一、穿戴式智能設(shè)備概述
1.1智能穿戴設(shè)備市場(chǎng)及趨勢(shì)
隨著“移動(dòng)互聯(lián)”時(shí)代的進(jìn)一步發(fā)展以及高性能低功耗處理芯片的推出等，越來越多的穿戴式產(chǎn)品已經(jīng)從概念化走向商用化。尤其是谷歌，三星，蘋果等智能手機(jī)巨頭紛紛發(fā)布諸如GoogleGlass，GALAXY Gear，Apple Watch更是引起廣大“粉絲”的熱捧！
“穿戴式智能設(shè)備”是應(yīng)用于日常穿戴物品，進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)、開發(fā)的設(shè)備總稱，如眼鏡、手環(huán)、手套、手表、服飾及鞋等。穿戴物品具有長(zhǎng)期伴隨性，即物可以在長(zhǎng)時(shí)間代表人的屬性，如位置信息等；結(jié)合智能化，可以將人的信息數(shù)據(jù)與外界進(jìn)行交流和互動(dòng)，如將人的健康數(shù)據(jù)或生活規(guī)律與系統(tǒng)進(jìn)行交互。
目前，運(yùn)動(dòng)健身、戶外和醫(yī)療保健是智能穿戴設(shè)備*為突出的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
前者，主要的參與廠商是專業(yè)運(yùn)動(dòng)戶外廠商及一些新創(chuàng)公司，以輕量化的手表、手環(huán)、配 飾為主要形式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)或戶外數(shù)據(jù)如心率、步頻、氣壓、潛水深度、海拔等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)、 分析與服務(wù)。代表廠商如Nike、Adidas、Fitbit、Jawbone以及咕咚等。而后者，主要的 參與廠商是醫(yī)療便攜設(shè)備廠商，以專業(yè)化方案提供血壓、心率等醫(yī)療體征的檢測(cè)與處理， 形式較為多樣，包括醫(yī)療背心、腰帶、植入式芯片等，代表廠商如BodyTel、First Warning、 Philips等。
“穿戴式智能設(shè)備”時(shí)代的即將來臨，品種越來越多，尺寸越來越小，功能、性能變得越來越強(qiáng)大，人類對(duì)它們的依賴性也將變得越來越高?？梢姡绾翁嵘┐髟O(shè)備的續(xù)航時(shí)間和降低其功耗就變得更加突出。
1.2 智能穿戴設(shè)備功耗測(cè)量挑戰(zhàn)
“工欲善其事，必先利其器”——如何快速、**的測(cè)量“智能穿戴設(shè)備”在各種模式和狀態(tài)下的耗電性能？
要回答上述問題，就必須先了解穿戴設(shè)備功耗的測(cè)試究竟有哪些挑戰(zhàn)？穿戴設(shè)備在耗電上具有以下特征：
● 關(guān)機(jī)或休眠時(shí)，具有極低的漏電流或休眠電流——幾微安（uA）甚至十幾納安（nA）
● 從休眠的微安（uA）到工作時(shí)的數(shù)百毫安（mA）級(jí)電流變化
● 占空比極低的快速電流脈沖（幾百微秒us），須捕獲和測(cè)量到電流脈沖
● 工作狀態(tài)變化多且快，須長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)電流變化及可視化測(cè)量
1.3 直流電源分析儀N6705B“智能穿戴設(shè)備”耗電分析的優(yōu)勢(shì)
圖1：N6705B 直流電源分析儀
世強(qiáng)代理的是德科技（Keysight）N6705B 直流電源分析儀(如圖1)就是針對(duì)穿戴設(shè)備功耗測(cè)試設(shè)計(jì)，可完全解決穿戴設(shè)備耗電特性的測(cè)量：
● 納安（nA）級(jí)別電流測(cè)量
● **的無縫量程切換技術(shù)，可以輕松測(cè)量大范圍（3A-80nA）
● 高達(dá)200 KHz（5us)電流采樣率，**測(cè)量窄脈沖電流
● 高速采集的數(shù)據(jù)記錄儀，可支持長(zhǎng)達(dá)1000小時(shí)電流的連續(xù)監(jiān)測(cè)
● 可視化電流測(cè)試軟件，電流測(cè)試與操作同步測(cè)量和分析（如圖2）
圖2：電流測(cè)試與操作同步測(cè)量和分析
下面將詳細(xì)描述“某智能手表功耗測(cè)量和分析”過程，讓大家清晰看到使用N6705B怎樣快速、**的測(cè)量和分析其功耗！
二、功耗分析過程
2.1關(guān)于待測(cè)智能手表
從電子市場(chǎng)購買了以下某品牌的“智能電子手表“，該”手表“支持計(jì)步器、計(jì)時(shí)器、氣壓計(jì)、高度計(jì)、藍(lán)牙音樂播放、電話接聽、照相等功能，如圖3。
圖3：某品牌的“智能電子手表功能預(yù)覽
2.2 智能手表的拆裝
N6705B進(jìn)行智能手表的功耗分析過程，用N6705B的電源功能替代電池給”手表“供電，并通過N6705B的電流測(cè)量功能，示波器及數(shù)據(jù)記錄儀測(cè)量和分析”手表“的耗電。因此，我們會(huì)將手表的拆開，將電池取出，并用電源給“手表”供電，如圖4。
圖4：智能手表的拆裝及測(cè)試
2.3 智能手表功耗測(cè)試過程
2.3.1 關(guān)機(jī)漏電流
電源設(shè)置為電池的工作電壓，如4.0V，“手表”保持關(guān)機(jī)，
從N6705B讀取電流值即關(guān)機(jī)漏電流87.933uA（如圖5）。
圖5：從N6705B讀取關(guān)機(jī)狀態(tài)電流值
2.3.2 待機(jī)功耗
按照關(guān)機(jī)漏點(diǎn)方式，手機(jī)開機(jī)后，等待手機(jī)進(jìn)入待機(jī)休眠模式，從N6705B讀取電流值167.057uA。
但，從示波器模式看，待機(jī)電流為366.887uA，兩者幾乎相差一倍！這是因?yàn)殡娏鞅頍o法捕獲圖中的電流脈沖所致。
圖6：從N6705B讀取待機(jī)狀態(tài)電流值
2.3.3 15分鐘完成從計(jì)步器/計(jì)時(shí)器/電話接聽……各狀態(tài)功耗測(cè)量
如圖7，啟動(dòng)N6705B的數(shù)據(jù)記錄儀Data Logger，連續(xù)記錄“手表”從關(guān)機(jī)->開機(jī)->待機(jī)->藍(lán)牙連接->藍(lán)牙斷開等一系列動(dòng)作，可視化監(jiān)控器電流表現(xiàn)。
圖7：通過數(shù)據(jù)記錄儀可視化監(jiān)控器測(cè)量各狀態(tài)功耗
在測(cè)試時(shí)，可以通過添加標(biāo)記Tag，分別記錄各種操作并使用軟件的區(qū)域放大，光標(biāo)來分析各功能下消耗電流大小。圖上明顯看到，在藍(lán)牙連接斷開后，“手表”長(zhǎng)時(shí)間無法進(jìn)入休眠狀態(tài)，將導(dǎo)致無故的功耗增加。以上記錄電流數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)保存到PC中，隨時(shí)可以通過14585A軟件打開和進(jìn)行離線分析。
如圖8，“手表”從待機(jī)開始，依次啟動(dòng)計(jì)步器，計(jì)時(shí)器，氣壓計(jì)，高度計(jì)，藍(lán)牙連接，手機(jī)助手軟件開啟，手機(jī)來電，通話，音樂播放，藍(lán)牙退出等一些動(dòng)作下，消耗電流變化。
圖8：同步測(cè)量和分析各狀態(tài)功耗
這種可視化的測(cè)試，讓開發(fā)人清晰的看到各種功能和操作下，消耗電流的變化大小及存在的問題和不足，并做出優(yōu)化策略。以上過程數(shù)據(jù)記錄文件為：
2.4馬上試試14585A離線軟件功耗分析
馬上安裝14585A軟件，打開上述Data logger文件，體驗(yàn)功耗分析過程吧！
1. 下載安裝IO Library和14585A軟件
2.如圖9，運(yùn)行14585A軟件，選擇Data Logger，并打開上述兩個(gè)文件（文件大小約為
70MB）
圖9：運(yùn)行14585A軟件添加文件
3. 使用14585A開展各種狀態(tài)下的功耗，并逐一進(jìn)行功耗特性的分析，如圖10、11、12。
圖10：使用14585A逐一進(jìn)行功耗特性的分析
上圖看到的計(jì)步器在運(yùn)動(dòng)模式下，即使顯示屏關(guān)閉（黑屏）時(shí)耗電電流為16.65mA，如圖10。
圖11：黑屏計(jì)時(shí)器運(yùn)行耗電18.77mA
又有顯示屏關(guān)閉（黑屏）計(jì)時(shí)器運(yùn)行耗電18.77mA，如圖11。
圖12：準(zhǔn)確的待機(jī)功耗測(cè)試376.356uA
再有，準(zhǔn)確的待機(jī)功耗測(cè)試376.356uA，圖12。
你還能看得更多……
三、功耗測(cè)試配置
3.1 N6705B直流電源分析儀
? 1 至4 路高性能電源輸出或電子負(fù)載
? 數(shù)字電壓表和電流表
? 帶功率輸出的任意波形發(fā)生器
? 電壓、電流示波器
? 電壓、電流數(shù)據(jù)采集
? 所有的測(cè)量和功能都能通過前面板實(shí)現(xiàn)
圖13：N6705B直流電源分析儀
3.2 N6781A耗電分析的兩項(xiàng)限源表(SMU) 模塊
? 納安（nA）級(jí)別電流測(cè)量
? **的無縫量程切換技術(shù)，可以輕松測(cè)量大范圍（3A-80nA）
? 高達(dá)200 KHz（5us)電流采樣率，**測(cè)量窄脈沖電流
圖14：N6781A耗電分析的兩項(xiàng)限源表(SMU) 模塊
3.3電腦端分析軟件14585A
? 增強(qiáng)數(shù)據(jù)控制和分析功能，并使用與PC相同的控制（鼠標(biāo)&鍵盤）以及更大的顯示界面；
? 增強(qiáng)的縮放、局部放大、清晰的光標(biāo)設(shè)置和光標(biāo)運(yùn)算（如mAh,mWh等能量累集）等功耗統(tǒng)計(jì)分析；
? 波形捕捉和回放，數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出，直接將復(fù)雜波形轉(zhuǎn)換為任意波形發(fā)生器輸出等；
? 提供CCDF統(tǒng)計(jì)分析，用于電流分布情況分析；
? 數(shù)據(jù)記錄儀模式時(shí)，直接將數(shù)據(jù)存入電腦硬盤，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)大小直接取決于硬盤空間。
圖15：電腦端分析軟件14585A