Энергопотребление ESP-WROOM-32

[nikolz]

Добрый день, Всем!
Ну вот и я решил поиздеваться над ESP32.
взял плату, которую рассылали бесплатно.
Сдул с нее модуль ESP-WROOM-32 (это ver 0 чтобы было понятно)
Cдул c нее крышку.
Подключил этот модуль к своему универсальному адаптеру для ESP8266, про который я уже рассказывал .
Включил в земляной провод INA219, подключенный к ESP8266, которым измеряю ток.
Нажал на адаптере кнопку RESET
и получил следующую картинку тока потребления при исполнении программы,
которая была ва модуле по умолчанию.

и получил вот такую картинку потребляемого тока



500 ма не наблюдаются даже при нажатии кнопки reset.
------------------------
Таким образом получился стенд для исследования потребления ESP32.
Все банально просто.

 

[pvvx]

А у меня в deep_sleep вышло 6.5..10 мкА.

А при активной передаче WiFi и CPU ядрах на номинальной частоте импульсы составили за 500 мА, что подтвердили и другие. Измерение тока платы ESP32DEVKIT V1 включает в себя ещё добавку от USB-UART и стабилизатора и переваливает за 575 мА.

В документации, без указания частоты CPU, значится среднее потребление RF части чипа 240 mA при Transmit 802.11b, DSSS 1 Mbps, POUT = +19.5 dBm и средние 95..100 мА при Receive 802.11b/g/n. Документ esp32_datasheet_en.pdf: ESP32 Datasheet Version 2.1.

Из чего следует, что вы как всегда, не смогли настроить INA219 и выкатили какой-то неверный рисунок. Откалибруйте INA219 с её шунтом и сделайте усреднение. В ней задается много параметров, включая усреднение замеров.
Потом попробуйте измерить ток модуля при неактивном входе ENA. Должен показывать к 0.45 мкА после паузы в пару сек, когда внутренности модуля и его емкости зарядятся/разрядятся.
Всё банально просто и примеры замеров и как их производить давно даны.
И на сегодня никого не интересуют замеры на старую ревизию чипа, выдававшуюся как брак бесплатно, да ещё без указания исходников и описания, что там вы измеряете...

По вашему графику можно попытаться угадать – это замер в режиме DTIM(3) пиковых токов модуля?

PS: Вам какой средний ток нравится? В наличии, в зависимости от включения и залитого ПО имеем возможность получить средний ток на модуле от 0.45 мкА до 0.5A.
Т.е. динамический диапазон измерителя у вас должен быть 7 десятичных знаков, т.е. почти 24 бита. У INA219 в пределе 10 бит и не подходящий шунт, на котором падает напряжение питания и вы измеряете какую-то белиберду.

 

[nikolz]

А у меня в deep_sleep вышло 6.5..10 мкА.

Я же вам говорил, что 2.5...5 мка это в версии 1, так и получилось.

А при активной передаче WiFi и CPU ядрах на номинальной частоте импульсы составили за 500 мА, что подтвердили и другие. Измерение тока платы ESP32DEVKIT V1 включает в себя ещё добавку от USB-UART и стабилизатора и переваливает за 575 мА.

верю.

В документации, без указания частоты CPU, значится среднее потребление RF части чипа 240 mA при Transmit 802.11b, DSSS 1 Mbps, POUT = +19.5 dBm и средние 95..100 мА при Receive 802.11b/g/n. Документ esp32_datasheet_en.pdf: ESP32 Datasheet Version 2.1.

Из чего следует, что вы как всегда, не смогли настроить INA219 и выкатили какой-то неверный рисунок. Откалибруйте INA219 с её шунтом и сделайте усреднение. В ней задается много параметров, включая усреднение замеров.
Потом попробуйте измерить ток модуля при неактивном входе ENA. Должен показывать к 0.45 мкА после паузы в пару сек, когда внутренности модуля и его емкости зарядятся/разрядятся.
Всё банально просто и примеры замеров и как их производить давно даны.
И на сегодня никого не интересуют замеры на старую ревизию чипа, выдававшуюся как брак бесплатно, да ещё без указания исходников и описания, что там вы измеряете...

Настроить INA219 нет проблем и калибровку я как-то без сопливых советов давно сделал.
могу график показать , а то вы переживать будете.

По вашему графику можно попытаться угадать – это замер в режиме DTIM(3) пиковых токов модуля?

PS: Вам какой средний ток нравится? В наличии, в зависимости от включения и залитого ПО имеем возможность получить средний ток на модуле от 0.45 мкА до 0.5A.
Т.е. динамический диапазон измерителя у вас должен быть 7 десятичных знаков, т.е. почти 24 бита. У INA219 в пределе 10 бит и не подходящий шунт, на котором падает напряжение питания и вы измеряете какую-то белиберду.

Я же написал, что ничего в модуль еще не грузил. какая была программа в нем изначально загружена китайцами ту и запустил.
-----------------------
Пока я лишь показал, что подключить модуль без каких либо плат DEVKIT можно с помощью простейшего адаптера на CH340G за 50 копеек.
----------------------------
Относительно измерений.
ток я на ESP8266 с использованием INA219 измеряю от 3 ампер до 3 мка. А с ацп в 24 бита и дурак измерит.
--------------------
У меня нет никаких добавок от LDO так как я измеряю ток модуля а не адаптера. Я сдул модуль с DEVKIT и подключил к своему адаптеру.

 

[nikolz]

вот график тока за 13 секунд, ток не превышает 250 ма. Средний 105 ма.
Что за программа? - А фиг ее знает.Спросите у него.

 

[pvvx]

Я же вам говорил, что 2.5...5 мка это в версии 1, так и получилось.

Где замер то?
У меня модули не из бесплатно раздаваемого брака

Настроить INA219 нет проблем и калибровку я как-то без сопливых советов давно сделал.
могу график показать , а то вы переживать будете.

Безусловно буду
Платки c INA219 на али продаются с шунтом 0.1 Ом. При включении питания модуля через них для измерения тока имеем падение на нем от 40 нВ до 60 мВ, и только тепловой шум более сотни мкВ rms, плюс входной ток утечки по входу INA219 более 20 мкА (больше чем потребление модуля в некоторых режимах sleep) При изменении шунта на 100 Ом модуль не запустится, т.к. падение с 3.3В при стартовом токе модуля на таком шунте составит более 3.3В
Ещё учтите, что при резких провалах питания на несколько десятков мВ модуль может сбоить... При плавных не будет, если они в границах работоспособности. Вешайте БОЛЬШОЙ конденсатор. Но при нем не измерите пиковые токи.

У меня нет никаких добавок от LDO так как я измеряю ток модуля а не адаптера. Я сдул модуль с DEVKIT и подключил к своему адаптеру.

А напряжение его к замеру не приложили. 2.5В?

 

[pvvx]

вот график тока за 13 секунд, ток не превышает 250 ма. Средний 105 ма.
Что за программа? - А фиг ее знает.Спросите у него.

А у меня не превышает 35 мА: https://esp8266.ru/forum/attachments/deep_sleep1-gif.5595/ и код к примеру указан.
А вы-же говорили что требуется ток более чем у ESP8266 при старте (~ 60..70 мА)

Дык о чем ваш график? Просто что-то измерили и не знаете что тама?
Теперь надо отгадывать? Это такая новая игра?
Попытаюсь отгадать - график демонстрирует, что потребление бракованного модуля первых ревизий с глючным первым ПО от Espressif в режиме типа MODEM или LIGTH sleep составляет порядка 100 мА?
Приводите для сравнения с ESP8266, у которого в аналогичном режиме средний ток >17 мА, а у RTL-ок порядка 15 мА при замере за сутки (в условиях реально имеющейся обстановке у меня в эфире WiFi)?
ESP8266 двухгодичной давности в режимах MODEM или LIGTH sleep:
https://esp8266.ru/forum/attachments/power_st_cpu160mhz_gd-gif.268/
https://esp8266.ru/forum/attachments/power_st_standard_gd-gif.269/

Потребление модулем RTL00 в RtlDuino (модуль RTL00 с RTL8710AF с утечкой по светодиоду) в аналогичных режимах. У RTL серии "B" выходит немного менее, но точных и длительных замеров пока не делал... Известно только одно, что включение в сеть ESP8266 увеличивает потребление других устройств WiFi в спящем режиме, работающих на одну AP.

 

[pvvx]

Попробуем погадать ещё на графике от nikolz
На отметке 12004 у него модуль заглючил и перезагрузился:


Сравниваем со стартом модуля на коде ESP-IDF при CLK CPU на 80 МГц. Видим занижение показаний. Наверно делитель или коэффициенты для INA219 у nikolz не в норме. Об этом свидетельствовали и прошлые его замеры ESP8266. Там часто наблюдались занижения почти до двух раз (подтверждение можно найти и в его ответах - у него стартовый ток загрузки и запуска ESP8266 принят за 20 мА). Может это неверное включение и утечки по питанию к модуля с внешних подключений?

Но при этом он пишет:

Настроить INA219 нет проблем и калибровку я как-то без сопливых советов давно сделал.

PS:

Относительно измерений.
ток я на ESP8266 с использованием INA219 измеряю от 3 ампер до 3 мка. А с ацп в 24 бита и дурак измерит.

Это вы про себя? Вы же демонстрировали, что купили плату с ADC в 24 бита. Не можете подключить?
Как это не стыкуется с "нет проблем и калибровку я как-то без сопливых советов"...

 

[pvvx]

Для адекватного сравнения берем прошивку ESP32_Certification_and_Test_EN_20171102, которую можно найти тут:
Tools | Espressif Systems
Заливаем в модуль согласно инструкции в ESP32_Certification_and_Test_Guide__EN.pdf

С начала тест с ESP32_Adaptivity_20170417.bin и iperf.
iperf.exe берем согласно указанием по в iperf --help :
Source at <iperf2>
На компе запускаем:
iperf.exe -s -u -p 7003 -w 320k -d
После соединения к AP модуля вводим в него строку:
iperf -c 192.168.4.2 -p 7003 -t 10 -u -b 4k
И глядим усредненные токи:

После 2-х секунд чип неимоверно горячий и трансфер падает...

Вторым тестом можно залить по инструкции ESP32_FCC_WIFI_BT_20170502.bin
и при старте указать:
wifitxout 1 0x3 0x17
итого:

Тут он сразу троттлит передатчик (delay=52 ms между передачей пакетов?) .

 

[sharikov]

Я же написал, что ничего в модуль еще не грузил. какая была программа в нем изначально загружена китайцами ту и запустил.
-----------------------
Пока я лишь показал, что подключить модуль без каких либо плат DEVKIT можно с помощью простейшего адаптера на CH340G за 50 копеек.

Подключить можно а чтобы работало без дополнительного питания - нельзя.

Проверил пример iperf с питанием от usb через синхронный buck конвертор на 2,8V. Фигвам. brownout при инициализации wifi

Brownout detector was triggered

ets Jun  8 2016 00:22:57

rst:0xc (SW_CPU_RESET),boot:0x3b (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0xee
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:1
load:0x3fff0018,len:4
load:0x3fff001c,len:4648
load:0x40078000,len:0
ho 12 tail 0 room 4
load:0x40078000,len:13556
entry 0x40078e08
I (196) cpu_start: Pro cpu up.
I (196) cpu_start: Starting app cpu, entry point is 0x400811f8
0x400811f8: call_start_cpu1 at /home/user003/esp/esp-idf/components/esp32/./cpu_start.c:215

I (181) cpu_start: App cpu up.
I (199) heap_init: Initializing. RAM available for dynamic allocation:
I (206) heap_init: At 3FFAE6E0 len 00001920 (6 KiB): DRAM
I (212) heap_init: At 3FFB8C28 len 000273D8 (156 KiB): DRAM
I (218) heap_init: At 3FFE0440 len 00003BC0 (14 KiB): D/IRAM
I (224) heap_init: At 3FFE4350 len 0001BCB0 (111 KiB): D/IRAM
I (231) heap_init: At 4008FE2C len 000101D4 (64 KiB): IRAM
I (237) cpu_start: Pro cpu start user code
I (254) cpu_start: Starting scheduler on PRO CPU.
I (0) cpu_start: Starting scheduler on APP CPU.
I (355) system_api: Base MAC address is not set, read default base MAC address from BLK0 of EFUSE
I (355) system_api: Base MAC address is not set, read default base MAC address from BLK0 of EFUSE

Brownout detector was triggered

...

Добавил емкость 470uf. Не помогло.
Подключил внешний блок питания - все заработало.

 

[pvvx]

Добавил емкость 470uf. Не помогло.
Подключил внешний блок питания - все заработало.

Такой емкости не хватит.
Подсчитайте - пиковый ток >450 мА на 2 сек и за это время не должно сильно провалиться питание.
(Там ещё CPU и прочая периферия не активна)
Больше видимо чип не даст - затроттлит и снизит до 300+ мА. Т.е. 1 Вт рассеивания тепла.
Если заглючит - выгорит.
Испытывать лучше на ESP32-PICO-D4 - там прикольнее Возможно после нескольких таких нагреваний стечет Flash и всё станет Ok

При внешнем БП внутреннее сопротивление источника меньше, чем у USB с кабелями...
От USB первые версии тестов от Espressif вообще не стартовали. Там стартовые пики были большими на инициализации WiFi и питание проваливалось. В новой редакции их угомонили, но всё равно на пределе хорошего кабеля и среднего исполнения USB выхода компа.
Т.е. модуль с какой dev-board без внешнего БП не стоит подключать к USB. Перепрошить будет проблематично. Может помочь удержание кнопки "Прошивка" и "RESET" при подключении в USB. Потом отпускаете "RESET", но кнопку "Прошивка" удерживаете и запускаете прошивальщик, котрый зальет код с пониженными CLK CPU и тротлингом всякими sleep командами (ESP-IDF - они там уже год бьются за понижение питания до норм USB).

Как-бы выходит, что чип при передаче должен рассеивать 0.5A*3.6В = 1.8 Вт. 3.6В - допустимый предел питания при 3.3+-10%. А в реальности сколько тянет корпус (до +125С)?
В рекламе Overview | Espressif Systems указано:
Suitable for commercial application development with a robust 4-layer FCC, CE ( RED ), IC, TELEC, SRRC & KCC-compliant design and a wide operating temperature range of -40°C to 85°C.
Под них и должны указывать производительность чипа. Иначе это опять враньё от Espressif...

PS: Программную защиту от перегрева для ESP8266 Espressif сделали только после первой сертификации на шумы (на излучения) в RF диапазоне модуля (почти через год после первых продаж модулей).

 

[pvvx]

Температура чипа ESP-32 в режиме STA, прошивка ESP32_Adaptivity_20170417.bin, дана команда:
iperf -c 192.168.1.2 -p 7003 -u -t 500 -b 66M
Начальная и внешняя температура +25С. Модуль находится в свободном конвекционном потоке (вокруг него в пол метра ничего нет ), измеритель MLX90614 над ним и прогревается от ESP-32. Крышка модуля снята. Напряжение питания модуля ESP-WROOM-32 3.3В +-50 мВ (на модуле может колбасить больше - провода).

Без передачи, в режиме STA с каким-то sleep (DTIMx) по умолчанию в данной прошивке:

В режиме AP температура чипа уваливает за +85С...
MLX90614 подключен к RTL8195 c примером динамического графика через websocket из web-свалки... Корпус RTL8195AM в режиме AP с передачей данных от MLX90614 +40С.

 

[nikolz]

Подключить можно а чтобы работало без дополнительного питания - нельзя.

Проверил пример iperf с питанием от usb через синхронный buck конвертор на 2,8V. Фигвам. brownout при инициализации wifi

Brownout detector was triggered

ets Jun  8 2016 00:22:57

rst:0xc (SW_CPU_RESET),boot:0x3b (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0xee
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:1
load:0x3fff0018,len:4
load:0x3fff001c,len:4648
load:0x40078000,len:0
ho 12 tail 0 room 4
load:0x40078000,len:13556
entry 0x40078e08
I (196) cpu_start: Pro cpu up.
I (196) cpu_start: Starting app cpu, entry point is 0x400811f8
0x400811f8: call_start_cpu1 at /home/user003/esp/esp-idf/components/esp32/./cpu_start.c:215

I (181) cpu_start: App cpu up.
I (199) heap_init: Initializing. RAM available for dynamic allocation:
I (206) heap_init: At 3FFAE6E0 len 00001920 (6 KiB): DRAM
I (212) heap_init: At 3FFB8C28 len 000273D8 (156 KiB): DRAM
I (218) heap_init: At 3FFE0440 len 00003BC0 (14 KiB): D/IRAM
I (224) heap_init: At 3FFE4350 len 0001BCB0 (111 KiB): D/IRAM
I (231) heap_init: At 4008FE2C len 000101D4 (64 KiB): IRAM
I (237) cpu_start: Pro cpu start user code
I (254) cpu_start: Starting scheduler on PRO CPU.
I (0) cpu_start: Starting scheduler on APP CPU.
I (355) system_api: Base MAC address is not set, read default base MAC address from BLK0 of EFUSE
I (355) system_api: Base MAC address is not set, read default base MAC address from BLK0 of EFUSE

Brownout detector was triggered

...

Добавил емкость 470uf. Не помогло.
Подключил внешний блок питания - все заработало.

У меня работает от USB.
Я вполне допускаю, что можно загнать ESP32 в такой режим что получится утюг.
Вопрос лишь в целесообразности такого режима.
мне этого не нужно.
Я взял классический пример Hello word и он работает просто от USB.


Я не планирую выжимать из ESP32 всю мощность.
меня интересует быстрое просыпание, экономный сон и 12 бит ацп.
Два процессора разгонять я не собираюсь.

 

[pvvx]

Я не планирую выжимать из ESP32 всю мощность.
меня интересует быстрое просыпание, экономный сон и 12 бит ацп.
Два процессора разгонять я не собираюсь.

Вам про это было описано и дан пример - пик потребления в нем 35 мА и далее 20.
"Hello word" на в RTL-ках должен потреблять:

С ограничением: в Low power mode UART не может принимать символы, а только передавать.
Так что не печальтесь...

 

[nikolz]

Вам про это было описано и дан пример - пик потребления в нем 35 мА и далее 20.
"Hello word" на в RTL-ках должен потреблять:
Посмотреть вложение 5755
Так что не печальтесь...

--------------------
А я Вас спрашивал о чем-то?
и на х..я мне RTL?
Кто о чем, а вшивый о бане.

 

[pvvx]

--------------------
А я Вас спрашивал о чем-то?

А фигли вы ту пишите?

и на х..я мне RTL?
Кто о чем, а вшивый о бане.

Ну это не я писал:

меня интересует быстрое просыпание, экономный сон и 12 бит ацп.

12 бит у ESP-32 нет. Есть 11 и те кривые - народ на форуме Espressif жалуется...
А в RTL всё пучком. 15.5 бита и линейные и не зависят от WiFi (у ESP-32 разрешат только после марта попробовать ADC с WiFi )
RTL просыпаются быстрее.
Что ещё там у вас?

Два процессора разгонять я не собираюсь.

И зачем козе баян?

 

[nikolz]

А фигли вы ту пишите?

Ну это не я писал:

12 бит у ESP-32 нет. Есть 11 и те кривые - народ на форуме Espressif жалуется...
А в RTL всё пучком. 15.5 бита и линейные и не зависят от WiFi (у ESP-32 разрешат только после марта попробовать ADC с WiFi )
RTL просыпаются быстрее.
Что ещё там у вас?
И зачем козе баян?

Очевидно вам виднее зачем вашей подруге байян.
------------------
а вот Вы опять соврали про ток потребления проги helloword

Вам про это было описано и дан пример - пик потребления в нем 35 мА и далее 20.

В действительности это выглядит так:

===================
про ацп тоже врете

 

[pvvx]

Очевидно вам виднее зачем вашей подруге байян.
------------------
а вот Вы опять соврали про ток потребления проги helloword

В действительности это выглядит так:
Посмотреть вложение 5760

Не умеете писать и использовать SDK.
Научитесь и выйдет меньше.

про ацп тоже врете
Посмотреть вложение 5761

Не прикладывайте список хотелок. Они не выполняются и это уже доказали (не только я).
ESP32 ADC Non-linear Issues - How do I fix / change Attenuation or width? - ESP32 Forum
When will support for ADC2 (with WiFi) be added? - ESP32 Forum
Даже не стоит пробовать сравнивать с приемом сигнала с генератора на ADC и передачу в WiFi в реал тайм у простой RTL-ки

В случае с ESP-32 рекомендуется подождать пару лет, вдруг тогда они сделают более менее 8 бит 100 Гц... Ну когда чип устареет относительно стандартных требований (как это было с ESP8266), то тогда и появится распространенное ПО на него и Espressif приведет в соответствие даташиты (как это было и происходит с ESP8266). От вас желаний исправления ситуации не видно и не последует.

Выходит опять ляпнули и не разбирались...

Дайте замер по температурному сенсору. Я уже показал, что он будет давать, пару соо назад. Зачем такой датчик? Имеет смысл использовать только как датчик пожара.
Во всех WiFi-SoC датчики по вашему списку "хотелок" есть, но у Espressif они игрушечные, чисто для галочки - типа "у нас тоже есть".

 

[nikolz]

В настоящий момент я выяснил почти все, что хотел о возможностях ESP32 версии 0 и 1. Возможно следующие версии изменят мое мнение.
Резюме :
Для задач с автономным питанием более экономичным является ESP8266(100 руб) чем ESP32S(205 руб).
кому интересны подробности рекомендую посмотреть здесь:
Datalogger uses ESP32 and ESP8266 Low Power Modes
--------------------------------
В отличии от данных в приведенном примере, мне удалось получить время активности ESP8266 не 3 секунды,а 03 секунды, а также обеспечить работу с датчиком без включения WIFI с током потребления от 10 до 17 ма.
---------------------------
кроме того, как я уже рассказывал на форуме,
если управлять выходом из deep-sleep ESP8266 через пин EN вместо RTS,
то ток в режиме сна будет не 20 мка, а в 2-3 раза меньше, т е такой же, как у ESP32.
================================================
Предвидя очередную рекламу RTL,
сразу замечу,
что RTL8710AF (160 руб) не имеет АЦП, а те которые, стоят от 600 руб,
т е в 6 раз дороже ESP8266.
Кроме того, пока я не исследовал,
можно ли у RTL сделать интервал активности WIFI менее 1 сек.

 

[sharikov]

Для задач с автономным питанием более экономичным является ESP8266(100 руб) чем ESP32S(205 руб).

Вы все перепутали. Кроме того выбор чипа зависит от отношения времени спячки к времени активности.

мне удалось получить время активности ESP8266 не 3 секунды,а 03 секунды, а также обеспечить работу с датчиком без включения WIFI с током потребления от 10 до 17 ма.

ESP32 обеспечивает работу с датчиком вообще без просыпания только силами ulp. Ток получается вообще недосягаемый для 8266.

если управлять выходом из deep-sleep ESP8266 через пин EN вместо RTS,
то ток в режиме сна будет не 20 мка, а в 2-3 раза меньше, т е такой же, как у ESP32.

ESP32 то же делает сам без дополнительных приблуд.

И вообще в 2018 году модули без поддержки ssl для новых проектов уже не могут использоваться поэтому забываем о существовании esp8266. То же относится и к rtl8710af

 

[pvvx]

Вы все перепутали. Кроме того выбор чипа зависит от отношения времени спячки к времени активности.

Не стоит так быстро. Nikolz у нас почетный тормоз. Ему это уже объясняют давно...

Вот ему пример "Hello nikolz!" - старт SDK, UART активна, по приему любого символа печатает его и выводит "Hello nikolz!":

Правда WiFi-SoC EMW3080 и стоит 470 мкФ электролит в питании
Активная UART на 38400 baud с активными IRQ и пробуждением CPU жрет на данной экземпляре 203 мкА, время просыпания CPU до 125 МГц менее длительности символа на UART...
Через сколько лет такое будет на ESP?
Исходник: