各種ESP32睡眠模式以及如何將ESP32置于深度睡眠模式

ESP8266在構建基于物聯(lián)網(wǎng)的項目中非常受歡迎，但現(xiàn)在ESP32由于其低成本的BLE兼容功能而受到很多關注。它還配備了32個GPIO引腳和32位雙核CPU。雖然，它提供了很多功能，但在正常使用模式下，它似乎很耗電。當應用程序由市電供電時，不必著急，但是當它們由電池供電時，我們必須非常注意ESP32的功耗。

ESP32提供了不同的睡眠模式，使用它我們可以節(jié)省大量的電力，并且可以使用電池源運行我們的物聯(lián)網(wǎng)應用程序更長的時間。在本文中，我們將討論ESP32的不同睡眠模式，并將檢查在正常和深度睡眠模式下的電流消耗。要了解更多關于ESP32的信息，請查看各種基于ESP32的項目。

了解ESP32硬件

從上圖可以看出，ESP32配備了一個雙核32位微處理器，擁有448 KB的ROM， 520 KB的SRAM和4MB的閃存。此外，它具有內置的Wi-Fi模塊，藍牙，RTC和許多其他外圍設備，這使得它在使用ESP32的幾個物聯(lián)網(wǎng)應用中很受歡迎。

ESP32還有一個被稱為ULP的低功耗協(xié)處理器。ULP代表超低功耗，集成在ESP32板中。這個處理器的特點是它可以獨立于主核心處理器運行，它也可以訪問gpio和一些外圍設備。它也可以在ESP32處于深度睡眠模式時運行。當由電池供電時，這有助于節(jié)省大量電力。

ESP32睡眠模式

ESP32可以配置為五種不同的功率模式。每種模式都有不同的功耗額定值。ESP32的不同功率模式有：

?主動模式

?調制解調器睡眠模式

?淺睡眠模式

?深度睡眠模式

?休眠模式

ESP32不同功率模式的比較(根據(jù)pressif數(shù)據(jù)表)如下：

活躍的模式:

在ESP32的主動模式下，CPU、藍牙、Wi-Fi、無線電、RTC和ULP協(xié)處理器等所有器件都處于ON狀態(tài)。這是ESP32最低效的功耗模式。當設備由主電源供電時，首選此模式。根據(jù)快訊數(shù)據(jù)表，它聲稱在這種模式下電流消耗為95-240毫安。

Modem睡眠模式：

在這種模式下，除了Wi-Fi、藍牙、無線電模塊和外圍設備外，所有設備都處于活動狀態(tài)。這種模式在低速下消耗約2毫安，在高速下消耗約50毫安。

當模塊處于這種模式時，如果我們需要藍牙/Wi-Fi連接保持激活狀態(tài)，那么我們必須在一定的間隔間隔喚醒模塊，這將使模塊在激活模式和調制解調器睡眠模式之間切換。這種睡眠模式被稱為聯(lián)想睡眠模式。

淺睡眠模式：

在ESP32的淺睡眠模式下，數(shù)字外設、大部分RAM和cpu都是時鐘門控的。當輕睡眠模式退出時，外設和cpu恢復運行，它們的內部狀態(tài)被保留。時鐘門控是一種通過禁用觸發(fā)器的時鐘脈沖來節(jié)省數(shù)字電路功耗的技術，從而禁用開關狀態(tài)。由于切換狀態(tài)消耗大量的電力，因此如果您禁用它，我們可以節(jié)省大量的電力。

ESP32的這種電源模式消耗大約0.8 mA的電流。

深度睡眠模式：

ESP32的深度睡眠模式是非常有效的，消耗非常少的功率時，由電池供電。在這種模式下，一切都被關閉，包括CPU、Wi-Fi、藍牙、外圍設備等。只有ULP協(xié)處理器、RTC和RTC內存在此模式下打開。

我們可以用ULP編寫程序并將其存儲在它的RTC存儲器中，這樣它就可以訪問外設、定時器等。當在深度睡眠模式下工作時，ESP32可以通過使用定時器，外部中斷等事件喚醒。

ESP32深度睡眠功耗約為10-150uA電流，非常令人印象深刻。

冬眠:

在ESP32的這種模式下，除了RTC定時器和一些RTC GPIO引腳外，所有東西都被禁用，當模塊需要喚醒時，這些引腳將很有用。在這種模式下，沒有辦法保存任何數(shù)據(jù)，不像深度睡眠模式，我們可以使用RTC內存保存數(shù)據(jù)。

ESP32的這種電源模式消耗的電流最小，約為5ua。

ESP32深度睡眠模式硬件實現(xiàn)

在本節(jié)中，我們將實際演示ESP32的深度睡眠電源模式，并將其電流消耗與有源電源模式進行比較。有幾種方法可以喚醒ESP32模塊從深度睡眠模式，如定時器喚醒，觸摸喚醒，外部喚醒等。在本教程中，我們將專注于Timer喚醒。

在基于定時器的喚醒中，ESP32將進入深度睡眠模式，在一定的時間間隔后，ESP32將自動喚醒并恢復到正常狀態(tài)。這里我們還可以定義一些變量，這些變量可以存儲在RTC內存中，并且可以在每次重新啟動時使用。

在這里，我們用ESP32連接了兩個led，并用面包板電源模塊為ESP32供電。在第一次啟動時，紅色LED將發(fā)光，這將表明ESP32首次啟動。之后，對于所有重啟，綠色LED將發(fā)光，這表明它在RTC內存中保留了啟動編號的值。

從深度睡眠中喚醒ESP32的編程

完整的代碼ESP32喚醒使用定時器在最后給出。下面是對代碼的逐步解釋，該代碼需要上傳到ESP32，以便使ESP32進入深度睡眠模式，然后使用Timer方法喚醒。

首先，我們需要定義睡眠時間，ESP32將進入深度睡眠。為此，首先設置轉換因子以將秒轉換為微秒。然后提供以秒為單位的睡眠時間間隔。在我的例子中，模塊將在6秒內進入深度睡眠模式。

接下來，在RTC內存中定義任意變量，以便在下次重新啟動時保存數(shù)據(jù)。為此，我們需要如下聲明。在我的情況下，我已經(jīng)在串行監(jiān)視器中顯示了ESP32的重啟次數(shù)。

然后創(chuàng)建一個條件檢查是否為第一次啟動。在第一次啟動時，紅色LED將發(fā)光，這將表明ESP32首次啟動。之后，對于所有重啟，綠色LED將發(fā)光，這表明它在RTC內存中保留了啟動編號的值。

在最后一步中，配置我們之前定義的深度睡眠定時器參數(shù)。這可以使用函數(shù)esp_sleep_enable_timer_wakeup來完成，然后調用函數(shù)esp_deep_sleep_start()來啟動ESP32的深度睡眠模式，如下所示。

ESP32睡眠模式測試

活躍的模式:

在這里，你可以看到在主動模式下的電流消耗量約為60mA。

ESP32深度睡眠模式：

現(xiàn)在，將ESP32置于深度睡眠模式后，電流消耗顯著降低到11mA。

本文編譯自iotdesignpro