Energie-Benchmark für IoT-Applikationen Mikrocontroller und BLE-Funk gemeinsam testen

Benchmark-Tests
Benchmark-Tests

Der Energiebedarf für die Funkkommunikation ist ein entscheidendes Kriterium bei der Entwicklung von batteriebetriebenen IoT-Anwendungen. Mit einem Energie-Benchmark bietet das EEMBC nun ein einheitliches Testverfahren, das Mikrocontroller und Bluetooth-Transceiver (BLE) bewertet.

Den größten Leistungsbedarf in Funksensorknoten hat die Sendestufe, während sie Daten per Funk überträgt. Für die Signalerfassung von der Sensorik und die Datenvorverarbeitung im Mikrocontroller wird im Vergleich dazu nur ein Bruchteil an Leistung benötigt. Entwickler von batteriebetriebenen oder per Energy Harvesting gespeisten Funksensorknoten setzen daher vorrangig an der Funkübertragung an, um die Gesamtenergieaufnahme zu senken und so die Batterielaufzeit zu verlängern oder gar erst einen energieautarken Betrieb zu ermöglichen. Einfache Methoden zielen auf eine Reduzierung der Sendeprozesse ab – aufwendiger sind Verfahren, die zu einer effizienteren Nutzung der Funkkommunikation und des Funkprotokolls beitragen.

Benchmark für Mikrocontroller und Funkschnittstelle

Mit dem neuen Benchmark IoTMark-BLE des EEMBC (Embedded Microprocessor Benchmark Consortium) erweitert die Industrievereinigung ihre Benchmark-Tests, wie z.B. CoreMark für die Ermittlung der Prozessorleistung und ULPBench zum Vergleich der Energieeffizienz von Low-Power-Mikrocontrollern. Der neue Benchmark mit dem Fokus auf IoT-Applikationen testet einen Mikrocontroller zusammen mit einer Bluetooth-Low-Energy-Schnittstelle (BLE) – egal ob in einem IC als SoC integriert oder als Mikrocontrollermodul mit externem BLE-Funkmodul. Für den Benchmark-Test IoTMark-BLE hat das EEMBC einen standardisierten Aufbau (Bild) entwickelt, der in einem Metallkoffer aufgebaut für die nötige Abschirmung vor externen HF-Feldern sorgt. Dadurch können die Tests in einer definierten Umgebung stattfinden, so dass die Ergebnisse der Testroutinen eine vergleichbare Aussage zur Energieaufnahme des Mikrocontrollers und des BLE-Transceivers liefern. Ziel des Benchmark-Tests ist es Vergleichswerte für die Energieeffizienz der Halbleiter-ICs (Mikrocontroller, Funk-Transceiver) und der jeweils implementierten Protokoll-Stacks zu erhalten. Der Benchmark-Test ist so ausgelegt, dass er leicht an die Mikrocontroller und Funkmodule jedes Herstellers angepasst werden kann. Auch hinsichtlich der Wahl der Testparameter und -Funktionen hat die für die Benchmark-Entwicklung zuständige Arbeitsgruppe des EEMBC auf eine einfache Handhabung für die Entwickler geachtet.

Bluetooth ist nur der Anfang

Der Benchmark IoTMark ist modular konzipiert. In der ersten Fassung als IoTMark-BLE steht die Funkkommunikation per Bluetooth Low Energy im Fokus. Andere Funkstandards, wie z.B. WiFi, 6LoWPAN und auch LPWAN-Funkverfahren, sollen künftig mit eigenen Benchmark-Varianten berücksichtigt werden. Dann will das EEMBC Entwicklern sogar Daten für einen Vergleich von Funkverfahren an die Hand geben können, um nicht nur die für ihre IoT-Applikation passenden Mikrocontroller, Transceiver und Protokoll-Stacks, sondern auch den optimal geeigneten Funkstandard auswählen zu können.