ESP32的功耗可以通过休眠模式来降低

ESP32 是一个令人难以置信的设备：它可以以数百兆赫的速度处理信息，通过 WiFi 和 Bluetooth 进行通信，并使用其 GPIO 引脚完成各种任务。然而，有人可能会说，强大的功能伴随着巨大的……电力消耗。

公平地说，ESP32 的功耗实际上相较于十年前的类似设备是相当低的。然而，对于现代物联网应用，尤其是在涉及电池的情况下，它可能是一个相对的电力消耗大户，在完全供电时消耗数百毫安的电流。
 
好消息是，ESP32 还具有休眠和休眠模式的系统。经过仔细使用，这些模式可以控制 ESP 的电力需求，或者至少将其限制在短暂的活跃期内。

休眠模式

ESP32 深度睡眠和其他电源模式在下表中介绍，摘自其数据表：

ESP32有五种低功耗模式：ESP32调制解调器休眠、轻度休眠、深度休眠、休眠和断电模式。调制解调器休眠和深度休眠有几种子模式，基于活动处理能力的不同电力消耗率。休眠模式几乎停止芯片的所有功能，除了用于在设定时间后唤醒的RTC。断电模式在CHIP_PU引脚被置低时激活，需要外部互动重新开始处理。
 
所有这些的结果是，ESP32的低功耗模式可以消耗68mA到5µA，即.068A到.000005A，不包括断电模式。缺点是每种模式都限制了ESP32的用途，如下所示：

• 调制解调器休眠：无线通信被切断。
• 轻度休眠：暂停CPU但保留内存状态。
• 深度休眠：关闭ESP32的主内存。保留有限的RTC（实时时钟）内存，可以在唤醒时使用。在三种深度休眠子模式中的两种中，ULP（超低功耗）处理器保持激活状态，允许执行简单任务和输入监控。
• 休眠：仅保留RTC和有限数量的GPIO引脚用于唤醒。不保留内存。
• 断电：必须通过外部开关开启。在大多数情况下，1µA的功耗可忽略不计。

ESP32 深度睡眠开发板差异

在讨论功耗时，ESP32芯片或模块只是电子设备的一部分。进行实验时，您可能会使用开发板。对于更完整的电子设计，需要定制相关部件的组合以运行物联网“设备”。通过精心编程，使用ESP32可以非常节能，但周围的电子设备需要仔细考虑。
 
为了解释这一点，我将一个 Adafruit HUZZAH32 ESP32 开发板连接到电源和电流测量设备，还有一个DFRobot DFR0478 ESP32板。两者都在这篇ESP32复合视频时钟文章中亮相，并在一个相当小众的用例中表现不同。或许，功率效率也会成为两者之间的一个区别特征。
 
为了测试这一点，我使用了修改版“TimerWakeUp” ESP32 Arduino 示例草图，该草图进入深度睡眠，唤醒后点亮板载 LED灯，然后再进入睡眠以开始循环。将5.3V输入每个板，以转换为ESP32所需的~3.3伏电平。消耗结果如下：

公平地说，更好地模拟实际的 IoT 使用情况可能是测量电池接口的电流。尽管如此，在这个场景中，DFR0478 FireBeetle 板 在睡眠模式下比其对应产品更有效率。
 
HUZZAH32 在深度睡眠时从 电池电源提取7000µA（7mA），大致与我在实验中测量到的相同。Andreas Spiess 的分析发现，DFR0478 在深度睡眠时从电池提取的电流约为 53µA（0.053mA）。这显著高于我在 DFR0478 上测量到的数值，不过他的报告使用了不同的电源输入和更早版本的板子（2.0 对比我测试的 4.0）。这个测量值也逼近了我的万用表可以报告的下限，这可能影响其准确性。最后需要说明的是，测试的 FireBeetle 使用的是 WROOM-32D ESP32 模块，而 HUZZAH32 使用的是 WROOM-32E。
 
综上所述，测试的两块板之间存在数量级的差异，这很好地说明了支持 ESP32 的电路对能耗可以产生显著影响。

ESP32的功耗通过睡眠模式得到控制

ESP32 是一款功能强大的设备，其运行可能需要相对较大的电力。然而，通过精心编程，可以让这些设备在电池电量下运行数周、数月，甚至更长时间。关键在于理解低功耗设计中的权衡，并了解在仍能实现可接受性能的情况下可以省略哪些部分。