功耗测试指南

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ESP32 从 Deep-sleep 中唤醒时为何表现为重启的状态?

进入 Deep-sleep 后,数字内核会断电,CPU 内容丢失,唤醒后需要重新引导固件并加载至内存。在 Deep-sleep 时 RTC 内存保持供电,可以将需要保留的应用信息保存其中,在唤醒后进行加载保留信息。


ESP32 的休眠⽅式有哪⼏种?有什么区别?

有 Modem-sleep、Light-sleep 和 Deep-sleep 三种休眠⽅式。

  • Modem-sleep 模式:CPU 正常工作,可以对时钟进行配置。设备作为 station 连接上 AP 之后⾃动开启,进⼊休眠状态后关闭射频模块,休眠期间保持和 AP 的连接。如果与 AP 断开连接,ESP32 将无法在 Wi-Fi Modem-sleep 模式下正常运行。ESP32 进入 Modem-sleep 模式后,还可以选择降低 CPU 时钟频率,进⼀步降低电流。

  • Light-sleep 模式:CPU 暂停工作,数字内核时钟受限。与 Modem-sleep 模式的不同之处在于,进⼊休眠状态后,不仅 RF 模块关闭,CPU 和部分系统时钟也将暂停。退出休眠状态后,CPU 继续运⾏。

  • Deep-sleep 模式:数字内核断电,CPU 内容丢失。进⼊休眠状态后,关闭除 RTC 模块外的所有其他模块;退出休眠状态后,整个系统重新运⾏(类似于系统重启)。休眠期间,AP 连接断开。

对应的休眠功耗可参考 ESP32 规格书 中的 表 8:不同功耗模式下的功耗


ESP32 Deep-sleep 可以通过任意 RTC_GPIO 唤醒吗?

可以,RTC_GPIO 管脚配置可以参考 《ESP32 技术规格书》 中的 管脚定义 > 管脚描述 章节。


ESP8266 的 CHIP_PU 管脚为低电平时,芯片的功耗是多少?

  • CHIP_PU 管脚即模组 EN 管脚,管脚设为低电平时,芯片的功耗约为 0.5 μA。

  • 《ESP8266 技术规格书》 > 功能描述 > 低功耗管理> 表 3-4.不同功耗模式下的功耗 中,功耗模式为 关闭 的一栏即代表 CHIP_PU 管脚拉低的状态。


ESP32 进入 Light-sleep 时,仅配置 GPIO 唤醒而不配置定时器唤醒时,底电流为什么会升高?

  • 默认情况下,调用函数 esp_light_sleep_start 后不会断电 flash,这是为了防止当设备刚进入休眠又立刻被唤醒时,如果 flash 尚未完全断电又重新上电可能会导致的错误。

  • 有关此问题的详细信息,以及如何优化这种场景下的电流功耗,请参考《ESP-IDF 编程指南》中的 Power-down of Flash 小节。


在 ESP32 的 Deep-sleep 模式下,使用内部 150 KHz 的 RTC 时钟或使用外部 32 KHz,哪个功耗更大?

  • 若 RTC 时钟源选择的是外部无源 32 kHz 晶振,则功耗没有区别。

  • 若硬件上外接了外部有源 32 kHz 晶振,无论选择何者作为 RTC 时钟源,功耗都会上升 50~100 μA。


如果通过降低 CPU 主频的方法减少功耗,为了保证射频模块的正常运行对 CPU 主频有什么要求?

CPU 主频至少需要 80 Mhz 才能保证射频模块的正常工作。


使用 ESP32-S3 模组基于 esp-idf/examples/system/light_sleep 例程测试,如果单独使用 GPIO 唤醒源不使能 timer 唤醒时,功耗是 3 mA,与 datasheet 差别过大,可能是什么原因?

  • 当使用 RTC GPIO 唤醒源时,请在进入 light-sleep 模式前增加如下代码进行测试,但是用户一定要保证仅使用 GPIO 的时候不会在刚睡下去就马上唤醒,因为在没配置 timer 的情况下,flash 上下电时间过短会导致 flash 上电时挂掉

esp_sleep_pd_config(ESP_PD_DOMAIN_VDDSDIO,ESP_PD_OPTION_OFF);

基于 esp-idf/examples/system/deep_sleep 例程使用 Timer 唤醒时,将唤醒时间设置为 2.5 小时,却会在 1 小时左右的时间就唤醒,是什么原因?

代码如下:

const int wakeup_time_sec = 9000;
printf("Enabling timer wakeup, %ds\n", wakeup_time_sec);
ESP_ERROR_CHECK(esp_sleep_enable_timer_wakeup(wakeup_time_sec * 1000000));
  • ESP_ERROR_CHECK(esp_sleep_enable_timer_wakeup(wakeup_time_sec * 1000000)); 在运算过程会溢出,可修改代码如下:

    const uint64_t wakeup_time_sec = 9000;
    printf("Enabling timer wakeup, %lld\n", wakeup_time_sec);
    ESP_ERROR_CHECK(esp_sleep_enable_timer_wakeup(wakeup_time_sec * 1000000));
    
  • 或者直接写为 esp_sleep_enable_timer_wakeup(9000 * 1000000ULL);


基于 ESP32-WROVER-E 模组启用以太网功能后,芯片无法进入 Power Save (Auto Light-sleep) 模式。是什么原因?

目前,ESP32 不支持使用以太网作为唤醒源。因此,当启用以太网时,芯片必须保持 Active 模式才能接收数据。