备注：Otii是 Qoitech 设计的一种开发工具，这个工具简化了能源消耗的测量和分析，实现了物联网设备和应用的功耗优化，并延长了电池寿命。）
去年3月，我收到了Qoitech Otii Arc电源、功耗仪和数据采集（DAQ）装置。该装置主要是想帮助硬件和软件工程师开发低功耗的产品。
我已经用 ESP8266板和树莓派4 SBC 测试完这个装置了。所以，接下来我将展示如何开始这个装置，并总体我在硬件和程序方面的经验。
需求和初始设置
该设备采用9V电源或微型USB适配器作为电源输入，电源的输出是香蕉插头。但是因为我没有带香蕉插头的电缆，所以我在eBay上买了一个，运费大约是5美元。
这种电缆非常方便，可输出到USB（母头连接器）、鳄鱼夹和钩夹。但是，正如我们即将看到的，它可能不适用于所有类型的负载，并且你可能需要自己做一个更高额定值的电缆。
你需要下载适用于Windows 10/7 64位、Mac OS Catalina或Mojave，以及Ubuntu 18.04或19.04的Otii程序。我在运行Ubuntu 18.04的笔记本电脑中安装了该程序，但操作系统大多时候都并不重要。
使用Qoitech Otii和ESP8266 ANAVI温度计电路板
我必须得找一块板来测试该解决方案，刚好ANAVI温度计在我的桌子上充当温湿度显示器，所以我选择了它。
Otii Arc（这是黑匣子的名称）将通过1根加了微型USB的电缆线为ESP8266电路板供电，并通过Ubuntu笔记本电脑上的USB 3.0端口连接和供电。
下一步，我会主要按照Qoitech网站上的快速入门指南进行操作。在Otii程序中单击“New Project”后，将显示“Project Settings”窗口。
我们可以设置主电压、过电流保护和数字I / O电压等级。第一次，我只能将主电压调到3.75V，但后来我想起我必须要额外连接一个9V的电源的才能达到4.55V。
ANAVI 温度计的电源电压应该是5V，但它仍然可以在4.55V的状态工作，即使我现在还没有使用DAQ引脚，我也将数字电压电平设置为了3.3V。
单击确定打开主窗口，并打开电源（绿色图标），然后单击记录开始查看当前的测量值。
它将会显示出一个随着时间流逝而绘制出来的电流图。你可以选择数据、放大或者缩小、保存为PDF等。
如果你对代码或硬件做了一些更改，你可以通过重复录制将其叠加来比较结果。
第一次的时候，我没有浏览“Project Settings”窗口中的所有选项卡，在这里除了电流，你还可以启用各种电压记录和UART控制台。作为参考，我使用了1.3的硬件版本和1.1.4版的固件。
嗯，我看到了 UART控制台？这看起来很有趣，所以让我们将ANAVI 温度计板的UART引脚连接到Otii Arc的DAQ连接器 Tx / Rx / GND引脚上试试。
现在，让我们看一下电流和电压图表以及串行控制台的图表。
现在的显示结果是很好的，但是将UART直接连接到计算机并在终端中访问它会变得更好吗？答案是否定的。
因为控制台和图表可以同步，所以如果你能看到当前的峰值，你就可以轻松突出它。并且还可以突出显示Arc UART串行控制台中的对应行。挺整齐的。
现在，如果我们看一下图表，可以看到左侧的最小电流非常低，并且有很多尖峰，对应于“正在尝试MQTT连接的消息…”。这意味着芯片正在尝试通过WiFi发送数据，尖峰下降则表示正在读取传感器数据。这意味着，当电路板理论上处于“空闲”状态时，电流消耗很高，但不知何故，在该状态下电流和功耗要高得多。我猜想在传输过程中有一些对睡眠函数的调用，而主循环中根本没有睡眠。
这意味着芯片试图通过WiFi发送数据，当读取传感器数据时出现峰值。这意味着当板处于理论“空闲”状态时，当前的抽吸值是很高的。但不知为何，在这种状态下的电流和功耗却要高很多。我猜测只有在传输期间才能对睡眠函数进行一些调用，而在主循环中根本就没有睡眠函数。
注意：ANAVI温度计的设计主要是为了使用USB电源运行，因此功耗并不是很重要。但是作为一项如此有趣的练习，我还是尝试使电路板进入了约10秒钟的深度睡眠状态。
因此，我们将相关代码添加到了Arduino Sketch中：
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2 3 4 5 6 // Press and hold the button to reset to factory defaults factoryReset(); // Enter ESP8266 deep sleep mode for 10 seconds ESP.deepSleep(10e6); } |
想要在Arduino Sketch中查看详情的话。ESP8266深度睡眠要么需要用户操作（按RESET按钮），要么需要将RESET引脚连接到ESP8266芯片的GPIO16 / WAKE引脚上。因此，我使用RESET作为ESP8266MOD（aka ESP12-F）模块上的引脚1和GPIO16引脚4来执行了此操作。
如果你仔细看一下PCB，或者更简单一点，直接打开原理图。你会发现GPIO16也通过R1电阻连接到D1 LED上。我首先看错了原理图，把R1去掉了，但其实这是没有必要的。相反，我需要在sketch中注释掉所有对pinAlarm引用的GPIO16代码：
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// const int pinAlarm = 16; ... //pinMode(pinAlarm, OUTPUT); ... |
现在，我们可以构建程序，并将其烧录到板上了。我认为不能通过Otii Arc进行此操作，因此我是通过USB转TTL来烧写的。对于使用开发板开发实际产品的人来说，企业版才是正确的解决方案。企业版的Otii程序允许编写脚本，从而使所有内容都可以自动化。例如更改程序、保存可以触发构建的代码、切换到Flash实用程序、切换到Otii Arc并自动开始测量等。不过，这些并不在本评测的范围之内，有关Jenkins集成的信息请参见Qoitech网站。
附带说明：烧录ANAVI板说明中的步骤之一是“按住ANAVI温度计上的RESET按钮，将5V电源插入ANAVI温度计的插孔中（不松开RESET按钮）”。记住你需要按住开发板的复位按钮，然后插入Micro USB电缆，虽然这样并不是很方便。不过，Otii软件让这个操作变得简单了，你只需用一只手按下按钮，然后用另一只手单击Otii程序中的开机图标就可以了。
现在让我们运行该程序，大约等两分钟，我们就可以比较结果了。
旧代码为绿色，新代码为红色。使用我们的新代码，开发板即将启动，读取传感器并进入深度睡眠模式大约需要10秒钟，然后就重新启动。
只通过查看图表来检查总体功耗其实并不容易，但是我们可以选择一个周期区间，然后点击右上角。这时，我们会发现第二次运行时使用的能量少了很多。
第一次运行耗电量为9.90mwh，我们的“优化”软件耗电仅为7.94mwh。如果真的有人想使用ANAVI板作为电池供电的WiFi温度计，可能就会直接跳过MQTT连接重试了(失败后进入深度睡眠)。并且由于应用程序的不同，两次测量之间进入深度睡眠的时间会更长。显示屏可能也得换，或者由电子墨水显示屏代替。
在Linux SBC上使用Otii Arc：树莓派4
到目前为止，上面的评测是让我最深刻深刻的。但如果我们使用一些更耗电的东西，例如Linux SBC，也就是树莓派4 SBC，又会怎么样呢？我想试试
我下载了Raspbian Buster Lite并将其烧写到了MicroSD卡上，并在/ boot中创建了一个空的ssh文件以启用OpenSSH。在后面我们会看到为什么需要它。
第一次的时候，我模拟了4.55V / 3A电源，但是树莓派板对电压的适应并不好：
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1 |
21520 - [ 14.247822] Under-voltage detected! (0x00050005) |
因此，我就隐约想起了该设备支持的是高达5V的电压，诀窍是在“电流”选项卡中禁用“Auto range”。
我简要说明一下“Auto range”的含义：
勾选此框时，如果电流介于0mA和19mA之间，则使用更高的测量精度间隔。但是，当Arc由直流插头供电，且USB模式下的电压高于3.75V和4.55V时，Arc将无法在此范围内保持恒定电压。当勾选此框时，如果电流在0mA和19mA之间，则使用更高的测量精度间隔。
这其实对我们来说不是问题，因为树莓4不会只消耗那么少电流的。我想指出的是，我们可以通过在Otti Arc和DUT之间插入另一个电源，从而可以使用具有更高输入电压的板子。
我们从Otii程序中启动板子看看，然后…
成功了！大家需要注意，示用户名显示和密码提示都是没有的，所以我只输入了这些。因为之前有人问过，所以我提醒一下大家。这是因为串行控制台仅在收到CRLF后才能显示行。
下一步是在运行基准测试之前下载sbc-bench.sh脚本，但是Otii中的串行控制台似乎并不支持长命令，因此我通过SSH连接、下载，并安装了依赖项：
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wget https://raw.githubusercontent.com/ThomasKaiser/sbc-bench/master/sbc-bench.sh chmod +x sbc-bench.sh sudo apt update sudo apt install git |
让我们回到Otii程序中运行实际命令：
请注意，在进行操作之前，我们需要输入管理员密码。在测试运行时，我们可以单击日志上的任意位置以匹配图表上的相关部分。需要注意，在Linux终端，该脚本的内容为“Executing tinybench”。在运行测试前，需要花费较长的一段时间，然后才能“完成”。执行完测试后，在Arc UART终端，只有一次性“完成”时，被写入脚本（用CRLF编写的）才会显示整行。因此理想情况下，必须修改脚本才能逐行显示出每个步骤，除非Otii程序中有我遗漏的选项。
当脚本执行时，我们可以看到很多有关欠压检测的消息。但是从电压表来看，电压几乎永远不会下降到5V以下，而且在执行时确实也很小。其实，我之前有过一些相关的经验，几年前我曾用自己的DIY功率测量板和PC连接的万用表一起测量S812和RK3288 TX盒的功耗，而当时我就发现“电缆电阻”是问题之一。
事实证明，香蕉插头电缆的电阻为0.33欧姆，在最大电流消耗为1.27A时对应于电缆另一端的0.42V压降，并且这不包括Micro USB电缆的电阻。这就是为什么我说在某些情况下，人们可能不得不用质量更好的电线和较短的长度来制作自己的电缆，以降低电阻。
我们看一下上面的图表，可以看到一个测试已经完成（pi@raspberrypi: ~$ in the serial console），电流下降大约需要一分钟的时间。在SSH控制台中检查htop显示的7-zip时则仍在运行，所以也许我只是在最新版本的sbc-bench.sh脚本中发现了一个错误，该脚本可能又运行了7-zip。
总而言之，Otii Arc可以与Arm Linux SBC或更多耗电的设备（如手机）一起使用，但是必须要注意更多的细节（如电源线的电阻）以及对Otii终端的改进（即，串行控制台/Ark UART），这样才能更好的实现。不过，这些可能都不是Qoitech客户们需要的主要目标应用程序。
我还注意到Otii软件中有一些错误，比如：有时光标会显示在错误的位置上（例如：单击x时，光标显示在x – 200上）。又或者顶部菜单的下拉列表会出现在笔记本电脑的第二屏显示屏上。不过，重新启动程序是可以解决这些小问题的，而且可能会修复一些出现过的错误程序。
Qoitech Otii企业功能
到目前为止，我在此评测中，都只使用了Qoitech Otii 标准版本的相关功能。其实，企业版中还有一些额外的功能，这些功能是需要额外付费的，例如Battery Profiling或Scripting。我的设备配有免费使用2周的许可证激活密钥，我想购买该工具的所有人应该都能得到这个试用版。
由于时间限制，我无法详细研究这些功能。但基本上，我提供的这些应该可以让你模拟具有各种参数的电池，并编写Lua脚本来自动化测试了。
先试后买？对，可以先试后买！
如果你对“让电池寿命再创新高”感兴趣，但预算又有限的话。建议你在花费不超过500美元的前提下，可以自己试试。这应该是很容易做到的，因为Otii程序是免费下载的，而且该公司还在Github上推送了两个示例项目，你可以在使用数据和程序功能之前将其导入。
Qoitech的这个解决方案：真的使得共享数据容易多了。这其实是一个很不错的优点，最初我倒是没有想到的。如果你的公司在世界各地都有办事处，或者你需要在家工作，那么这真的是个很棒的功能。
结论
这些年来，我进行过许多评测。当发现一些优质产品时，我就会很开心。Qoitech Otii就是这些优质产品的其中一个。如果你需要开发电池供电的产品，它可以为你节省大量的时间，并在数小时内收回成本。标准版的Qoitech Otii Arc现在可以在各个分销商处购买到，比如在矽速科技（Seeed Studio）上就有卖，价格是575美元。而如果你想要企业版的价格，那么则需要与该公司联系。你也可以在公司网站上找到更多的详细信息。
文章翻译者：Nicholas，技术支持工程师、瑞科慧联（RAK）高级工程师，深耕嵌入式开发技术、物联网行业多年，拥有丰富的行业经验和新颖独到的眼光！