樂鑫esp32系列在睡眠模式下保持藍(lán)牙連接的功耗測試

本教程適用于ESP32-S3、ESP32-C3、ESP32-C6

睡眠模式介紹

ESP32系列常見的休眠方式有三種，分別為Modem-sleep、Light-sleep 和 Deep-sleep。

Modem-sleep模式：CPU正常工作，可以對時鐘進(jìn)行配置。進(jìn)入 Modem-sleep 模式后，還可以選擇降低CPU時鐘頻率，進(jìn)?步降低電流。休眠期間WiFi或 Bluetooth LE 可保持連接。

Light-sleep模式：CPU暫停工作，數(shù)字內(nèi)核時鐘受限。任何喚醒事件（MAC、主機、RTC 定時器或外部中斷）都會喚醒芯片。休眠期間WiFi或Bluetooth LE可保持連接。

Deep-sleep模式：數(shù)字內(nèi)核斷電，CPU內(nèi)容丟失。RTC時鐘定時器或RTC GPIO可以將芯片從Deep-sleep模式中喚醒。進(jìn)?休眠狀態(tài)后，關(guān)閉除RTC模塊外的所有其他模塊。休眠期間WiFi或Bluetooth LE無法保持連接。

硬件準(zhǔn)備

ESP32系列模組既支持外置32.768 kHz的時鐘振蕩器作為RTC睡眠時鐘，也支持外部激勵信號（如有源晶振）作為RTC睡眠時鐘。ESP32外置32.768 kHz晶振的電路如下圖所示。具體的32k晶振引腳請參考對應(yīng)芯片的技術(shù)規(guī)格書。

（https://www.espressif.com.cn/zh-hans/support/documents/technical-documents?keys=&field_download_document_type_tid%5B%5D=510）

軟件準(zhǔn)備

部分源碼解析

1. 電源管理功能

電源管理功能（power_managenment) 是ESP-IDF中集成的電源管理算法，可以根據(jù)應(yīng)用程序組件的需求，調(diào)整外圍總線 (APB) 頻率和CPU頻率，并使芯片進(jìn)入Light-sleep模式，盡可能減少運行應(yīng)用程序的功耗。

通過調(diào)用esp_pm_configure() 函數(shù)，在應(yīng)用程序中啟用動態(tài)調(diào)頻 (DFS) 功能和自動 Light-sleep 模式。此函數(shù)的參數(shù) esp_pm_config_t 定義了頻率調(diào)節(jié)的相關(guān)設(shè)置。在此參數(shù)結(jié)構(gòu)中，需要初始化以下三個字段：

max_freq_mhz ：最大 CPU 頻率 (MHz)，獲取 ESP_PM_CPU_FREQ_MAX 鎖后所使用的頻率。

min_freq_mhz ：最小 CPU 頻率 (MHz)，即未持有電源管理鎖時所使用的頻率。注意，10 MHz 是生成1MHz的REF_TICK默認(rèn)時鐘所需的最小頻率。

light_sleep_enable ：沒有獲取任何管理鎖時，決定系統(tǒng)是否需要自動進(jìn)入Light-sleep狀態(tài)( true/false)。

2. ble廣播間隔

在程序中有個結(jié)構(gòu)體 adv_params，其中有兩個變量 .adv_int_min 和 .adv_int_max，這兩個參數(shù)影響著廣播間隔，可設(shè)置范圍為 0x20~0x4000，廣播時間間隔為 Time = N * 0.625 ms。

例如：0x640（十六進(jìn)制）= 1600（十進(jìn)制）* 0.625ms = 1s

3. ble連接間隔

當(dāng)連接成功后，在連接事件中有兩個變量 conn_params.max_int 和 conn_params.min_int，這兩個參數(shù)影響著連接間隔， 可設(shè)置范圍為0x0006~0x0C80，連接間隔為 Time = N * 1.25 ms

例如：0x320（十六進(jìn)制）= 800（十進(jìn)制）* 1.25ms = 1s

注：最大連接間隔是 4 s，所以當(dāng)設(shè)置超過4s時設(shè)置無效，則會變成了默認(rèn)的間隔，功耗會增加。

完整示例代碼鏈接（基于ESP-IDF release/v5.3版本）

https://gitee.com/SNKjxn/ble_power_save

獲取工程后，激活esp-idf并進(jìn)入工程目錄下

設(shè)置目標(biāo)芯片

idf.py set-target (目標(biāo)芯片型號)

例如：

編譯燒錄

正常運行l(wèi)og如下：

功耗測試結(jié)果參考

注意：下面的測試結(jié)果，硬件均為外加32k晶振的單模塊。

軟件廣播間隔1s，連接間隔1s。

ESP32-C3

平均功耗 474ua

ESP32-C6

平均功耗 512ua

ESP32-S3

平均功耗 826ua