2015年、我报告了 EnergyTrace 在测量的功率水平突然下降时产生误导性电源跟踪的问题。 当时我认为这是一个 CCS 错误、因此在 CCS 论坛中报告了该错误[1]。
再次研究后、结果发现原因不在 CCS 本身中、而是它使用的仿真器驱动程序(MSPDS 和 XDS emupack)[2]。 这已通过直接使用独立于 CCS 的 MSPDS 驱动程序在独立 Energytrace 工具中重现问题得到确认。
在检查开源 MSPDS 驱动程序并发现导致误导性输出的错误后、我将在这里报告它。
本质上、使用的滤波算法会输出正确的电流值、但会将其与错误的时间戳相关联。 对于高功率情况、这表示为不可察觉的相移。 但是、当功率水平突然下降时、高读数会"保持"相当长的时间；可能长达1秒。
为了演示此问题、我根据开源包 v3.13.000.001定制了 MSPDS 驱动程序。 这包括额外的仪表代码、用于在同一输入数据上运行两个 Energytrace 数据处理器、并将每个处理器的结果保存为单独的 CSV 文件。 使用此功能、我捕获了原始处理算法的输出以及我修改过的版本、以生成更精确的输出。
下面的走线显示了一个 MSP430G2固件的捕捉、此固件在 LPM3中以0.5Hz 的频率使一个 LED 闪烁。 硬件和固件已配置为在 LED 熄灭时尽可能降低功耗。 这样做会使误差明显得多。
以下是原始 EnergyTrace 处理代码报告的跟踪：
此图表应显示0.5Hz 的方波、但当电流测量值下降到接近零时、电流测量值会"卡住"较高的水平。
所发生的情况是、滤波器算法等待从直流/直流转换器收集足够的脉冲、然后再对其求平均值。 因此、它会使用它计算的最后一个电流值保留输出记录。 当它最终计算一个新的当前值时、它应该应用的时间戳已经用之前的当前值报告。
如果平均值计算是在固定的时间长度内执行的、但它是在设定数量的直流/直流转换器脉冲上执行的、则这是不明显的。 在极低的功率水平下、平均周期可以覆盖多达1秒。 这就是为什么这些脉冲的后沿扩展到如此程度的原因。
另请注意、在处理足够的输入数据以计算实际值之前、初始电流报告为零。 因此、当测量以低功耗开始时、CCS 通常显示最小功率/电流为零。
以下是我的更新版本的输出：
该版本的算法会缓冲记录、直到计算出相关的电流值。 过滤算法与原始算法完全相同、但当前值通过实际用于计算它们的记录的时间戳进行报告。
您可以看到、由于使用了重滤波、仍然存在一些微小的误差、但修改后的版本更接近真正的电流测量。 它还正确报告初始记录的非零电流。
很明显、这表明问题不是 EnergyTrace 方法中的基本不准确性或所用滤波方法的限制。 相反、它是滤波方法实现中的一个错误。
理想情况下、TI 会在 MSPDS 和 XDS emupack 中修复此问题、因为前者仅为开源。
此外、我认为在驱动器中有一个"原始输出"选项会更好。 这将向应用报告直流/直流脉冲计数、并提供获取能量和电流所需的校准表。 这样、应用程序就能够根据使用情况尽可能多或少地进行滤波。
[1] CCS 论坛中的原始报告： https://e2e.ti.com/support/development_tools/code_composer_studio/f/81/p/448872/1621699#1621699
[2]包含更新信息的最近主题： https://e2e.ti.com/support/development_tools/code_composer_studio/f/81/t/717330
