esp32 浅随眠功耗 esp32 deep sleep

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mob64ca13fc5fb6 2024-04-27 14:58:07

文章标签 esp32 浅随眠功耗传感器 java 单片机接口 文章分类 架构后端开发

一. 关于UPL协处理器的概念

ESP32 有强大的超低功耗协处理器 (ULP co-processor)

esp32 浅随眠功耗 esp32 deep sleep_接口

ULP 协处理器是一个功耗极低的协处理器设备，无论主 CPU 是处于正常运行模式还是 Deep-sleep 模式，ULP 协处理器都可以独立运行。超低功耗协处理器的补充使得 ESP32 能够胜任一些对低功耗要求较高的应用场合。

ULP 协处理器的主要特性有：

采用 8 MHz 频率和 8 KB 内存
内建 ADC 和 I2C 接口
支持正常模式和 Deep-sleep 模式
可唤醒主 CPU 或向主 CPU 发送中断
能够访问主 CPU 的外围设备、内部传感器及 RTC 寄存器

鉴于以上的特性，ULP 协处理器能够在消耗较低电流的情况下，完成 ADC 采样，进行 I2C Sensor 的读写，驱动 RTC GPIO 口动作，可以在某些超低功耗场景中完全替代主 CPU。

重要的: ULP是ESP32做出优秀低功耗产品的关键

但是致命的: ULP只能用汇编😂😂😂😂

参考文档:

二. 理解了ULP之后, 让我们看一下ESP32的工作模式

esp32 浅随眠功耗 esp32 deep sleep_esp32 浅随眠功耗_02

可以看到ESP32在深睡眠模式下可以启动或停止ULP协处理器

三. ESP32 deepsleep模式唤醒方式及关键API

唤醒方式:

定时器唤醒
两种引脚唤醒方式
触摸按键唤醒
ULP唤醒

1. 开始进入深睡眠: esp_deep_sleep_start();

esp_deep_sleep_start();

2. 获取esp32被唤醒的原因 esp_deep_sleep_get_wakeup_cause();

这是一个ESP-IDF的原生方法, 如果我们想用, 需要引入头文件

#include <esp_sleep.h>

注意:#include <esp_deep_sleep.h>即将被弃用, 所以不要再用这个头文件了

Serial.println(esp_deep_sleep_get_wakeup_cause());

返回: 被唤醒原因码:

原因码	对应原因	说明
0	ESP_SLEEP_WAKEUP_UNDEFINED	没有定义被唤醒的原因(第一次启动时会报)
2	ESP_SLEEP_WAKEUP_EXT0	被RTC_GPIO唤醒
3	ESP_SLEEP_WAKEUP_EXT1	被RTC_CNTL引脚集合的变化唤醒
4	ESP_SLEEP_WAKEUP_TIMER	被ESP的定时器唤醒
5	ESP_SLEEP_WAKEUP_TOUCHPAD	被触摸唤醒
6	ESP_SLEEP_WAKEUP_ULP	被ULP唤醒
7	ESP_SLEEP_WAKEUP_GPIO	被GPIO唤醒(仅限轻睡眠模式light sleep)
8	ESP_SLEEP_WAKEUP_UART	被串口唤醒(仅限轻睡眠模式light sleep)

3. 设置具体的唤醒源请看下面的相关章节

四. RTC memory

ESP32有8KB的RTC存储器
在RTC memory里的变量不会因为deepsleep被清除, 创建方法:

RTC_DATA_ATTR int bootCount = 0;

注意, RTC memory会被硬件reset清除

五. 进入休眠后定时器唤醒

esp_sleep_enable_timer_wakeup(20000000);

参数:

定时时间,单位μ秒, 类型uint64_t, 所以定时时间要在584942年以内😂😂😂

例子:

#include <Arduino.h>
#include <esp_sleep.h>

RTC_DATA_ATTR int bootCount = 0;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.printf("ESP32 is restart now! It's the %d time\r\n", ++bootCount);
  delay(5000);
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(20000000);
  Serial.println(esp_sleep_get_wakeup_cause());
}

void loop()
{
  Serial.println("ESP32 will sleep now!");
  delay(100);
  esp_deep_sleep_start();
}

esp32 浅随眠功耗 esp32 deep sleep_接口_03

六. 进入休眠后被RTC_GPIO唤醒 (引脚唤醒方式一)

首先,并不是每个GPIO都是RTC_GPIO, 详见下表

esp32 浅随眠功耗 esp32 deep sleep_接口_04

esp32 浅随眠功耗 esp32 deep sleep_java_05

注意: 我们填写的GPIO引脚号是真正的引脚号不是其RTC_GPIO编号

esp_sleep_enable_ext0_wakeup(GPIO_NUM_35, 0);

#include <Arduino.h>
#include <esp_sleep.h>

RTC_DATA_ATTR int bootCount = 0;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.printf("ESP32 is restart now! It's the %d time\r\n", ++bootCount);
  esp_sleep_enable_ext0_wakeup(GPIO_NUM_35, 0);
  Serial.printf("the wakeup reason is :%d\r\n", esp_sleep_get_wakeup_cause());
}

void loop()
{
  delay(3000);
  Serial.println("ESP32 will sleep now!");
  delay(100);
  esp_deep_sleep_start();
}

七. 进入休眠后被RTC_CNTL唤醒 (引脚唤醒方式二)

思考一个问题, 如果我们有8个GPIO引脚想唤醒ESP32, 难道要用上一节的方法操作8遍吗?

当然不是, 我们可以直接操作引脚集合, (我们用一个mask片选想操作的引脚,然后这些引脚都具有了唤醒ESP32的能力)

我们可以设置这些引脚是每个都能触发(每个葫芦娃都能自己去救爷爷), 还是一起共同发力才能触发(集齐七龙珠??)

esp_sleep_enable_ext1_wakeup(uint64_t mask, esp_sleep_ext1_wakeup_mode_t mode);

参数:

mask :

esp32 浅随眠功耗 esp32 deep sleep_esp32 浅随眠功耗_06

如: 我们想让 32 33 35 39触发, 这样计算mask

esp32 浅随眠功耗 esp32 deep sleep_esp32 浅随眠功耗_07

注意: 我们不要使用 37 38

mode: 触发方式可选:

ESP_EXT1_WAKEUP_ALL_LOW : 全都置低时触发唤醒
ESP_EXT1_WAKEUP_ANY_HIGH : 任意置高时触发唤醒

esp32 浅随眠功耗 esp32 deep sleep_esp32 浅随眠功耗_08

八. 进入休眠后被触摸按键唤醒

值得注意的是,

触摸按键唤醒所需deepsleep电流要大于按键和定时器
必须写触摸回调函数, 否则无用

#include <Arduino.h>
#include <esp_sleep.h>

RTC_DATA_ATTR int bootCount = 0;
RTC_DATA_ATTR int BTN_Pin_BITMASK = 0;


void callbackPin2()
{
  Serial.println("T2 weak ESP32 up");
}

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.printf("ESP32 is restart now! It's the %d time\r\n", ++bootCount);
  esp_sleep_enable_touchpad_wakeup();
  Serial.printf("the wakeup reason is :%d\r\n", esp_sleep_get_wakeup_cause());
  touchAttachInterrupt(2,callbackPin2,40);
}

void loop()
{
  delay(3000);
  Serial.println("ESP32 will sleep now!");
  delay(100);
  esp_deep_sleep_start();
}