Энергопотребление ESP32-WROVER в deep sleep

pvvx

Активный участник сообщества
Измерил пиковый ток при инициализации wifi
240MHz: Ipk=0.55A t=~5ms
80MHz: Ipk=0.5A t=~6.5ms

По моему дальше измерять потребление бессмысленно.
Ясно что с разумными затратами батарейное устройство на ESP32 не сделать.
Для работы нужно ориентироваться минимум на 500мА источник (это только еспшке без учета дополнительных потребителей).
При тестах было замечено, что приложения на новом SDK-IDF запускаются от источника с более высоким сопротивлением, чем у ESP8266. Это свидетельствует о том, что обычного коднера в сотни мкФ в питании для гашения пиков достаточно. Итоговую цену это сильно не меняет.
Первые версии SDK для ESP-32 не запускались и от источника с ограничением пиков в 500 мА.
В новой версии SDK проц заглушили по частоте, включили троттлинг для понижения потребления (в idle RTOS) и сделали из него аналог ESP8266 :) Теперь с ним можно работать по методу Arduino - опрашивая всё "поллингом" - тупо греть внешнюю среду :) (т.е. в основе удовлетворить спрос на методы у телепузиков).
Замер приема это и показывает - 700..800 килобайт, вместо 1.6 МБ/сек в TCP.

Если все while(условие) заменить на ожидание в sleep прерываний, но оставить 500 МГц общую для ядра, то потребление будет в разы меньше ESP8266 при одинаковой задаче. Т.е. беда в головах, а не чипе.
nikolz уже это продемил - включил таймер с прерыванием, заставив проц на 166 МГц исполнять while(1); в ожидании прерывания и измерив ток потребления такого чуда вывел, что чип жрет больше ESP8266 исполняющего команду wait i :) Но жестокая реальность показала, что на тех-же чипах ESP8266 не справился с задачей подготовки и вывода в ШИМ MP3 на два канала и жрет при простой поддержке приема по WiFi те-же 60..70 мА как и полностью отрабатывающий прием и декодирование программно в ШИМ на 6МГц стерео поток МP3 другой чип.
После пояснения этого nicolz-у, он вывел - использовать новые чипы сложно и вернулся к устаревшему ESP8266... И до сих пор сравнивает именно в таком контексте потребление чипов - сравнивает ESP8266 с неактивным CH_EN, с другим чипом, выполняющий команду while(1) на всей своей ГГцовой дури. :)
 
Последнее редактирование:

pvvx

Активный участник сообщества
Сдул крышку, да сам модуль для очистки от возможных утечек после пайки китайцами и поставил обратно.
(Последние замеры уже были даны с этими действиями c ESP-WROOM..).
Походу причина понижения производительности нашлась:
ESP-32S_CLK_FLASH_DEF.gif
1) По умолчанию, стандартные настройки среды, частота CLK на Flash всего 40 МГц. А из неё исполняется программа...
2) Не лезет весь основной исполняемый код RTOS и прочих стандартных задач в "кэш" Flash. Раздулся.
В RTL серии "B" активность Flash происходит только при старте в стандартных примерах (задачах), потом не наблюдается вообще - говорит о том, что "кеща" XIP у него достаточно и туда влезает весь активный код. Частота CLK Flash у RTL-B 100 МГц.
 

sharikov

Active member
examples/wifi/power_save
(режим light sleep: соединение с точкой доступа сохраняется)
80MHz dualcore мощность передатчика ограничил до 14dbm
Irun = 100ma
Iidle = 11ma
Iavg = ~15ma
У rtl8710 в аналогичном режиме раза в 2 меньше.
 

pvvx

Активный участник сообщества
examples/wifi/power_save
(режим light sleep: соединение с точкой доступа сохраняется)
80MHz dualcore мощность передатчика ограничил до 14dbm
Irun = 100ma
Iidle = 11ma
Iavg = ~15ma
У rtl8710 в аналогичном режиме раза в 2 меньше.
Примерные значения потребления CPU + пара активных контроллеров (обобщенные замеры на разных задачах) у RTL-"серии A":
RUN/IDLE/SLP
166.6MHZ - 63/21/6.4 mA
83.3MHZ - 55/15/6.4 mA
41.6MHZ - 51/11/? mA
20.8MHZ -49/9.5/? mA
В специализированных (адаптированных) режимах различие достигает примерно +-1.5 раза от описаного. У RTL-"серии A", как и у ESP8266 не лучшие показатели в sleep реализованными простыми методами понижения питания с помощью спец. команды CPU (не трогая PMU).
У RTL-"серии B" среднее потребление в режиме активного CPU/FPU 125МГц больше, но при одинаковых задачах, за счет троттлинга и PMU выходит меньше. При активности CPU добавляется XIP контроллер с 100 МГц на Flash и 32КБ "кэш".

А у ESP-32 два ядра и при 2x80МГц должно быть около того-же.
В режиме DTIM(n) в реальной обстановке все модули показывают среднее потребление около 15 мA при тесте за 10..20 часов активности. Различия в работе только у ESP8266. При DTIM(n) у него функционирование LwIP нарушено (понижена частота таймера основной функции LwIP по расчету тайм-аутов и прочих параметров соединений/сокетов в сотни раз и никакие сетевые стандарты он поддерживать в данном режиме не может).

Надо запускать тест типа "DHRYSTONE" Benchmark Program Version 2.1 и измерять потребление для сравнения с другими MCU. На ESP пока таких измерений не видел (наверно тормоз и скрывают :)).
С учетом падения производительности из-за XIP имеются большие различия первого прохода у данного теста, т.к. он влезает в "кеш" полностью...
Ещё различий у реальных приложений наберется из-за использования ROM. У всех ESP показатель использования функций ROM очень плохой (правильнее сказать - ужасен). ROM работает без тактов ожидания, не требует "кеширования" и в итоге приложение активно использующее функции ROM потребляет меньше и работает быстрее.
 
Последнее редактирование:

pvvx

Активный участник сообщества
Опять врете.
я вообще ничего не делал на ESP32 кроме установки луа.
Вы забыли про свои недавние действия с замером тока на RTL8710AF?
Так-же забыли стереть те сообщения, как вы всегда делаете и пока можно дать ссылку на них, для напоминания :)

И опять понаписали ошибок.
В 9-ом сообщении темы представлен ток старта ESP-32 и он не превышает 35 мА, а у ESP8266 - в два раза больше.
У меня получилась следующая картина возможностей ESP32 по сравнению с ESP8266. время ток.
-----------------------
1) Рестарт (выход из sleep)
ESP32=100мс (200-300 ма) ,
ESP8266=80-120 мс(20-35 ма)
Ну и далее аналогично - не очень корректные сравнения.
Но вам потянет :)
Единственное, с чем можно согласиться - более длительная начальная загрузка в ESP-IDF по сравнению с rapid-loader в ESP8266.
И если приделать педаль с GPIO на RESET, то получим меньший ток в deep_sleep у ESP32. Педали и навешивание аналоговых костылей - это как раз по вашей части.
 
Последнее редактирование:

sharikov

Active member
И если приделать педаль с GPIO на RESET, то получим меньший ток в deep_sleep у ESP32.
В режиме deep sleep esp32 не нужны никакие педали - все работает "из коробки" с током в слипе 5мкА причем и с кварцем 32768 в том числе. Кварц в rtc это хорошо потому что дает стабильность при длительных периодах засыпания.
 

pvvx

Активный участник сообщества
у ESP8266 в таком режиме ток не более 14 ма а у RTL 67 ма.
По измерению вам и привел, что вы сравнили исполнение [inline]while(1);[/inline] на 166 МГц и [inline]waiti[/inline] на 80 МГц :p
Свинке без разницы... :p :)
В режиме deep sleep esp32 не нужны никакие педали - все работает "из коробки" с током в слипе 5мкА причем и с кварцем 32768 в том числе. Кварц в rtc это хорошо потому что дает стабильность при длительных периодах засыпания.
nikolz считает что это много и у него другие цифры в голове - он сравнивает с потреблением при CH_EN или с таймером от TI у ESP8266 отключающем питание. Схему он и =AK= представлял и заявляли о порядках менее 20 нА. :) В связи с этим и привожу ему, что ESP-32 в аналогичном режиме RESET=0 будет 0.4 мкА.

Да и пока не вышло "5 мкА из коробки". Выходит сильно больше и приводил графики... Киньтесь примером для замера, а то вдруг что не так делаю или не учел...
Полученный минимум пока в esp-idf/examples/system/ulp at master · espressif/esp-idf · GitHub и составляет 18 мкА (минимум на графике).
Чип наверняка аналогичный вашему - Маркировка ESP32-DOWDQ6 и переключение провода +3.3В от измерителя на RTL8710BN при одинаковой функциональности в deep_sleep показывает 6 мкА.
Короче не понятно что надо ESP-32 ещё вписать. И так уже коду на два файла у ESP-32, вместо строчки ex_sleep(маска просыпания по GPIO и таймеру, время в мс) у RTL. Тестов с внешним 32К ещё не делал на ESP и RTLB.
Может надо опустить напряжение питания, как в заявке на ток в deep_sleep у ESP8266 в PDF?
 
Последнее редактирование:

=AK=

New member
Полученный минимум пока в esp-idf/examples/system/ulp at master · espressif/esp-idf · GitHub и составляет 18 мкА (минимум на графике).
Чип наверняка аналогичный вашему - Маркировка ESP32-DOWDQ6 и переключение провода +3.3В от измерителя на RTL8710BN при одинаковой функциональности в deep_sleep показывает 6 мкА.
В сущности это без разницы. Для некритичных применений и то и это достаточно мало, а для критичных - и то и это слишком много. Если и есть на свете применения, где эта разница играет какую-то роль, то лишь те, где были приняты ошибочные решения на ранних стадиях проектирования устройства. Вот pvvx уже давно носится с этими замерами как дурак с писаной торбой - значит, в его устройствах это критично, то есть, он принципиально облажался, когда выбирал их структуру. =:D=
 

pvvx

Активный участник сообщества
В сущности это без разницы. Для некритичных применений и то и это достаточно мало, а для критичных - и то и это слишком много. Если и есть на свете применения, где эта разница играет какую-то роль, то лишь те, где были приняты ошибочные решения на ранних стадиях проектирования устройства. Вот pvvx уже давно носится с этими замерами как дурак с писаной торбой - значит, в его устройствах это критично, то есть, он принципиально облажался, когда выбирал их структуру. =:D=
Я ничего не строю на ESP-32.
Последний раз про как выудить минимум была тема от вас с nikolz, так и не пришедшая к решению самими и поставленной задачи :)
Там и была доказана ваша полная импотенция в электронике - решения не последовало и всё заброшено.
Моё дело всего сравнить, а смысл использования при итого в "мало/много" - решать тому, кто собирается на этом что-то делать.
По мере сравнения и изучения разных подходов найдется и оптимальный вариант.
Вы играете в "Arduino", а я в тупые измерения. Каждому своя игра. :p
Вот открыл доку по ESP-32 - там написано 5 мкА при deep_sleep. Хочу проверить... Исходить из вашей и nikolz представленной информации я не могу - она всегда ложна, приводится без доказательств и создана путем тыкания пальцем в небо...

Справку про “критичность” для некоторых вариантов исполнения устройств, которые мне нужны, я вам уже давал. Могу повторить: Она заключается в том, что в пластиковом корпусе без вентиляции, рассеивание модулем более 1 Вт тепла критично для некоторых систем измерения, т.к. модуль является всего встраиваемой частью и остальное тоже выделяет тепло, да и внешняя рабочая температура должна удовлетворять пром. стандартам...
 
Последнее редактирование:

sharikov

Active member
Вот открыл доку по ESP-32 - там написано 5 мкА при deep_sleep. Хочу проверить...
Пример использования чистого deep sleep в (сюрприз) examples/protocols/sntp
Не забывайте про strapping pins они жрут ток и в примерах не конфигурируются. Проверяйте конфигурацию под ваш модуль. Для WROVER писал на первых страницах.
 

pvvx

Активный участник сообщества
Пример использования чистого deep sleep в (сюрприз) examples/protocols/sntp
Не забывайте про strapping pins они жрут ток и в примерах не конфигурируются. Проверяйте конфигурацию под ваш модуль. Для WROVER писал на первых страницах.
Пины все, кроме logUART висят на свободе...
examples/protocols/sntp - попробую...
 

pvvx

Активный участник сообщества
Программирование Flash и старт examples/protocols/sntp
prog_start.gif
Программирование модуля (заливка Flash) 30 секунд! + Время тупления макроса перед этим ещё пол минуты при никаких действиях :)

В примере изменил только время deep_sleep на 61 секунду (а то за 10 секунд там не успокаиваются все в модуле :))
Потребление с RESET:
sntp_61sec_x100.gif
Итог на режиме 10 мА Макс:
sntp_61sec_ds.gif
Нема реакции на кнопки и нет 5 мкА.
@sharikov - Надо как-то выключить всё, включая таймер RTC и понизить питание до отключения LDO1.2В (обычно Espressif так дают параметры). Тогда может будет соответствовать заявкам на ток в 5 мкА в deep_sleep (там не указано, что что-то включено).
В первых редакциях на ESP8266 было 10 мкА в deep_sleep. Потом поменяли на 20 мкА и приписали, что это при пониженном питании, когда Flash уже не работает. Так-же в документации значится 0.3 секунды соединения с AP :)

PS: ESP-IDF это нечто – верх совершенства макросов сборки в 2018 году :) При смене COM порта для прошивки производится полная пересборка всего SDK в течении пары минут… Это дает понимание, почему его так долго отлаживают и отладить не могут :)

------
Есть зависимость от температуры чипа. На 4-й раз измерения он почему-то со старта соединялся с AP 30 секунд. Нагрелся и остывал 2 минуты, после этого ток deep_sleep немого упал:
sntp_61sec_500sec.gif
 
Последнее редактирование:

sharikov

Active member
Программирование модуля (заливка Flash) 30 секунд!
А нефиг прошивать на 115200 по дефолту. Поставьте скорость uart 921600 или выше станет быстрее.

Нема реакции на кнопки и нет 5 мкА.
В примере sntp реакцию на кнопку никто не обещал. Там только задержка от rtc.

PS: ESP-IDF это нечто – верх совершенства макросов сборки в 2018 году :) При смене COM порта для прошивки производится полная пересборка всего SDK в течении пары минут… Это дает понимание, почему его так долго отлаживают и отладить не могут
Напишите make -j flash
Автоматом параллельная сборка там не включается.

Есть зависимость от температуры чипа.
Судя по графику у вас входы болтаются в воздухе вот и плавает.
Кажлый раз повторяю что sprapping pins это поле с граблями.
 

pvvx

Активный участник сообщества
А нефиг прошивать на 115200 по дефолту. Поставьте скорость uart 921600 или выше станет быстрее.
Вы сами просили всё по default.
Можно и JTAG подключить.
В примере sntp реакцию на кнопку никто не обещал. Там только задержка от rtc.
Ну и плохо. Значит не готов ESP-IDF для расчетной аудитории.
Напишите make -j flash
Автоматом параллельная сборка там не включается.
В данном случае не сильно помогает.
А пересброка всё равно, даже при -j 32 не достигает разумного времени.
Судя по графику у вас входы болтаются в воздухе вот и плавает.
Кажлый раз повторяю что sprapping pins это поле с граблями.
Это емкостная реакция, в цепях питания модуля. Так сразу не описать все причины возникновения такого выброса. При нагрузке измерителя резистором с коммутатором таких выбросов и плаваний нет. Только температурные, по характеристикам резистора.
Пальчиком по выводам не меняет показания, если не тронуть питания или цепей связанных с ним.
Сопротивление кожи и помеха от руки гораздо больше потребления в 6 мкА (при 3.3В это нагрузка в 550 кОм).
Подключение щупа осла на 10 МОм для контроля питания больше влияет на смещение показаний.
-------
Уточнили бы, что вы имеете в виду под "sprapping pins это поле с граблями". При чем тут sprapping или strapping pins?

По default все пины должны быть включены на ввод. При режимах sleep в зависимости от чипа обычно имеются специальные регистры настройки для пинов или применяется полное отключение GPIO контроллера. Ну висят на СМОП входах какие-то уровни. И что они вызовут? Генерацию на переходном уровне давно все победили. Помех у данного модуля при deep_sleep рядом нет – принимать на выводы нечего.

Так что давайте излагайте – какая ещё беда с sprapping pins?
-----
Произвел доп. тест: прошел проводом GND при работающем deep_sleep по выводам GPIO - изменений нет.
Замкнул на несколько GPIO, на которые при тыкании рукой были какие-либо наноамперные всплески:
sntp_61sec_gpio_gnd.gif
Изменений нет.
 
Последнее редактирование:

pvvx

Активный участник сообщества
@sharikov - Согласно документации (Table 4: Strapping Pins на модуль ESP-WROOM-32 Datasheet) имеем такие Pull-Up/Down:
PinsPulls.gif
На самом деле имеем такую ситуацию:
PinsGnd.gif
Т.е. только GPIO14, GPIO15 и GPIO0 активны.
Остальные пины при замыкании на GND (включая RX/TX, исключая EN/RESET) не вызывают никакой реакции (не отличить среди наноамперного шума).
Получаем что ток Pull-Up 72..75 мкА (для Pull-Down аналогично) (примерный эквивалент 45 кОм), что говорит о том, что если есть какие замыкания, то они отразятся на уровне десятков мкА.
Подключение к Pull-Up внешнего напряжения 3.3В не дает изменений, если напряжение немного меньше питающего модуль.

Как общий итог - никаких проблем со Strapping Pins не наблюдается.

PS: Жду пример как отрубить RTC таймер, чтобы получить заявку на 5 мкА :)
Модули стандартные, как на всех фото Espressif, чипы в нутре стоят ESP32-DOWDQ6, 25Q32CS1G, этой детали:
Снимок3.gif
нет. Сэкономили (место под пайку есть - аналогичный модуль по разводке, так-же зеленой краской помечена Flash)
Сдавать обратно Espressif как брак? :)
 
Последнее редактирование:
Сверху Снизу