2024-04-19 07:02:22 +00:00
测量模组功耗
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:link_to_translation:`en:[English]`
{IDF_TARGET_SOC_BOOT_PIN:default="Not updated", esp32="IO0", esp32s2="IO0", esp32s3="IO0", esp32c3="IO9", esp32c2="IO9", "esp32c6"="IO9", "esp32h2"="IO9"}
开发功耗敏感型应用时，需要了解 `模组 <https://www.espressif.com/en/products/modules> `__ 在 Deep-sleep 模式、:doc: `其他节能模式 </api-reference/system/sleep_modes>` 和 Active 模式下的功耗。本节介绍如何测量运行此类应用程序时模组的功耗。
测量注意事项
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可以使用开发板进行测量吗？
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.. only :: esp32c6
对于 {IDF_TARGET_NAME}，可以使用 `ESP32-C6-DevKitC-1 <https://docs.espressif.com/projects/espressif-esp-dev-kits/en/latest/esp32c6/esp32-c6-devkitc-1/index.html> `__ 和 `ESP32-C6-DevKitM-1 <https://docs.espressif.com/projects/espressif-esp-dev-kits/en/latest/esp32c6/esp32-c6-devkitm-1/index.html> `__ 等开发板。这些开发板配有排针，可以用来测量模组的功耗。
.. only :: esp32h2
对于 {IDF_TARGET_NAME}，可以使用 `ESP32-H2-DevKitM-1 <https://docs.espressif.com/projects/espressif-esp-dev-kits/en/latest/esp32h2/esp32-h2-devkitm-1/index.html> `__ 等开发板。这些开发板配有排针，可以用来测量模组的功耗。
.. only :: esp32c6 or esp32h2
使用上述开发板，可以烧写 :example: `deep_sleep <system/deep_sleep>` 示例来测量模组在 Deep-sleep 模式下的功耗。也可以使用以下方法来测量配有 {IDF_TARGET_NAME} 芯片的裸模组的电流。
.. only :: esp32 or esp32s2 or esp32s3 or esp32c2 or esp32c3
对于 {IDF_TARGET_NAME}，不建议直接使用开发板来测量相应模组的功耗，因为即使烧写 :example: `deep_sleep <system/deep_sleep>` 示例，板上的某些电路仍会产生功耗。因此，在测量模组的电流前需要先切断电源电路。这种方法非常不便，测量成本高。
如何选择合适的电流表？
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在 :example: `deep_sleep <system/deep_sleep>` 示例中，模组每 20 秒被唤醒一次。在 Deep-sleep 模式下，模组中的电流仅为几微安 (μA)，而在 Active 模式下，电流的量级为毫安 (mA)。普通电流表无法快速动态切换测量范围，因此很难在如此大的动态范围内进行准确测量。
此外，普通电流表的内阻相对较高，压降较大，提供的电压可能会小于模组的最低电压，从而导致模组状态不稳定。
因此，用于测量 Deep-sleep 模式下电流的电流表应具有较小内阻，最好能够动态切换电流范围。我们推荐使用 `Joulescope 电流表 <https://www.joulescope.com/> `__ 和 Nordic 发布的 `Power Profiler Kit II <https://www.nordicsemi.com/Products/Development-hardware/Power-Profiler-Kit-2.?lang=en> `__ 。
Joulescope 电流表
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Joulescope 电流表既能高速采样， ， ， ， ， ，
Joulescope 没有显示屏，如果需要查看所测模组的电流波形，请将其连接到计算机。具体请参照制造商提供的文档操作。
Nordic Power Profiler Kit II
""""""""""""""""""""""""""""
Nordic Power Profiler Kit II (PPK2) 具有先进模拟测量单元，动态测量范围大。低功耗嵌入式应用的功耗通常在几微安到 1 A 之间，
硬件连接
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要测量裸模组的功耗，需要用 `ESP-Prog <https://docs.espressif.com/projects/espressif-esp-dev-kits/en/latest/other/esp-prog/user_guide.html> `__ 来为模组烧写 :example: `deep_sleep <system/deep_sleep>` 示例，并在测量期间为模组供电。此外还需要一个合适的电流表（这里我们使用 Joulescope 电流表），一台计算机，当然还有一个带有必要跳线的裸模组。请参阅以下图示连接硬件。
.. figure :: /../_static/hardware_connection_power_measure.png
:align: center
:scale: 80%
:alt: 硬件连接（点击放大）
硬件连接（点击放大）
请将所测模组的 **UART TX** 、 **UART RX** 、 **SPI Boot** 、 **Enable** 以及 **GND** 管脚与 ESP-Prog 上的相应管脚连接。将 ESP-Prog 上的 **VPROG** 管脚连接到 Joulescope 电流表的 **IN+** 端口，并将 **OUT+** 端口连接到所测模组的 **3.3 V** 管脚。有关不同模组中管脚的具体名称，请参考下面的列表。
.. list-table :: 基于 {IDF_TARGET_NAME} 芯片的模组管脚名称
:header-rows: 1
:widths: 50 50
:align: center
* - 模组管脚功能
- 管脚名称
* - UART TX
- TXD0
* - UART RX
- RXD0
* - SPI Boot
- {IDF_TARGET_SOC_BOOT_PIN}
* - Enable
- EN
* - 供电
- 3V3
* - 接地
- GND
.. only :: esp32
对于基于 ESP32 芯片的模组，
.. only :: esp32c2
对于基于 ESP32-C2 芯片的模组，
.. only :: esp32c3
对于基于 ESP32-C3 芯片的模组，
有关管脚名称的详细信息，请参阅 `模组技术规格书 <https://www.espressif.com/en/support/download/documents/modules> `__ 。
测量步骤
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下面以 ESP32-S3-WROOM-1 为例进行电流测量，其他模组也可参照以下步骤。芯片在不同模式下的具体功耗，请参阅相应 `芯片技术规格书 <https://www.espressif.com/en/support/download/documents/chips?keys=&field_download_document_type_tid%5B%5D=510> `__ 中的功耗章节。
参照以下步骤，可以测量 Deep-sleep 模式下的电流情况。
- 按照硬件连接章节的提示，连接上述设备。
- 将 :example: `deep_sleep <system/deep_sleep>` 示例烧写到模组中。详情请参阅 :doc: `在 Linux 和 macOS 系统中创建工程 </get-started/linux-macos-start-project>` （适用于运行 Linux 或 macOS 系统的计算机），也可以参考 :doc: `在 Windows 系统中创建工程 </get-started/windows-start-project>` （适用于运行 Windows 系统的计算机）。
.. only :: esp32 or esp32s2 or esp32s3
请注意，在运行 `` idf.py menuconfig `` 配置示例时，需要先在 `` Example Configuration `` 中禁用 `` Enable touch wake up ` ` ，以降低底电流。
.. only :: esp32
部分模组在 GPIO12 上连接了外部电阻（例如 ESP32-WROVER-E/IE） ， :cpp:func: `rtc_gpio_isolate` ，将 GPIO12 管脚与外部电路隔离，从而进一步减小功耗。请注意，其他模组并不需要调用此函数，否则可能会显示结果异常。
- 默认情况下，模组每 20 秒唤醒一次（可以通过修改示例的代码来更改定时）。想要检查示例是否按照预期运行，可以运行 `` idf.py -p PORT monitor `` （请用你的串行端口名称替换 PORT）
- 打开 Joulescope 软件查看如下图所示的电流波形。
观察波形可知，模组在 Deep-sleep 模式下的电流为 8.14 μA， ， ，
.. figure :: /../_static/current_measure_waveform.png
:align: center
:scale: 100%
:alt: ESP32-S3-WROOM-1 的电流波形（点击放大）
ESP32-S3-WROOM-1 的电流波形（点击放大）
观察下图可知，该模组在一个周期内的总功耗为 6.37 mW。
.. figure :: /../_static/power_measure_waveform.png
:align: center
:scale: 100%
:alt: ESP32-S3-WROOM-1 的功耗（点击放大）
ESP32-S3-WROOM-1 的功耗（点击放大）
通过参考不同模式下的功耗，可以估算应用程序的功耗，从而选择合适的电源。
