乐鑫esp32系列在睡眠模式下保持蓝牙连接的功耗测试

本教程适用于ESP32-S3、ESP32-C3、ESP32-C6
 

 

睡眠模式介绍

 

ESP32系列常见的休眠方式有三种，分别为Modem-sleep、Light-sleep 和 Deep-sleep。

 

Modem-sleep模式：CPU正常工作，可以对时钟进行配置。进入 Modem-sleep 模式后，还可以选择降低CPU时钟频率，进⼀步降低电流。休眠期间WiFi或 Bluetooth LE 可保持连接。

 

Light-sleep模式：CPU暂停工作，数字内核时钟受限。任何唤醒事件（MAC、主机、RTC 定时器或外部中断）都会唤醒芯片。休眠期间WiFi或Bluetooth LE可保持连接。

 

Deep-sleep模式：数字内核断电，CPU内容丢失。RTC时钟定时器或RTC GPIO可以将芯片从Deep-sleep模式中唤醒。进⼊休眠状态后，关闭除RTC模块外的所有其他模块。休眠期间WiFi或Bluetooth LE无法保持连接。

 

 

硬件准备

 

ESP32系列模组既支持外置32.768 kHz的时钟振荡器作为RTC睡眠时钟，也支持外部激励信号（如有源晶振）作为RTC睡眠时钟。ESP32外置32.768 kHz晶振的电路如下图所示。具体的32k晶振引脚请参考对应芯片的技术规格书。

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

 

软件准备

 

部分源码解析

 

1. 电源管理功能

 

电源管理功能（power_managenment) 是ESP-IDF中集成的电源管理算法，可以根据应用程序组件的需求，调整外围总线 (APB) 频率和CPU频率，并使芯片进入Light-sleep模式，尽可能减少运行应用程序的功耗。

 

通过调用esp_pm_configure() 函数，在应用程序中启用动态调频 (DFS) 功能和自动 Light-sleep 模式。此函数的参数 esp_pm_config_t 定义了频率调节的相关设置。在此参数结构中，需要初始化以下三个字段：

 

max_freq_mhz ：最大 CPU 频率 (MHz)，获取 ESP_PM_CPU_FREQ_MAX 锁后所使用的频率。

min_freq_mhz ：最小 CPU 频率 (MHz)，即未持有电源管理锁时所使用的频率。注意，10 MHz 是生成1MHz的REF_TICK默认时钟所需的最小频率。

light_sleep_enable ：没有获取任何管理锁时，决定系统是否需要自动进入Light-sleep状态( true/false)。

2. ble广播间隔

 

在程序中有个结构体 adv_params，其中有两个变量 .adv_int_min 和 .adv_int_max，这两个参数影响着广播间隔，可设置范围为 0x20~0x4000，广播时间间隔为 Time = N * 0.625 ms。

例如：0x640（十六进制）= 1600（十进制）* 0.625ms = 1s

3. ble连接间隔

 

当连接成功后，在连接事件中有两个变量 conn_params.max_int 和 conn_params.min_int，这两个参数影响着连接间隔， 可设置范围为0x0006~0x0C80，连接间隔为 Time = N * 1.25 ms

例如：0x320（十六进制）= 800（十进制）* 1.25ms = 1s

注：最大连接间隔是 4 s，所以当设置超过4s时设置无效，则会变成了默认的间隔，功耗会增加。

完整示例代码链接（基于ESP-IDF release/v5.3版本）

https://gitee.com/SNKjxn/ble_power_save

获取工程后，激活esp-idf并进入工程目录下

 

设置目标芯片

idf.py set-target (目标芯片型号)

例如：

编译烧录
 

正常运行log如下：

功耗测试结果参考

 

注意：下面的测试结果，硬件均为外加32k晶振的单模块。

软件广播间隔1s，连接间隔1s。

 

 

ESP32-C3

平均功耗 474ua

ESP32-C6

平均功耗 512ua

ESP32-S3

平均功耗 826ua