CN109541295A - 测量移动设备功耗的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于检测技术领域，提供了一种测量移动设备功耗的系统，其特征在于，包括：至少一台上位机、与每台所述上位机连接的至少一台下位机、和与每台所述下位机连接的多个传感器；每台所述上位机和与其连接的至少一台所述下位机通过串口通信进行数据传输；每台所述下位机和与其连接的多个所述传感器采用I2C通信协议进行数据传输；连接同一台所述下位机的多个所述传感器具有不同的编码地址，不同编码地址对应不同的编码信息；每个所述传感器分别连接一台所述移动设备的供电接线柱，每个所述传感器采集一台所述移动设备运行时的功耗数据。本发明通过同时测量多个移动设备的功耗数据，提高了功耗检测的效率。

Description

测量移动设备功耗的系统和方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种测量移动设备功耗的系统及方法。

背景技术

日常生活中，移动设备与用户的关系越来越紧密，保持移动设备持久的续航能力尤为重要。但是，移动设备的电池电量是非常有限的，并且移动设备的很多基础特性都比较耗电，如屏幕，GPS，传感器，唤醒机制，CPU，连网等。因此，在应用程序的测试中，测试人员比较关心应用程序的功耗问题，必须慎重检查其电量使用情况，以免电量使用过高导致移动设备耗电过多，严重影响续航能力。

目前，一种方式是通过调用操作系统底层函数获取整机的功耗；另一种方式是通过连接给移动设备充电的USB检测移动设备的USB电流，但是这两种方式都只能测试一台移动设备的功耗，测试效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种检测移动设备功耗的方法及终端设备，以提高移动设备的功耗的检测效率。

本发明实施例的第一方面提供了一种测量移动设备功耗的系统，包括：至少一台上位机、与每台所述上位机连接的至少一台下位机、和与每台所述下位机连接的多个传感器；

每台所述上位机和与其连接的至少一台所述下位机通过串口通信进行数据传输；每台所述下位机和与其连接的多个所述传感器采用I2C通信协议进行数据传输；连接同一台所述下位机的多个所述传感器具有不同的编码地址，不同编码地址对应不同的编码信息；

每个所述传感器分别连接一台所述移动设备的供电接线柱，每个所述传感器采集一台所述移动设备运行时的功耗数据；

所述下位机用于接收所述上位机发送的携带传感器的编码信息的功耗采集请求，根据所述功耗采集请求获取对应所述编码信息的所述传感器采集的功耗数据，并将所述功耗数据发送给所述上位机。

本发明实施例的第二方面提供了一种测量移动设备功耗的方法，基于权利要求1所述的系统实现，所述方法包括：

下位机接收上位机发送的携带传感器的编码信息的电流采集请求；

下位机根据所述电流采集请求获取对应所述编码信息的所述传感器采集的功耗数据，并将所述功耗数据发送给所述上位机。

在本发明实施例中，每台上位机可支持多台下位机，而一台下位机可同时与多台传感器连接，每台传感器可以采集一台移动设备的功耗数据，实现了同时对多个移动设备功耗数据进行采集，极大地提高了检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种测量移动设备功耗的系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种测量移动设备功耗的系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种对移动设备供电的供电设备的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种降压模块的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种对移动设备供电的供电设备的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种对移动设备供电的供电设备的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种测量移动设备功耗的方法的方法流程示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种测量移动设备功耗的方法的方法流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的测量移动设备功耗的系统。如图1所示，所述系统包括：至少一台上位机100、与每台所述上位机100连接的至少一台下位机200、和与每台所述下位机200连接的多个传感器300。

每个所述传感器300分别连接一台移动设备800的供电接线柱，每个所述传感器300采集一台所述移动设备800的功耗数据。

所述下位机200用于下发所述上位机100发送的携带传感器的编码信息的功耗采集请求，从而根据所述电流采集请求获取对应所述编码信息的所述传感器采集的功耗数据，并将所述功耗数据发送给所述上位机100。

其中，连接同一台下位机的多个传感器具有不同的编码地址，以区分每个传感器采集的功耗数据。当下位机接收到上位机发送的携带传感器编码信息的功耗采集请求时，根据所述功耗采集请求通过传感器采集对应移动设备的功耗数据，并将功耗数据反馈给上位机，从而实现功耗数据的采集。不同编码地址对应不同的编码信息。编码地址的编码方式与编码信息的编码方式可以相同，也可以不同。

在本发明实施例中，所述移动设备800采用其内置的电池或外部供电设备进行供电，以使得移动设备能正常运行，从而进行功耗数据的测量。

每台下位机200与其连接的多个所述传感器300采用I2C通信协议进行数据传输。传感器300的数据总线和地址总线并联在下位机200的数据总线上，并且传感器300的数据总线和地址总线合二为一，通过自实现I2C协议响应下位机的地址总线的地址切换和数据总线的数据回传。

本发明实施例中，每台上位机可支持多台下位机，而一台下位机可同时与多台传感器连接，实现了同时对多个移动设备的功耗数据的采集，极大地提高了检测效率。

可选地，所述下位机200具体用于：将所述功耗数据转换成二进制数据，并将所述二进制数据、所述传感器的编码信息、和校验码进行拼接后发送给所述上位机100。

其中，将功耗数据转换成二进制数据，在将二进制数据、传感器的编码信息和检验码拼接后发送给上位机，通过在传输的功耗数据中增加编码信息和校验码，从而能够准确区分每个移动设备的功耗，并且能够提高数据传输的准确性。

可选地，所述下位机还用于接收所述上位机发送的对每个所述传感器进行地址编码的编码请求，根据所述编码请求，对所述传感器和所述移动设备进行编码，其中，一个所述传感器对应一台所述移动设备进行一一映射的对应编码。

其中，在采集功耗数据之前，对传感器和移动设备进行一一映射的编码，从而能够准确区分每个移动设备的功耗，因而测试者能够根据每个移动设备的功耗数据进行分析。

本发明实施例，上位机100和下位机200通过串口通信，自实行串口通信协议。上位机100接收下位机200的功耗数据后将功耗数据写入数据库400。数据库400可以为与上位机100相互独立的数据库服务器中的数据库，也可以为上位机100的外部存储器或内部存储器中的数据库。当上位机200为多个的情况下，数据库400优选为与上位机100通信连接的数据库服务器中的数据库，此时，多个上位机200可同时与数据库服务器通信连接，以将功耗数据写入数据库服务器的数据库中。

在其他实施例中，所述系统还包括异步处理服务器，所述异步处理服务器从数据库中读取功耗数据，并将每个移动设备对应的功耗数据生成功耗曲线，供软件开发者等在WEB端调用展示。

下位机200可以为单片机，例如51单片机。所述传感器可以为INA219电流传感器。INA219电流传感器可以用来检测移动设备800的功耗数据，功耗数据包括电流、电压或功率(单位：瓦)。每台上位机200可支持8台下位机。

INA219电流传感器具备I2C或SMBUS兼容接口的分流器和功率监测计，监测分流器电压降和总线电源电压，转换次数和滤波选项可通过编程设定。可编程校准值与内部乘法器相结合，支持直接读取电流值。通过附加乘法寄存器可计算功率。本发明INA219电流传感器在采集电流或电压数据，以及上传电流或电压数据到单片机，采用寄存器和传感器复用的模式，INA219电流传感器自带了寄存器及乘法计算核心，INA219电流传感器采集到的电流或电压数据可以在寄存器里临时存储和计算成功率数据，避免电流或电压采集时，数据未发到上位机时的传感器占用问题，保证检测数据不丢失，提高结果的准确性。

I2C或SMBUS兼容接口具有16个可编程地址。示例性地，16个编程地址包括：1000000、1000001、1000010、1000011、1000100、1000101、1000110、1000111、1001000、1001001、1001010、1001011、1001100、1001101、1001110、和1001111。可以理解的是，每台下位机200最多可以连接16个INA219电流传感器。INA219电流传感器检测移动设备供电接线柱两端的电流、电压或功率，INA219电流传感器的数据总线和地址总线并联在单片机的数据总线上，并且INA219电流传感器的数据总线和地址总线合二为一，通过自实现I2C协议响应单片机的地址总线的地址切换和数据总线的数据回传。同一台下位机连接的16个编码地址对应有16个编码信息，编码信息的编码方式可以与编码地址相同，例如传感器的16个编程地址；此外，编码信息的编码方式也可以与编码地址不相同，例如，采用数字1至16或0至15分别对应16个编码地址。

单片机通过分时段选定INA219电流传感器，使得多个INA219电流传感器分时段传输数据，保证单片机到上位机的数据传输不中断，多INA219电流传感器的总线到单片机时分复用，和单片机到上位机可以使用单片机中不同的寄存器，利用开启单片机程序设计的流水线模式思想，电量采集速度和资源利用率最高，另外这种并联模式降低电路复杂度的同时保证了电路的稳定性。

由于移动设备通常情况下托管在机房，如果长期通过USB对内部电池供电，电池很容易因为疲劳而出现鼓包现象，严重时会出现爆炸，虽然可以通过有智能供电的hub或者智能供电模块减缓这种现象，但是无法避免电池有电流交换，最终还是无法避免电池损耗。

基于此，在上述实施例的基础上，本发明图2提供了一种利用外部供电设备对移动设备800进行供电以测量移动设备800功耗的系统，该系统能有效减少对移动设备的电池造成的损耗，并且能同时为移动设备集群供电，能很好的与同时测量移动设备集群的功耗的方案相适配。

该系统在图1所示实施例的基础上增加了供电设备500，所述供电设备500用于给多个所述移动设备800供电。

作为本发明一实施例，如图3所示，所述供电设备500包括：用于将市电转换成直流电的不间断电源(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply，UPS)510和至少一个用于降压的供电模组板502。其中，每个供电模组板502包括多个并联的降压模块。UPS510的输入端连接市电，UPS510的输出端连接所述供电模组板502的降压模块的输入端，所述供电模组板502的每个降压模块的输出端分别连接一台所述移动设备800的供电接线柱。

本发明实施例将多个并联的降压模块固定在一个板上构成供电模组板，减少电线的杂乱无章，增加了有序性，提高了整个供电电路的集成度。为了考虑散热性及经济成本，每个供电模组板包括4个或6个并联的降压模块，优选为6个。

具体地，UPS510将交流市电转换成10V至20V，例如12V的直流电源。降压模块将UPS510输出的直流电源进行可调降压，提供3.7V至5V的可调恒定电压供移动设备800使用。

示例性地，降压模块可以直接采用一个DC-DC降压芯片来实现；但是为了考虑散热以及经济性，降压模块可以采用两个并联的DC-DC降压芯片来实现。

作为本发明一实施例，图4提供了一种降压模块的具体电路。如图4所示，降压模组包括电容C1、C2、C3和C4，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8，电感L，稳压管ZD1和ZD2，三极管Q1和Q2。其中，三极管Q1为PNP三极管，三极管Q2为NPN三极管；电阻R7为可调电阻。

C1的两端并联UPS的输出端，C1的一端连接Q1的发射极、R1的一端、R2的一端和R4的一端，C1的另一端连接C2的一端、R3的一端、R5的一端、ZD2的阳极、R8的一端和C4的一端；R1的另一端连接Q1的基极和Q2的集电极；R2的另一端连接Q2的发射极、C2的另一端和R3的另一端；R4的另一端连接Q2的基极和ZD1的阴极；R5的另一端连接ZD1的阳极和R6的一端；Q1的集电极连接R6的另一端、ZD2的阴极和L的一端；L的另一端连接R7的一端、C3的一端和C4的一端；C3的另一端连接ZD1的控制端、R7的另一端和R8的另一端。

示例性地，ZD1型号为TL431，ZD2型号为IN5823，Q1型号为TIP115，Q2型号为MPSA20；C1为2200μF，C2为0.1μF，C3为0.01μF，C4为470μF；R1为1.0KΩ，R2为4.7KΩ，R3为2.2KΩ，R4为4.7KΩ，R5为10KΩ，R6为4.7KΩ，R8为51KΩ，R7可调电阻范围为0至100KΩ，图4中显示的电阻的单位为Ω(欧姆)；电感L为带磁芯的电感。

通过图4的降压模块将UPS输出的直流电源进行可调降压，提供3.7V至5V的可调恒定电压供移动设备使用，极大地提高了本发明的适配性，同时，提供了稳定的电压输出，提高了供电的稳定性。

作为本发明一实施例，如图5所示，所述供电设备500包括：UPS510、至少一个供电模组板502、和限流模组503。其中，每个供电模组板502包括多个并联的降压模块。UPS510的输入端连接市电，UPS510的输出端连接所述供电模组板502的降压模块的输入端，所述供电模组板502的每个降压模块的输出端分别连接一个限流模组503。每个所述限流模组503的输出端连接一台所述移动设备800的供电接线柱。

具体地，UPS510将交流市电转换成10V至20V，例如12V的直流电源。降压模块将UPS510输出的直流电源进行可调降压，提供3.7V至5V的可调恒定电压供移动设备800使用。限流模组503可以采用PL2700限流芯片，最高限流2.5A。

本发明实施例，通过在供电设备中增加限流模块，防止电路过载，避免了移动设备或者电路短路造成电路起火，提高了整个电路的安全性。

作为本发明又一实施例，如图6所示，所述供电设备还包括防倒流模块504，防倒流模块504并联在移动设备800的供电接线柱两端，即所述防倒流模块504与所述限流模块503的输出端并联。

由于有些移动设备会有倒流现象，因此，在供电设备中增加了防倒流模组，以提高后续电路检测的精准度。具体地，防导流模组504可以采用低阻值的二极管。示例性的，0.1欧姆的二极管。

本发明图7示出了本发明实施例提供的测量移动设备功耗的方法的实现流程，该方法流程包括步骤S701至S702。该测量移动设备功耗的方法适用于需要同时对多个移动设备的功耗进行检测的情形。该测量移动设备功耗的方法由测量移动设备功耗的装置执行，所述测量移动设备功耗的装置配置于终端设备，可由软件和/或硬件实现。终端设备可以包括图1或图2所示的下位机200。测量移动设备功耗的方法，各步骤的具体实现原理如下。

S701，下位机接收上位机发送的携带传感器的编码信息的电流采集请求。

S702，下位机根据所述电流采集请求获取对应所述编码信息的所述传感器采集的功耗数据，并将所述功耗数据发送给所述上位机。

本发明实施例的方法基于图1或图2所述系统实现，方法实施例中未详细描述之处请参见系统实施例。

可选地，如图8所示，所述方法还包括：

S703，下位机接收所述上位机发送的对每个传感器进行地址编码的编码请求；

S704，下位机根据所述编码请求，对所述传感器和所述移动设备进行编码，其中，一个所述传感器对应一台所述移动设备进行一一映射的对应编码。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测量移动设备功耗的系统，其特征在于，包括：至少一台上位机、与每台所述上位机连接的至少一台下位机、和与每台所述下位机连接的多个传感器；

每台所述上位机和与其连接的至少一台所述下位机通过串口通信进行数据传输；每台所述下位机和与其连接的多个所述传感器采用I2C通信协议进行数据传输；连接同一台所述下位机的多个所述传感器具有不同的编码地址，不同编码地址对应不同的编码信息；

每个所述传感器分别连接一台所述移动设备的供电接线柱，每个所述传感器采集一台所述移动设备运行时的功耗数据；

所述下位机用于接收所述上位机发送的携带传感器的编码信息的功耗采集请求，根据所述功耗采集请求获取对应所述编码信息的所述传感器采集的功耗数据，并将所述功耗数据发送给所述上位机。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下位机具体用于：将所述功耗数据转换成二进制数据，并将所述二进制数据、所述传感器的编码信息、和校验码进行拼接后发送给所述上位机。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述下位机还用于接收所述上位机发送的对每个所述传感器进行地址编码的编码请求，根据所述编码请求，对所述传感器和所述移动设备进行编码，其中，一个所述传感器对应一台所述移动设备进行一一映射的对应编码。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器为INA219电流传感器。

5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括供电设备，所述供电设备用于给多个所述移动设备供电。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述供电设备包括：将市电转换成直流电源的不间断电源、对所述不间断电源输出的直流电源进行降压的供电模组板；所述供电模组板包括多个并联的降压模块。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述供电设备还包括与所述降压模块的输出端连接的限流模块。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述供电设备还包括与所述移动设备的供电接线柱并联的防倒流模块。

9.一种测量移动设备功耗的方法，基于权利要求1所述的系统实现，其特征在于，所述方法包括：

下位机接收上位机发送的携带传感器的编码信息的电流采集请求；

下位机根据所述电流采集请求获取对应所述编码信息的所述传感器采集的功耗数据，并将所述功耗数据发送给所述上位机。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

下位机接收所述上位机发送的对每个传感器进行地址编码的编码请求；

下位机根据所述编码请求，对所述传感器和所述移动设备进行编码，其中，一个所述传感器对应一台所述移动设备进行一一映射的对应编码。