警告

This document is not updated for ESP32H21 yet, so some of the content may not be correct.

This warning was automatically inserted due to the source file being in the add_warnings_pages list.

# 测量模组功耗

[English]

开发功耗敏感型应用时，需要了解 模组 在 Deep-sleep 模式、其他节能模式 和 Active 模式下的功耗。本节介绍如何测量运行此类应用程序时模组的功耗。

## 测量注意事项

### 可以使用开发板进行测量吗？

### 如何选择合适的电流表？

在 deep_sleep 示例中，模组每 20 秒被唤醒一次。在 Deep-sleep 模式下，模组中的电流仅为几微安 (μA)，而在 Active 模式下，电流的量级为毫安 (mA)。普通电流表无法快速动态切换测量范围，因此很难在如此大的动态范围内进行准确测量。

此外，普通电流表的内阻相对较高，压降较大，提供的电压可能会小于模组的最低电压，从而导致模组状态不稳定。

因此，用于测量 Deep-sleep 模式下电流的电流表应具有较小内阻，最好能够动态切换电流范围。我们推荐使用 Joulescope 电流表 和 Nordic 发布的 Power Profiler Kit II。

#### Joulescope 电流表

Joulescope 电流表既能高速采样，又可以快速切换动态电流范围，即使测量设备的功耗变化很快，也可以准确测量其电流和功耗。Joulescope 可以精确测量从 A 到 nA 共九个数量级的设备电流。此外，Joulescope 在 1 A 时的总压降为 25 mV，可以保证模组正常运行。拥有以上两大特性， Joulescope 是测量模组在 Deep-sleep 模式和 wake-up 模式之间切换时电流的理想选择。

Joulescope 没有显示屏，如果需要查看所测模组的电流波形，请将其连接到计算机。具体请参照制造商提供的文档操作。

#### Nordic Power Profiler Kit II

Nordic Power Profiler Kit II (PPK2) 具有先进模拟测量单元，动态测量范围大。低功耗嵌入式应用的功耗通常在几微安到 1 A 之间，PPK2 能够准确测量这个范围内的电流。根据测量范围的不同，分辨率在 100 nA 到 1 mA 之间变化。如此精准的分辨率足以检测到低功耗优化系统中常见的小波动。

## 硬件连接

要测量裸模组的功耗，需要用 ESP-Prog 来为模组烧写 deep_sleep 示例，并在测量期间为模组供电。此外还需要一个合适的电流表（这里我们使用 Joulescope 电流表），一台计算机，当然还有一个带有必要跳线的裸模组。请参阅以下图示连接硬件。

硬件连接（点击放大）

请将所测模组的 UART TX、 UART RX、 SPI Boot、 Enable 以及 GND 管脚与 ESP-Prog 上的相应管脚连接。将 ESP-Prog 上的 VPROG 管脚连接到 Joulescope 电流表的 IN+ 端口，并将 OUT+ 端口连接到所测模组的 3.3 V 管脚。有关不同模组中管脚的具体名称，请参考下面的列表。

基于 ESP32-H21 芯片的模组管脚名称
模组管脚功能 | 管脚名称
--- | ---
UART TX | TXD0
UART RX | RXD0
SPI Boot | Not updated
Enable | EN
供电 | 3V3
接地 | GND

有关管脚名称的详细信息，请参阅 模组技术规格书。

## 测量步骤

下面以 ESP32-S3-WROOM-1 为例进行电流测量，其他模组也可参照以下步骤。芯片在不同模式下的具体功耗，请参阅相应 芯片技术规格书 中的功耗章节。

参照以下步骤，可以测量 Deep-sleep 模式下的电流情况。

- 按照硬件连接章节的提示，连接上述设备。

- 将 deep_sleep 示例烧写到模组中。详情请参阅 在 Linux 和 macOS 系统中创建工程 （适用于运行 Linux 或 macOS 系统的计算机），也可以参考 在 Windows 系统中创建工程 （适用于运行 Windows 系统的计算机）。

- 默认情况下，模组每 20 秒唤醒一次（可以通过修改示例的代码来更改定时）。想要检查示例是否按照预期运行，可以运行 `idf.py -p PORT monitor` （请用你的串行端口名称替换 PORT）来监视模组的情况。

- 打开 Joulescope 软件查看如下图所示的电流波形。

观察波形可知，模组在 Deep-sleep 模式下的电流为 8.14 μA，在 Active 模式下的电流约为 23.88 mA。此外，Deep-sleep 模式下的平均功耗为 26.85 μW，Active 模式下的平均功耗则为 78.32 mW。

ESP32-S3-WROOM-1 的电流波形（点击放大）

观察下图可知，该模组在一个周期内的总功耗为 6.37 mW。

ESP32-S3-WROOM-1 的功耗（点击放大）

通过参考不同模式下的功耗，可以估算应用程序的功耗，从而选择合适的电源。

此文档对您有帮助吗？

- 反馈已收到，谢谢！
- 如果您有其他意见，欢迎填写乐鑫文档反馈表。

- 我们重视您的反馈。
- 您可以填写乐鑫文档反馈表告诉我们如何改进该文档。