试中,RSSI 为 -53276。
根据上述参数,可以计算:
丢包率 PER = [1-(Res[1]/Sent_Packet_Numbers)]*100%<=30.8%
每个包的 RSSI = Res[11]/(Res[1])
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。
低功耗蓝牙发射功率等级
下表主要用于说明 ESP32-S3 的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 |
低功耗蓝牙发射功率 (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 |
低功耗蓝牙 5.0 PHY 信道与索引
对于低功耗蓝牙,EspRFTestTool 工具包使用信道索引 (channel index) 来识别信道。
PHY 信道 |
射频中心频率(MHz) |
信道索引 |
0 |
2402 |
37 |
1 |
2404 |
0 |
2 |
2406 |
1 |
… |
… |
… |
11 |
2424 |
10 |
12 |
2426 |
38 |
13 |
2428 |
11 |
14 |
2430 |
12 |
… |
… |
… |
38 |
2478 |
36 |
39 |
2480 |
39 |