ESP8266低功耗解决方案之深度睡眠Deep-sleep

ESP8266 系列芯片提供三种可配置的睡眠模式，针对这些睡眠模式，我们提供了多种低功耗解决方案，用户可以结合具体需求选择睡眠模式并进行配置。三种睡眠模式如下：

ESP8266低功耗解决方案之深度睡眠Deep-sleep：

相对于其他两种模式，系统无法自动进入 Deep-sleep，需要由用户调用接口函数system_deep_sleep 来控制。在该模式下，芯⽚片会断开所有 Wi-Fi 连接与数据连接，进入睡眠模式，只有 RTC 模块仍然⼯工作，负责芯片的定时唤醒。在 Deep-sleep 状态下，GPIO 电平状态可以保持，具有 2 μA 的驱动能⼒。

应用场合：

Deep-sleep 可以用于低功耗的传感器应用，或者大部分时间都不需要进行数据传输的情况。设备可以每隔一段时间从 Deep-sleep 状态醒来测量量数据并上传，之后继续进入Deep-sleep。也可以将多个数据存储于 RTC memory（RTC memory 在 Deep-sleep 模式下仍然可以保存数据），然后一次发送出去。

自动唤醒和外部唤醒：

自动唤醒：在 Deep-sleep 状态下，可以将 GPIO16 (XPD_DCDC) 连接至 EXT_RSTB。计时到达睡眠时间后，GPIO16 输出低电平给 EXT_RSTB 管脚，芯片即可被重置并被唤醒。

外部唤醒：在 Deep-sleep 状态下，可以通过外部 IO 在芯片 EXT_RSTB 管脚上产生⼀一个低电平脉冲，芯片即可被重置并被唤醒。

使能深度睡眠接口：

/**
  * @brief     Set the chip to deep-sleep mode.
  *
  *            The device will automatically wake up after the deep-sleep time set
  *            by the users. Upon waking up, the device boots up from user_init.
  *
  * @attention 1. XPD_DCDC should be connected to EXT_RSTB through 0 ohm resistor
  *               in order to support deep-sleep wakeup.
  * @attention 2. system_deep_sleep(0): there is no wake up timer; in order to wake
  *               up, connect a GPIO to pin RST, the chip will wake up by a falling-edge
  *               on pin RST
  *
  * @param     time_in_us  deep-sleep time, unit: microsecond
  *
  * @return    null
  */
void esp_deep_sleep(uint32_t time_in_us);

 配置深度睡眠接口：

/**
  * @brief  Call this API before esp_deep_sleep and esp_wifi_init to set the activity after the
  *         next deep-sleep wakeup.
  *
  *         If this API is not called, default to be esp_deep_sleep_set_rf_option(1).
  *
  * @param  option  radio option
  *                 0 : Radio calibration after the deep-sleep wakeup is decided by byte
  *                     108 of esp_init_data_default.bin (0~127byte).
  *                 1 : Radio calibration will be done after the deep-sleep wakeup. This
  *                     will lead to stronger current.
  *                 2 : Radio calibration will not be done after the deep-sleep wakeup.
  *                     This will lead to weaker current.
  *                 4 : Disable radio calibration after the deep-sleep wakeup (the same
  *                     as modem-sleep). This will lead to the weakest current, but the device
  *                     can't receive or transmit data after waking up.
  *
  * @return null
  */
void esp_deep_sleep_set_rf_option(uint8_t option);

 提供了以下几种种方案来减少 Deep-sleep 模式的功耗：

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1. 设置立即进入 Deep-sleep，缩短设备进入 Deep-sleep 的时间：

void system_deep_sleep_instant(uint32 time_in_us)

2.设置 Deep-sleep 唤醒后不进行射频校准，以缩短芯片初始化的时间和降低芯片初始化时的电流：

void esp_deep_sleep_set_rf_option(uint8_t option)

3.适当降低射频功耗，旧版：修改esp_init_data_default.bin文件

4.使⽤用以下指令修改 BIN ⽂文件，缩短 flash 初始化的时间并降低 flash 初始化时的电流：

python add_low-power_deepsleep_cmd.py ./bin file

5.选择 Flash 型号和工作模式，选择特殊型号的 flash，可明显缩短从 flash 加载固件的时间，例如 ISSI-IS25LQ025。
适当的工作模式，也可以缩短从 flash 加载固件的时间，建议 flash 工作模式尽量选择四线工作模式。

6.设置清空 UART FIFO，减少打印时间，FIFO（先入先出队列列）是 UART 的缓存器器，强制将串行通信的每个字节按照接收的顺序进行传送。FIFO 打印消耗时间较多，尽量避免大量打印。所以在设置休眠前应清空UART FIFO，否则，系统会等待 UART FIFO 打印结束才进入睡眠，将消耗较多时间。

7.集中发包，因为发包动作持续时间短（与睡眠醒来的时间相比）、消耗能量少，建议集中发送数据，在 Deep-sleep 醒来之后，一次发送多个数据包。

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注意：实际测试中发现，由于 Light-sleep 硬件唤醒时间短（约为 3 ms），如果应⽤用场景中设备睡眠时间 <2s，宜采⽤用 Light-sleep ⼯工作模式，更更节省功耗；如果睡眠时间 >2s，则宜采⽤用 Deep-sleep ⼯工作模式，更更节省功耗。

实测：芯片级理论值能达到20uA，但是模组级实测值达到100uA左右，后来与原厂确认了测试方法，的确达到了20uA。

附带示例源码：

/******************************************************************************
 * @ 10秒后系统进入深度睡眠模式，外部唤醒
 * @ EXT_RSTB  管脚拉低，芯片重置并唤醒
*******************************************************************************/
void app_main(void)
{
	for (int timer = 0; timer < 10; timer++) {
		ESP_LOGI(TAG, "timer: %d\n",timer);
		vTaskDelay(1000 / portTICK_RATE_MS);
	}

	ESP_LOGI(TAG, "start esp_deep_sleep\n");

	/* 发现进入深度睡眠后无法再次烧录固件 */
	esp_deep_sleep(0);
}