Fnirsi新品：FNB48 USB测试仪

前段时间，网上出现了关于Fnirsi这家年轻但发展迅速的公司推出新款USB测试仪FNB48的消息。我觉得这款产品挺有意思，便下单买来评测；此外，我也很好奇它和其他测试仪相比表现如何，比如价格相当不便宜的YZXstudio ZY1276。


标题里标的是30美元，不过刚开卖时售价是21.6美元，所以各种促销活动时很可能还会有这个价格。先说结论，我觉得这个定价相当合理，不过还是进入正题吧。

包装是RuiDeng风格：一个小泡沫盒，里面装着防静电袋和测试仪，整套重量106 g。包装背面有一个二维码，链接到软件的下载页面。


测试仪还配有一个带窗口的独立铁盒。我在使用过程中注意到一个奇怪的地方：较老版本的盒子上有厂商标志，新版却没有。无论如何，这种小盒子很实用，也能提高安全性，毕竟测试仪本身的外壳只能算是聊胜于无。


做工挺精致，在我看来明显比我之前用过的那款好。


技术参数。完整说明书介绍了所有工作模式，可通过链接查看。


顶部是一块大屏幕，几乎占据了整个上半部分；底部标有输入/输出接口和控制部件。上半部分是亚克力，下半部分是玻纤板。
正面是USB-A插头，底端有USB-C和microUSB输入接口、USB-C输出接口，以及PD控制开关。
背面是USB-A插座；顶端则有“back”按钮、带按压功能的“摇杆”模式切换开关、预留的蓝牙开关位置（实际没有安装），以及用于连接电脑的microUSB接口。


照片里的控制部件标注不太清楚，厂商的渲染图上看得更明白。


商品页面上有一张对比表，可以看出目前FNB48是Fnirsi测试仪产品线中配置最高的型号。

型号编号的逻辑不太好理解：FNB和FNC的区别很清楚，B代表“普通”USB，C代表USB-C；可FNC型号的第一位数字却完全不按套路来……


这款测试仪确实很大，和其他型号对比一下：
左边是YZXstudio的ZY1276和Power-Z生产的FL001T。
右边是Fnirsi的FNC88和RuiDeng的TC66。

根据我的使用经验，最常用、最顺手的是ZY1276和TC66。FL001T虽然精度高，但操作相当繁琐；FNC88的机械强度明显差一些，用起来也没那么方便。


测试仪的尺寸。


拆开测试仪非常简单：顶部四颗螺丝，底部四颗；上面的螺丝较长，下面的较短。让我挺意外的是，厂商还附送了一颗备用螺丝。另外要指出的是，拧入螺丝的螺纹柱固定得非常松。

和大多数这类测试仪一样，外壳两侧是敞开的，不太理想。不过公平地说，我只在100MHz推出的定制测试仪上见过完全封闭的外壳。


第二个让我颇感意外的地方，是顶部采用了双层结构，由两片亚克力板组成，上层较薄，下层较厚。更让人意外的是，两片板上都印有标识；理论上只用一片也行，但螺丝太长，没法把它正常固定好。
考虑到屏幕尺寸，这款测试仪的长度已经压到最短了，可以看到接口几乎紧贴着屏幕。
底部同时也是蓝牙适配器电路板，不过蓝牙模块并没有焊接上去。


这种设计并不新鲜，我在ZY1276测试仪上见过完全相同的结构，而且那款产品最初也没有焊接蓝牙模块。不过除了蓝牙功能，那块电路板还可以让测试仪使用电池供电，并预留了充电电路元件。


拆开时，我不知为何以为里面会有更多元件。元件布局比较疏松，焊接质量一般，有些地方只能给个及格分；不过后者主要是指焊接不够整齐。


1. 微控制器、电流检测分流电阻（串接在电源线上）和专用ADC INA226、电源稳压器。
2. 容量为16 MB的闪存W25Q128JVSQ、两只负载电阻（推测），阻值均为18 Ω，以及一颗Power Delivery芯片。

标称电流最高可达6.5 A，分流电阻阻值为10 mΩ，因此满负载时其功耗为0.422 W，完全可以接受。
值得一提的是，电路板上有两个焊盘Vout和GND，推测可以用来绕过USB插座连接负载。




功能介绍。
在介绍工作模式之前，先简单说说操作上的一些细节。
这款测试仪有一个左右拨动的摇杆式开关，兼作按键，另外还有一个独立按键。操作方式如下：
1. Back键：取消或返回上一级菜单；长按可关闭背光。
2. 摇杆开关按键：支持短按和长按。短按可启动选中的模式，或在示波器模式下开始/暂停；长按可切换模式，例如切换示波器模式。
3. 左右拨动。也支持短按和长按：短按可切换显示模式或在菜单中导航，长按则可调用当前工作模式下的附加功能。


1. 开机时会显示厂商Logo。
2、3. 第一种模式，就是普通的电压、电流、功率表，还可以选择显示位数。
4. 长按“左”键可打开设置菜单。
5-9. 设置项很多，但大部分只是开关选项，也有一些可调参数，例如屏幕亮度、背光关闭时间、电流阈值和记录模式。


第二个界面。测量电压和电流、计算功率，还能测量测试仪内部温度，以及电流、电压、功率的最小值和最大值，还有容量（Ah）和能量（Wh）。
短按摇杆开关，会弹出清零最小值/最大值计数器的提示。
长按左键——存储单元（共10个），用于记录容量（Ah）和能量（Wh）。

长按右键——这是个相当有意思的模式，不过操作稍微复杂一些。据我理解，它可以测量充电宝电池的容量，需要设置电池电压和转换器效率。但在我看来，这个功能过于复杂，而且还需要知道转换效率，而这并不是随时都能查到的。
Ah和Wh计数器的读数会根据输出电压（3.7-5、3.7-12等）以及转换效率而变化。


出于好奇，我测试了一下充电宝容量测量模式。
1. 接入约0.5 A的负载，记录时间设为30分钟——在设置中通过Energy REC time设置。
2. 30分钟后，测得5 V输出下的容量为0.255 Ah，换算值为0.311 Ah。

这里我有点没弄明白，按计算应该是0.255×1.35（3.7-5.0转换）×1.1（90%效率）=0.378 Ah。
为什么结果是0.311而不是0.378，我实在想不通。0.311和0.255之间相差1.22倍，既不像3.7-5的转换比例，也不像90%的效率。这个模式确实挺有意思，我会继续研究。

后来我试着把效率设为100%，换算3.7-5就正常了。看来效率的计算方式有问题，或者说方向弄反了。现在是5/3.7=1.35，然后1.35×0.9=1.22，但正确的算法应该是1.35/0.9。



第三个界面。显示的基本测量项目和前面相同，不过这里可以查看快充协议、当前模式以及数据线上的电压。
长按右键——自动检测支持的协议，也可以直接对协议进行控制。

这个功能实现得很方便，响应也很快，但有时也会像其他设备一样，无法与所有电源适配器正常配合。原因是有些电源适配器可能会把电压降得太低，导致测试仪直接关机。这种情况下，最好通过PC接口给它供电。不过我注意到，这款测试仪出现这种情况的频率比其他测试仪低。


长按右键——检测PD线缆的能力、测试Dash线缆，还可以通过软件模拟DASH和Apple 2.4 A。

在PD listener模式下，不知为何会向电源适配器发送关闭PD的命令，导致电压降为零。为了拍照，我只好改用独立电源供电。
PD E-marker功能正常，能正确识别线缆的最大电流、速率能力以及长度。


完整显示效果配合gen2线缆应该是这样的。有意思的是，我的线缆显示的电压上限为50 V。以前我没想到，限制因素不仅可能是最大电流，也可能是电压。


我没有Dash线缆。按照开发者的设计，它应该会像这张图里这样被识别。


1. 快速充电协议支持自动识别示例。
2. 尝试通过软件模拟DASH，但要么它无法模拟，要么是我操作有误，总之我的主力测试仪认为不支持。


第四个屏幕。
这是最有意思的模式之一，本质上是模拟示波器，一共有四种选项，长按切换按钮即可切换。

1-4. 测量电流和电压，扫描速度为每格0.1到5秒。
5-6. 测量数据线上的电压，扫描速度同样为每格0.1到5秒。

短按切换按钮可暂停曲线，方便拍照。


这个就可以说是示波器模式了，用来测量电源输出端的纹波幅度。
1、2. 扫描频率可从每格3.1到200 µs调整。举例来说，我测量纹波时通常使用5 µs/格。
3. 同步模式为自动，基本上工作正常，不过偶尔会不稳定。顶部会显示脉冲频率，但有时显示为0，有时则是乱七八糟的数值，所以我不会太相信它的精度。
4-6. 这是我的USB集线器输出端在3.1、10和20 µs扫描设置下的波形示例。右下角会显示测得的纹波幅度，方便查看。

我觉得相当不错。我的测试仪以前就能测量电流、电压和数据线状态，但没有这样的示波器模式，用来快速诊断完全够用。


最奇怪的模式是离线记录仪。我对它的理解是：把测试仪接到电源上，再把负载接到测试仪上，它就会把电流和电压值写入内存，之后生成一条拉伸后的波形。

1. 初始状态下，记录功能关闭，顶部显示Mem no。
2. 短按切换按钮，会提示是否清除记录。
3. 要启用记录功能，需要进入设置，打开Curve REC time模式，准确地说，是设置记录时长。
4. 可选时长为30分钟到9小时，相应的采样间隔从每秒1次到每秒3次。前一种情况下会记录1800个数据点，最长时长下则最多记录10800个。我猜它就是无法做到每秒记录超过1次。
5. 旁边还可以开启能量测量记录，但这和示波器无关。
6. 启用记录功能后，顶部显示Mem 0.5H，但之后什么也没发生。我试过断开再接上负载、重启测试仪，但屏幕上始终只有方格……


说明里有这个模式的照片，但怎么才能显示出来，还是个谜。


后来我完全是偶然发现了如何记录，以及在哪里开启记录。
1、2. 在测量电流、电压和容量的窗口底部有两个指示器，照片里两者都显示0.5。上面的指示器表示曲线记录，下面的表示记录流经测试仪的能量。短按切换按钮即可开始记录曲线。
3. 顶部还有一个进度条，会逐渐减少；降到0%时，底部表示曲线记录时间的上方指示器就会熄灭。
4. 之后进入已记录曲线的显示模式，就能看到这半小时内发生了什么。这里似乎原本设计了类似切换扫描时间那样“拉伸”曲线的功能，但实际操作时，屏幕边缘会提示超出限制，画面却没有任何变化。
5. 如有需要，可以随时中断记录，当然，最后只能得到一小段曲线。
6. 如果在设置中把时长限制从半小时改为一小时，右下角相应的小窗口就会显示1.0。


测试过程中，我想起自己还打算更新软件，结果发现已经有0.6版了，而我装的是0.5版。根据说明，新版本增加了PE+1.1和PE+2.0识别模式。
来测试一下。首先显示支持MTK-PE。

刷机过程很简单，下载这里的压缩包，里面有刷机程序和固件。
解压后，建议把可能出现的乱码文件名改成正常名称，以免出问题。
启动程序。
按住测试仪上的切换按钮，然后将它连接到电脑的USB接口。 如果遇到问题，可以先直接连接设备，让电脑识别并安装驱动。
之后，测试仪屏幕上会显示引导程序版本。
在软件中选择下载好的固件，然后点击“开始”。
测试仪屏幕会显示固件下载进度，当然最好不要中断。
固件已成功更新，版本为0.6。


我用两台电源和两个转换器做了测试，结果当然各不相同，不过可以看出，PE+不仅出现了，而且相应的转换器也会显示它。


第五个屏幕。
测量线缆电阻。这里没什么新东西，原理也非常简单：先将带负载的测试仪直接接到电源输出端，然后按下开关，测试仪会把读数记录为基准值。
关闭测试仪，再通过线缆连接，便能看到测得的压降和线缆电阻。


测试仪的一个“小亮点”是内置了陀螺仪，因此屏幕上的图像方向会随测试仪的摆放方向而变化。
1、2. 在仅测量电压、电流和功率的模式下，图像可以旋转90、180和270度。
3、4. 由于屏幕是长方形的，其他模式下图像只能旋转180度。

总的来说，这个功能运行得不错，不过有时用不习惯反而会觉得碍事；需要时可以在菜单中关闭。


另外还发现了一个有点特别、但可能很实用的功能：模拟Power Delivery模式。
1、2. 可以选择2到60 W的最大功率，还会列出输出电压以及换算出的对应电流值。
3. 我把测试仪接到一台输出电压最高为12 V的QC电源上，测试仪输出端则接了另一台处于电源PD控制模式的测试仪。设定电压为9 V，QC模式下的电源输出9 V，但输出端的测试仪认为自己连接的是PD电源。
4. 我通过第二台测试仪发出指令，将电压升到12 V，一切正常。
5. 尝试设定20 V时，由于电源无法输出这个电压，模式便退回到初始的5 V。不过第二台测试仪上20 V模式仍然亮着，而第一台测试仪的屏幕上20 V模式已经消失。
6. 我再次尝试将电压升到12 V，一切又恢复正常。

总的来说，这个功能确实能用，实际需求如何还有待观察，不过我觉得还是可能派上用场的。关键是别忘了设置输出功率上限。说白了，就是可以用QC电源给PD设备供电。


毕竟这是一台测量仪器，虽然当然没有列入计量器具名录，但还是应该检查一下电压和电流这两项基本参数的测量精度。

电压方面没什么问题，标称测量误差为0.2% +2个最低位，测试仪的误差远在这个范围之内。而且测试仪从3.8 V起就能工作，并立即显示正确数值；在我看来，几乎不可能让它进入“读数不准”的状态。


电流测量也一样，标称测量误差为0.5% +2个字，仪器同样符合要求，不过在量程上端，测量误差明显增大。


测量很小的电流也没问题。举例来说，我用680 Ω和1.2 kΩ电阻作为负载，电流约为4和7 mA。


另外，我还测了约1 mA的电流，负载使用标称阻值为4.7 kΩ的电阻。在我看来，这种电流下测得0.83 mA而不是1.092 mA，表现仍然不错。此外还要考虑到，测量时使用的是一个标称阻值为10 mΩ的分流电阻，因此电流为1 mA时，送到ADC上的电压只有10 µV，也就是0.00001 V。


总的来说，电压和电流测量都很难出错，因为这里使用了专用芯片，除了电流检测分流电阻外，测量部分都集成在芯片中。上面列出的几款测试仪也使用了完全相同的芯片，因此瞬时精度只取决于校准，长期精度还取决于分流电阻的质量，更准确地说，是它的温度系数。


功耗。
1. 背光亮度开到最高时，测试仪的电流消耗约为34–35 mA。
2. 功耗几乎不受工作模式影响。在我看来最耗资源的示波器模式下，与其他模式的差别也只有1 mA。
3. 背光亮度调到最低时，电流降至23 mA。
4. 如果把背光完全关闭，功耗为22 mA。

此外，功耗还取决于输入电压：输入电压为3.8 V时，电流为45 mA；输入电压为24 V时，只有9 mA。
之前的型号采用线性稳压器，换成开关稳压器后是否有所改善很难说。我只能说，3.8 V这个门槛并不算低。

从测试结果来看，关闭背光意义不大，除非背光确实会造成干扰。



总结。
这款设备整体表现不错，电压和电流的测量精度都很高。不过正如我之前所说，这主要归功于Texas Instruments的专用芯片。
功能方面也没什么特别值得挑剔的，尤其是离线记录仪、PD电源模拟功能，还有示波器，都让我很喜欢。当然，它不能替代专业示波器，但即便以目前这种形式，也能帮上大忙。它支持大量协议，而且还会持续更新，例如最新版本就加入了对PE+1.1和PE+2.0的支持。
它还提供移动电源容量测量模式（这个功能还需要进一步研究），会考虑电压转换和转换效率。不过后者是个难题，因为它不仅取决于输出电压，而且通常也没有标注，尽管这个功能的思路不错。
另外别忘了，当前固件版本只有0.6，也就是说，这还不是最终版本，更像是一个经过调试的Beta版。

其实，更合适的比较对象应该是ZY1280M，因为它在软件和硬件方面都更接近这款设备。知名的WEB U2P则不如这两款：它的微控制器性能较弱，“示波器”也慢得多。U2P大概唯一的优势，就是能与Apple的线缆和设备配合使用。
下面对比一下微控制器的参数：
U2p - STM32F072CBT6微控制器，采用Cortex-M0内核，48 MHz
Fnirsi - STM32F411，采用Cortex®-M4内核，100 MHz
ZY1280M - 32F330F8P6，Cortex®-M4内核，108 MHz

示波器的最短时基方面，Fnirsi为3.1 µs，ZY1280M为5 µs，而U2p竟然是200 µs，完全不适合用来评估纹波幅度。

需要改进的地方：
已记录信号的缩放模式。我已经联系了厂家，对方回复说这是软件限制，在电脑上查看时一切都会正常。
在电脑上查看已记录的数据。厂家说大约一个半月后会推出支持该功能的软件，我们拭目以待。
蓝牙模块。我收到测试仪时还没有这个模块，不过试产批次已经做好，其中一台已经在寄给我的路上。
如果能配上完整外壳就更好了。
移动电源容量测试模式。我已经把这个问题反馈给厂家。

目前就先说到这里。希望蓝牙模块到手、电脑软件发布后，还能继续更新。