ESP8266低功耗解決方案之深度睡眠Deep-sleep

ESP8266 系列芯片提供三種可配置的睡眠模式，針對這些睡眠模式，我們提供了多種低功耗解決方案，用戶可以結合具體需求選擇睡眠模式並進行配置。三種睡眠模式如下：

ESP8266低功耗解決方案之深度睡眠Deep-sleep：

相對於其他兩種模式，系統無法自動進入 Deep-sleep，需要由用戶調用接口函數system_deep_sleep 來控制。在該模式下，芯⽚片會斷開所有 Wi-Fi 連接與數據連接，進入睡眠模式，只有 RTC 模塊仍然⼯工作，負責芯片的定時喚醒。在 Deep-sleep 狀態下，GPIO 電平狀態可以保持，具有 2 μA 的驅動能⼒。

應用場合：

Deep-sleep 可以用於低功耗的傳感器應用，或者大部分時間都不需要進行數據傳輸的情況。設備可以每隔一段時間從 Deep-sleep 狀態醒來測量量數據並上傳，之後繼續進入Deep-sleep。也可以將多個數據存儲於 RTC memory（RTC memory 在 Deep-sleep 模式下仍然可以保存數據），然後一次發送出去。

自動喚醒和外部喚醒：

自動喚醒：在 Deep-sleep 狀態下，可以將 GPIO16 (XPD_DCDC) 連接至 EXT_RSTB。計時到達睡眠時間後，GPIO16 輸出低電平給 EXT_RSTB 管腳，芯片即可被重置並被喚醒。

外部喚醒：在 Deep-sleep 狀態下，可以通過外部 IO 在芯片 EXT_RSTB 管腳上產生⼀一個低電平脈衝，芯片即可被重置並被喚醒。

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);

 提供了以下幾種種方案來減少 Deep-sleep 模式的功耗：

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1. 設置立即進入 Deep-sleep，縮短設備進入 Deep-sleep 的時間：

void system_deep_sleep_instant(uint32 time_in_us)

2.設置 Deep-sleep 喚醒後不進行射頻校準，以縮短芯片初始化的時間和降低芯片初始化時的電流：

void esp_deep_sleep_set_rf_option(uint8_t option)

3.適當降低射頻功耗，舊版：修改esp_init_data_default.bin文件

4.使⽤用以下指令修改 BIN ⽂文件，縮短 flash 初始化的時間並降低 flash 初始化時的電流：

python add_low-power_deepsleep_cmd.py ./bin file

5.選擇 Flash 型號和工作模式，選擇特殊型號的 flash，可明顯縮短從 flash 加載固件的時間，例如 ISSI-IS25LQ025。
適當的工作模式，也可以縮短從 flash 加載固件的時間，建議 flash 工作模式盡量選擇四線工作模式。

6.設置清空 UART FIFO，減少打印時間，FIFO（先入先出隊列列）是 UART 的緩存器器，強制將串行通信的每個字節按照接收的順序進行傳送。FIFO 打印消耗時間較多，盡量避免大量打印。所以在設置休眠前應清空UART FIFO，否則，系統會等待 UART FIFO 打印結束才進入睡眠，將消耗較多時間。

7.集中發包，因爲發包動作持續時間短（與睡眠醒來的時間相比）、消耗能量少，建議集中發送數據，在 Deep-sleep 醒來之後，一次發送多個數據包。

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注意：實際測試中發現，由於 Light-sleep 硬件喚醒時間短（約爲 3 ms），如果應⽤用場景中設備睡眠時間 <2s，宜採⽤用 Light-sleep ⼯工作模式，更更節省功耗；如果睡眠時間 >2s，則宜採⽤用 Deep-sleep ⼯工作模式，更更節省功耗。

實測：芯片級理論值能達到20uA，但是模組級實測值達到100uA左右。

附帶示例源碼：

/******************************************************************************
 * @ 10秒後系統進入深度睡眠模式，外部喚醒
 * @ EXT_RSTB  管腳拉低，芯片重置並喚醒
*******************************************************************************/
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");

	/* 發現進入深度睡眠後無法再次燒錄固件 */
	esp_deep_sleep(0);
}