用功耗数据说话：三款 LoRa 模块在 Meshtastic 中的真实表现

感谢作者 Yuri

在此，特别感谢 Meshtastic 中国社区的资深成员 Yuri Su，他为本文的内容贡献了重要数据、缜密结论和宝贵的测试结果。这篇文章是在他原始稿件的基础上进行扩展而成，所有的数据都来源于他耐心且细致的测试。作为社区投稿的常客，Yuri 多次为大家分享了许多实用经验，他的支持和努力推动了 Meshtastic 项目在中国的发展。一言蔽之，没有 Yuri，就没有这篇文章。

为了保证透明性和还原作者原意，原始投稿已被折叠至文章末尾，欢迎有兴趣的朋友点击展开查看。

在 Meshtastic 项目中，功耗是一个关键的设计因素，尤其是当设备需要长时间独立运行时。Meshtastic 作为一个基于 LoRa 技术的开源无线 mesh 通信系统，其设备常常部署在户外、天台楼顶或偏远地区，依赖电池和太阳能供电。因此，测试不同射频模块的功耗表现，对于优化设备的电池续航能力和提升系统的能效至关重要。

首先，功耗对于太阳能节点的功率预估非常重要。在 Meshtastic 的应用场景中，通过测试不同 LoRa 模块的功耗数据，我们可以准确地计算所需的电池容量和太阳能板的功率。例如，如果一个射频模块在接收模式下的功耗较高，那么为确保设备能在没有阳光时持续运行，就需要配置更大的电池容量和更高功率的太阳能板。反之，如果模块在空闲状态下的功耗较低，那么所需的电池容量和太阳能面板的功率要求则会减少，从而降低成本并延长设备的工作时间。

其次，功耗与信号强度、价格之间的平衡是 Meshtastic 设备设计中的另一个重要考虑因素。Meshtastic 的核心目标是实现长距离、低功耗的无线通信，但这并不意味着功耗越低越好。在一些应用场景中，设备可能需要在更远的距离内稳定通信，这就要求射频模块具备更高的发射功率，从而导致更高的功耗。因此，我们必须在功耗、通信距离和成本之间做出权衡。

此外，Meshtastic 的设备通常处于低功耗待机状态，只有在接收到广播包时才会激活并进行数据传输。因此，了解不同模块在接收状态下的功耗非常重要，因为这直接影响到设备在大部分时间内的能耗。

本次测试将重点比较三款国内市场常见的 LoRa 射频模块——硅传 SX1268、亿佰特 E22 400MM22S 和 E22 400M22S，分析它们在 Meshtastic 配置下的功耗差异。

我们将测试它们在不同工作模式下的发射电流、接收电流和平均电流，以便为 Meshtastic 用户提供更准确的电池容量、太阳能供电和设备续航的参考数据。此外，这些测试结果还将有助于我们根据具体需求选择最合适的射频模块，既保证通信质量，又最大限度地提高设备的能效。

测试环境

每个 LoRa 射频模块都与一个 Pro Micro nRF52840 开发板相连接，这三个开发板均为相同型号，确保硬件一致性。ProMicro nRF52840 是一款基于 nRF52840 微控制器的开发板，支持低功耗蓝牙（BLE），适合作为 Meshtastic 节点的主控设备。在测试过程中，这些开发板均运行相同的 Meshtastic 固件，并且保持完全相同的配置。

为了进一步模拟实际的 Meshtastic 应用场景，我们采用了以下具体设置：

• 广播间隔：设置为 60 秒，模拟正常的低频信息广播模式。
• 区域（REGION）：CN 中国
• 发送模式：LongFast

为了模拟真实的硬件运行状态，每个 LoRa 模块都连接了相应的天线。硅传 SX1268 使用了原装的弹簧天线，而亿佰特的两款模块则配备了它们自带的外部天线。

此外，测试设备在接收状态下运行时间较长，仅在广播间隔触发时进入发射状态，以符合 Meshtastic 节点的实际工作模式。实际情况中，广播间隔为 10800 秒，因此大多数时间模块都处于接收状态。

为了验证配置和获取实时工作状态，使用串口命令行输出了 Meshtastic 的详细运行参数。以下是部分关键输出内容，展示了射频模块的初始化、频率设置以及工作模式：

Radio freq=478.875, config.lora.frequency_offset=0.000
Set radio: region=CN, name=LongFast, config=0, ch=35, power=19
myRegion->freqStart -> myRegion->freqEnd: 470.000000 -> 510.000000 (40.000000 MHz)
numChannels: 160 x 250.000kHz
channel_num: 36
frequency: 478.875000
Slot time: 77 msec
Set radio: final power level=19
SX126x init result 0
Frequency set to 478.875000
Bandwidth set to 250.000000
Power output set to 19
Current limit set to 140.000000
Current limit set result 0
Set DIO2 as RF switch, result: 0
Use MCU pin 17 as RXEN and pin -1 as TXEN to control RF switching
Set RX gain to boosted mode; result: 0
SX1268 init success
LoRA bitrate = 118.394310 bytes / sec

测试结果

在本次测试中，我们对三款 LoRa 射频模块进行了全面的功耗评估，分别是硅传 SX1268、亿佰特 E22 400MM22S 和亿佰特 E22 400M22S。这三款模块代表了市场上广泛使用的 LoRa 射频模块，并且在 Meshtastic 中国社区里中也有着较为广泛的应用。

• 硅传 SX1268：该模块使用了外部天线，在测试时采用了硅传的弹簧天线。由于该模块的发射功率和接收灵敏度相对较高，我们预计其功耗会偏大。
• 亿佰特 E22 400MM22S：该模块使用了原装天线。
• 亿佰特 E22 400M22S：该模块也使用了原装天线，并且同样配备了温补晶振（TCXO）。在理论上，配备温补晶振的模块功耗应该较大，但我们在测试中观察到，它的功耗却比预期的要低。

在测试过程中，每个模块都通过 ProMicro 52840 开发板进行驱动，并且这三款开发板均为同款，确保了测试的公平性与准确性。每款模块的测试环境、配置参数以及天线选择都保持一致，保证了测试结果的可比性。

我们使用微功耗分析仪测量了三款模块在不同工作状态下的功耗，结果如下表所示：

硅传 SX1268 功耗

亿佰特（Ebyte）E22 400MM22S 功耗

亿佰特（Ebyte）E22 400M22S 功耗

分析

发射电流

从表格中可以看出，三款模块在最大发射电流时的表现差异较大。硅传 SX1268 的发射电流最大，达到了 130mA，而亿佰特 E22 400MM22S 则相对较小，为 106mA，亿佰特 E22 400M22S 则为 139mA。尽管亿佰特 E22 400M22S 配备了温补晶振，但其发射电流并未如预期那样更高，反而较低。

接收电流

硅传 SX1268 在接收模式下的功耗最高，达到 14.74mA。亿佰特 E22 400MM22S 和 E22 400M22S 的接收电流分别为 11.60mA 和 8.12mA，其中 E22 400M22S 的接收电流最低，显示其在低功耗接收状态下的表现较为优越。

平均电流和 24 小时耗电量

硅传 SX1268 的平均电流为 16.18mA，24小时的耗电量为 388mAh，表现为较高的功耗。亿佰特 E22 400MM22S 的平均电流为 12.76mA，24小时耗电量为 306mAh，稍低于硅传 SX1268。然而，亿佰特 E22 400M22S 的表现最为节能，平均电流仅为 9.79mA，24小时的耗电量为 235mAh，显示出其优越的低功耗特性。

结果总结

在最大发射电流方面，E22 400M22S 的表现虽然与硅传 SX1268 类似，但由于其更低的接收电流和较低的平均电流，整体功耗较低。

虽然 E22 400MM22S 配备了温补晶振，但在实际测试中其功耗表现并不如预期那样显著增加，反而显示出它的功耗控制较为高效。

综合来看，亿佰特 E22 400M22S 是功耗最小的模块，其在待机状态下的电流消耗远低于其他两款模块，非常适合需要长时间运行且依赖太阳能供电的场景。

实际场景

根据以上测试结果，我们可以推算出所需的电池容量和太阳能板的功率需求。假设每个设备每小时广播一次包，且根据测试数据进行计算。

24小时电池需求

在本次测试中，我们设置的广播间隔为 60 秒，这个间隔时间相对较短，且比一般 Meshtastic 中国社区群友常见的设置频率要高。社区中的许多用户选择的广播间隔通常会更长一些，比如 5 分钟、10 分钟，甚至是更长，这意味着实际应用中的功耗可能会低于我们的测试数据。因此，在估算电池需求时，我们需要根据具体的广播间隔以及实际的使用场景进行调整。

以 硅传 SX1268 为例，通过测试得知，每天的耗电量为 388mAh。如果你的设备设置的广播间隔较长，或者设备处于较长时间的接收状态，那么电池的实际耗电量将会比测试结果低。但如果广播间隔较短或设备频繁发射数据，则电池消耗将会增加。在这种情况下，建议将计算值的 3 倍作为电池容量的实际需求，以确保设备能够在没有阳光或者环境不佳的情况下持续稳定运行。

例如，如果每天的耗电量为 388mAh，那么为了应对环境变化和确保设备能够在较长时间内正常工作，建议电池容量为 388mAh × 3 = 1164mAh。这一容量考虑到了可能的实际功耗波动以及环境因素的影响，如天气变化或太阳能充电效率的不稳定，能够为设备的续航提供更大的保障。

太阳能板所需功率估算

假设阴天持续 3 天，所需电池容量为 1164mAh × 3 = 3492mAh。若太阳能板能够在 5 小时内充满电池，那么所需太阳能板功率为：3492mAh / 5 = 698mA。按 5V 电压计算，太阳能板功率为：698mA × 5V = 3.49W。这样可以确保设备在长时间无阳光的环境中也能稳定运行。

这也为我们提供了选择太阳能板的初步依据，确保设备即便在较长时间内处于低光照环境下，仍能维持良好的工作状态。

Start meshradio init

Radio freq=478.875, config.lora.frequency_offset=0.000

Set radio: region=CN, name=LongFast, config=0, ch=35, power=19

myRegion->freqStart -> myRegion->freqEnd: 470.000000 -> 510.000000 (40.000000 MHz)

numChannels: 160 x 250.000kHz

channel_num: 36

frequency: 478.875000

Slot time: 77 msec

Set radio: final power level=19

SX126x init result 0

Frequency set to 478.875000

Bandwidth set to 250.000000

Power output set to 19

Current limit set to 140.000000

Current limit set result 0

Set DIO2 as RF switch, result: 0

Use MCU pin 17 as RXEN and pin -1 as TXEN to control RF switching

Set RX gain to boosted mode; result: 0

SX1268 init success

LoRA bitrate = 118.394310 bytes / sec