使用示波器進行4G移動通信模塊性能測試

該4G模塊主要是跟現(xiàn)有的 采用WiFi連接的中文可編程控制器系列產(chǎn)品對接，提供更加便捷、穩(wěn)定而且免維護的遠(yuǎn)程連接方式。

一如研發(fā)的其它產(chǎn)品，我對樣品作了詳細(xì)的電性能測試，

主要側(cè)重于電源相關(guān)電氣性能的測試；

同時，根據(jù)測試?yán)隽送暾能浖浖?/p>

軟件測試比較簡單，控制器通過UART接口與4G模塊對接，再與云服務(wù)器上的TCP服務(wù)端建立TCP長鏈接。

在服務(wù)器上用poython創(chuàng)建了一個TCP客戶端，隨機發(fā)送測試的數(shù)據(jù)給4G模塊，由4G模塊轉(zhuǎn)發(fā)給控制器，控制做出應(yīng)答，由4G模塊發(fā)送給TCP服務(wù)端，由TCP服務(wù)器轉(zhuǎn)給python編寫的TCP客戶端。

由python腳本統(tǒng)計數(shù)據(jù)收發(fā)的延時、丟包率、長期工作穩(wěn)定性等等。

之后，就是采用高低溫箱的一些環(huán)境試驗，一切都很順利。

最后的試驗是由移動網(wǎng)絡(luò)切換到電信網(wǎng)絡(luò)的測試；

當(dāng)把流量卡由移動改為電信時，出現(xiàn)了問題：

4G模塊概率性重啟，模塊重啟不外乎以下幾種情況：

1)瞬間工作電流大，電源發(fā)生了跌落，瞬間降至其工作電壓3.4V以下。

2)串入了干擾信號，使得模塊發(fā)生了復(fù)位。

3)程序有bug，發(fā)生了訪問越界，非法訪問，除零等錯誤；

試驗時的空間環(huán)境應(yīng)該比較純凈，附件也沒有什么大的電器工作，應(yīng)該不至于有干擾信號使得4G模塊復(fù)位。

雖然我并沒有選擇通過AT指令控制的4G模塊，而是選用支持二次開發(fā)的版本并做了復(fù)雜的二次開發(fā)，把所有聯(lián)網(wǎng)功能的代碼都實現(xiàn)在了模塊上。

但是，程序已經(jīng)通過了長時間的自動測試，沒有出現(xiàn)問題，而且從trace的log來看，沒有看到程序崩潰的現(xiàn)象。

于是，我聚焦到了第一個可能性上。

4G模塊的供電電路是這樣的：

4G模塊供電電路

最大電流為2A的DC-DC經(jīng)過2A的LDO輸出4.0V的電壓給4G模塊供電。

為了保證在發(fā)射信號時提供足夠的burst電容，C32特意選了比較大的電容。

難道是因為控制板上的5v到4G模塊的導(dǎo)線比較細(xì)長，導(dǎo)致5V的DC-DC給LDO供電的阻抗比較高。

不能及時給模塊供電？

那為什么移動網(wǎng)絡(luò)沒有問題，而電信網(wǎng)絡(luò)剛開始測試就碰到問題？

難道是因為電信網(wǎng)絡(luò)的信號比較差，導(dǎo)致4G模塊發(fā)射信號的功率增加，所需要的電流更大？

在我的大腦的高速運算之后，我拿出了電子工程師必備的利器-示波器。

第一步，測試4V和5V電源的紋波，將通道設(shè)置為交流耦合，幅度調(diào)整到mV級。

看到如下的波形，并沒有看到明顯會引起模塊復(fù)位的波形，所看到尖端應(yīng)該是示波器探頭所引入的干擾。

4.0V電源的紋波

第二步，利用示波器非常重要的功能-觸發(fā)功能捕捉跌落的電平。

示波器觸發(fā)功能的設(shè)置

觸發(fā)的信源設(shè)置為測試所用的通道（比如CH1）；

觸發(fā)電平調(diào)節(jié)到3.5V左右；

斜率設(shè)置為“下降沿”；

觸發(fā)方式設(shè)置為“正?！?。

啟用python的TCP客戶端，每隔幾秒向控制器發(fā)送查詢命令，使得4G模塊定時發(fā)送數(shù)據(jù)。

最后，泡上一杯小茶，慢慢等待兇手的出現(xiàn)。

不一會，果然抓到了兇手，示波器捕捉下了如下的波形，4V的電源突然發(fā)生了跌落，并且跌落至模塊工作電壓3.4V 以下，導(dǎo)致了復(fù)位。

4V電壓跌落波形

我把4V電源的儲能電容C32再一步增加，藥到病除，示波器不再捕捉到異常跌落的波形。

生活又恢復(fù)了往日的寧靜，4G模塊又開始通過電信網(wǎng)絡(luò)歡快地閃爍著通信正常的指示燈向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)，我又投身到了其它新產(chǎn)品的研發(fā)。

審核編輯：湯梓紅