各种ESP32睡眠模式以及如何将ESP32置于深度睡眠模式

各种ESP32睡眠模式以及如何将ESP32置于深度睡眠模式

ESP8266在构建基于物联网的项目中非常受欢迎，但现在ESP32由于其低成本的BLE兼容功能而受到很多关注。它还配备了32个GPIO引脚和32位双核CPU。虽然，它提供了很多功能，但在正常使用模式下，它似乎很耗电。当应用程序由市电供电时，不必着急，但是当它们由电池供电时，我们必须非常注意ESP32的功耗。

ESP32提供了不同的睡眠模式，使用它我们可以节省大量的电力，并且可以使用电池源运行我们的物联网应用程序更长的时间。在本文中，我们将讨论ESP32的不同睡眠模式，并将检查在正常和深度睡眠模式下的电流消耗。要了解更多关于ESP32的信息，请查看各种基于ESP32的项目。

了解ESP32硬件

从上图可以看出，ESP32配备了一个双核32位微处理器，拥有448 KB的ROM， 520 KB的SRAM和4MB的闪存。此外，它具有内置的Wi-Fi模块，蓝牙，RTC和许多其他外围设备，这使得它在使用ESP32的几个物联网应用中很受欢迎。

ESP32还有一个被称为ULP的低功耗协处理器。ULP代表超低功耗，集成在ESP32板中。这个处理器的特点是它可以独立于主核心处理器运行，它也可以访问gpio和一些外围设备。它也可以在ESP32处于深度睡眠模式时运行。当由电池供电时，这有助于节省大量电力。

ESP32睡眠模式

ESP32可以配置为五种不同的功率模式。每种模式都有不同的功耗额定值。ESP32的不同功率模式有：

• 主动模式
• 调制解调器睡眠模式
• 浅睡眠模式
• 深度睡眠模式
• 休眠模式

ESP32不同功率模式的比较(根据pressif数据表)如下：

活跃的模式:

在ESP32的主动模式下，CPU、蓝牙、Wi-Fi、无线电、RTC和ULP协处理器等所有器件都处于ON状态。这是ESP32最低效的功耗模式。当设备由主电源供电时，首选此模式。根据快讯数据表，它声称在这种模式下电流消耗为95-240毫安。

Modem睡眠模式：

在这种模式下，除了Wi-Fi、蓝牙、无线电模块和外围设备外，所有设备都处于活动状态。这种模式在低速下消耗约2毫安，在高速下消耗约50毫安。

当模块处于这种模式时，如果我们需要蓝牙/Wi-Fi连接保持激活状态，那么我们必须在一定的间隔间隔唤醒模块，这将使模块在激活模式和调制解调器睡眠模式之间切换。这种睡眠模式被称为联想睡眠模式。

浅睡眠模式：

在ESP32的浅睡眠模式下，数字外设、大部分RAM和cpu都是时钟门控的。当轻睡眠模式退出时，外设和cpu恢复运行，它们的内部状态被保留。时钟门控是一种通过禁用触发器的时钟脉冲来节省数字电路功耗的技术，从而禁用开关状态。由于切换状态消耗大量的电力，因此如果您禁用它，我们可以节省大量的电力。

ESP32的这种电源模式消耗大约0.8 mA的电流。

深度睡眠模式：

ESP32的深度睡眠模式是非常有效的，消耗非常少的功率时，由电池供电。在这种模式下，一切都被关闭，包括CPU、Wi-Fi、蓝牙、外围设备等。只有ULP协处理器、RTC和RTC内存在此模式下打开。

我们可以用ULP编写程序并将其存储在它的RTC存储器中，这样它就可以访问外设、定时器等。当在深度睡眠模式下工作时，ESP32可以通过使用定时器，外部中断等事件唤醒。

ESP32深度睡眠功耗约为10-150uA电流，非常令人印象深刻。

冬眠:

在ESP32的这种模式下，除了RTC定时器和一些RTC GPIO引脚外，所有东西都被禁用，当模块需要唤醒时，这些引脚将很有用。在这种模式下，没有办法保存任何数据，不像深度睡眠模式，我们可以使用RTC内存保存数据。

ESP32的这种电源模式消耗的电流最小，约为5ua。

ESP32深度睡眠模式硬件实现

在本节中，我们将实际演示ESP32的深度睡眠电源模式，并将其电流消耗与有源电源模式进行比较。有几种方法可以唤醒ESP32模块从深度睡眠模式，如定时器唤醒，触摸唤醒，外部唤醒等。在本教程中，我们将专注于Timer唤醒。

在基于定时器的唤醒中，ESP32将进入深度睡眠模式，在一定的时间间隔后，ESP32将自动唤醒并恢复到正常状态。这里我们还可以定义一些变量，这些变量可以存储在RTC内存中，并且可以在每次重新启动时使用。

在这里，我们用ESP32连接了两个led，并用面包板电源模块为ESP32供电。在第一次启动时，红色LED将发光，这将表明ESP32首次启动。之后，对于所有重启，绿色LED将发光，这表明它在RTC内存中保留了启动编号的值。

从深度睡眠中唤醒ESP32的编程

完整的代码ESP32唤醒使用定时器在最后给出。下面是对代码的逐步解释，该代码需要上传到ESP32，以便使ESP32进入深度睡眠模式，然后使用Timer方法唤醒。

首先，我们需要定义睡眠时间，ESP32将进入深度睡眠。为此，首先设置转换因子以将秒转换为微秒。然后提供以秒为单位的睡眠时间间隔。在我的例子中，模块将在6秒内进入深度睡眠模式。

接下来，在RTC内存中定义任意变量，以便在下次重新启动时保存数据。为此，我们需要如下声明。在我的情况下，我已经在串行监视器中显示了ESP32的重启次数。

然后创建一个条件检查是否为第一次启动。在第一次启动时，红色LED将发光，这将表明ESP32首次启动。之后，对于所有重启，绿色LED将发光，这表明它在RTC内存中保留了启动编号的值。

在最后一步中，配置我们之前定义的深度睡眠定时器参数。这可以使用函数esp_sleep_enable_timer_wakeup来完成，然后调用函数esp_deep_sleep_start()来启动ESP32的深度睡眠模式，如下所示。

ESP32睡眠模式测试

活跃的模式:

在这里，你可以看到在主动模式下的电流消耗量约为60mA。

ESP32深度睡眠模式：

现在，将ESP32置于深度睡眠模式后，电流消耗显着降低到11mA。