如何在任何物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用ESP8266來節(jié)省電力

隨著物聯(lián)網(wǎng)革命每天都在蓬勃發(fā)展，連接設(shè)備的數(shù)量正在迅速增加。未來，大部分設(shè)備將相互連接并實時通信。這些設(shè)備面臨的問題之一是功耗。這個功耗因素是任何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)項目的關(guān)鍵和決定性因素之一。

眾所周知，ESP8266 是構(gòu)建任何物聯(lián)網(wǎng)項目的最受歡迎的模塊之一，因此在本文中，我們將了解如何在任何物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用 ESP8266 來節(jié)省電力。在這里，我們每隔 15 秒將 LM35 溫度傳感器數(shù)據(jù)上傳到 ThingSpeak 云，在這 15 秒內(nèi)，ESP8266 保持在 DeepSleep 模式以節(jié)省電量

降低功耗的不同方法

有幾種方法可以優(yōu)化嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功耗?？梢栽?a href="http://ttokpm.com/v/tag/1751/" target="_blank">硬件和軟件上進行優(yōu)化。有時我們無法優(yōu)化硬件組件以降低功耗，但我們可以通過更改和優(yōu)化代碼指令和功能在軟件方面做到這一點。不僅如此，開發(fā)人員還可以修改時鐘頻率以降低微控制器功耗。

我們可以編寫一個固件，讓硬件在沒有數(shù)據(jù)交換時休眠，并在特定的時間間隔內(nèi)執(zhí)行定義的任務(wù)。在睡眠模式下，連接的硬件消耗的電量非常少，因此電池可以持續(xù)很長時間。如果您想了解有關(guān)功耗技術(shù)的更多信息，還可以閱讀微控制器中的最小化功耗。

ESP8266 模塊是使用最廣泛的 Wi-Fi 模塊，具有許多小尺寸的功能，具有不同的模式，包括睡眠模式，并且可以通過對硬件和軟件進行一些修改來訪問這些模式。

在這里，我們將解釋ESP8266 中可用的不同睡眠模式，并通過使用深度睡眠模式定期向Thingspeak 服務(wù)器發(fā)送溫度數(shù)據(jù)來演示它們。

所需組件

ESP8266 Wi-Fi 模塊

LM35溫度傳感器

跳線

ESP8266 中的睡眠模式類型

Esp8266 模塊工作在以下模式：

主動模式：在該模式下，整個芯片上電，芯片可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)。顯然，這是最耗電的模式。

調(diào)制解調(diào)器睡眠模式：在此模式下，CPU 處于運行狀態(tài)，Wi-Fi 無線電被禁用。此模式可用于需要 CPU 工作的應(yīng)用中，如PWM中。它使 Wi-Fi Modem 電路在與 Wi-Fi AP（接入點）連接時關(guān)閉，沒有數(shù)據(jù)傳輸，以優(yōu)化功耗。

Light-sleep 模式：在此模式下，CPU 和所有外設(shè)都處于暫停狀態(tài)。外部中斷等任何喚醒都會喚醒芯片。在沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r下，可以關(guān)閉 Wi-Fi Modem 電路并暫停 CPU 以節(jié)省功耗。

深度睡眠模式：在此模式下，只有RTC正常工作，芯片的所有其他組件都斷電。此模式在數(shù)據(jù)在較長時間間隔后傳輸?shù)那闆r下很有用。

ESP8266 中的深度睡眠模式

Modem-sleep 和 Light-sleep 在您需要讓 ESP8266 模塊運行而某些功能關(guān)閉時很有用。但是，如果您需要一些嚴格的電源控制，請選擇深度睡眠模式。整體平均電流小于1mA。在 2.5V 時，電流要求僅為 20 μA。

使用深度睡眠模式的步驟：

將模塊與 Wi-Fi AP 連接

執(zhí)行讀取傳感器值、發(fā)布 MQTT 消息等任務(wù)。

休眠定義的微秒數(shù)

再次重復上述過程

睡眠時間以微秒為單位定義。根據(jù) ESP8266 SDK，您只能休眠 4，294，967，295 μs，即約 71 分鐘。

設(shè)置 ESP8266 模塊：

將 ESP8266 的 RST 引腳與 GPIO 16 即 D0 引腳連接。GPIO 16 是具有 WAKE 功能的重要引腳。

將LM35 溫度傳感器連接到 NodeMCU 的 A0 引腳。

當 ESP 模塊的 RST 引腳為高電平時，它處于運行狀態(tài)。一旦它在 RST 引腳上接收到 LOW 信號，ESP 就會重新啟動。

使用深度睡眠模式設(shè)置定時器，一旦定時器結(jié)束，D0 引腳向 RST 引腳發(fā)送 LOW 信號，模塊將通過重啟喚醒。

現(xiàn)在，硬件已經(jīng)準備就緒并且配置良好。溫度讀數(shù)將在 Thingspeak 服務(wù)器上發(fā)送。為此，請在 thingspeak.com 上創(chuàng)建一個帳戶，并通過以下步驟創(chuàng)建一個頻道。

現(xiàn)在，復制 Write API 密鑰。這將在 ESP 代碼中使用。

ESP8266 深度睡眠模式編程

首先包括所需的所有重要庫。

#include 

一旦包含所有用于訪問函數(shù)的庫，然后分配 API 寫入密鑰，配置您的 Wi-Fi 名稱和密碼。然后聲明所有變量以供進一步使用要存儲數(shù)據(jù)的位置。

字符串 apiWritekey = "*************"; // 在此處替換為您的 THINGSPEAK WRITEAPI 密鑰
char ssid[] = "******"; // 你的 wifi SSID 名稱
char password[] = "******" ;// wifi 密碼

現(xiàn)在，使用wifi.begin()函數(shù)將模塊連接到 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，然后使用 while 循環(huán)不斷檢查直到模塊沒有連接到 Wi-Fi。

void connect1() { 
  WiFi.disconnect(); 
  延遲（10）；
  WiFi.begin(ssid, 密碼); 
  而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）{

制作另一個函數(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送到 thingspeak 服務(wù)器。在這里，將發(fā)送一個字符串，其中包含 API 寫入密鑰、字段編號和必須發(fā)送的數(shù)據(jù)。然后使用 client.print() 函數(shù)發(fā)送這個字符串。

void data() { 
  if (client.connect(server,80)) 
  {   
    String tsData = apiWritekey; 
           tsData +="&field1="; 
           tsData += String(tempF); 
           tsData += "\r\n\r\n"; 
     client.print("POST /update HTTP/1.1\n"); 
     client.print("主機：api.thingspeak.com\n");

調(diào)用 connect1 函數(shù)，該函數(shù)將調(diào)用該函數(shù)來連接 Wi-Fi，然后讀取溫度并將其轉(zhuǎn)換為攝氏度。

無效設(shè)置（） { 
  Serial.begin（115200）；
  Serial.println("設(shè)備處于喚醒模式"); 
  連接1（）；
  int 值 = 模擬讀取（A0）；
  浮動電壓=（值/1024.0）*5.0；      
  tempC = 伏*100.0；             

現(xiàn)在，調(diào)用 data() 函數(shù)將數(shù)據(jù)上傳到 thingspeak 云上。最后，調(diào)用的重要函數(shù)是 ESP.deepSleep();這將使模塊在定義的時間間隔內(nèi)休眠，以微秒為單位。

數(shù)據(jù)（）; 
Serial.println("深度睡眠 15 秒"); 
ESP.deepSleep(15e6);

循環(huán)功能將保持為空，因為所有任務(wù)都必須執(zhí)行一次，然后在定義的時間間隔后重置模塊。

本教程末尾提供了工作視頻和完整代碼。上傳 ESP8266 模塊中的代碼。上傳程序前先拔掉RST和D0的連接線，否則會報錯。

在 ESP8266 中測試 DeepSleep

上傳程序后，您會看到溫度讀數(shù)每 15 秒上傳到 ThingSpeak 云，然后模塊進入深度睡眠模式。

// esp8266 deepsleep

#include

String apiWritekey = "*************";

字符 ssid[] = "XXXXXXXXXX"; // 輸入你的 wifi 家庭路由器 ssid

字符密碼[] = "XXXXXXXXXX" ; // 輸入你的 wifi 家庭路由器 ssid

char server[] = "api.thingspeak.com";

雙溫度F；

雙溫度C;

WiFiClient客戶端；

void connect1() {

WiFi.disconnect();

延遲（10）；

Serial.print("正在連接");

序列號.println(ssid);

WiFi.begin(ssid, 密碼);

而（WiFi.status（）！= WL_CONNECTED）{

延遲（500）；

Serial.print(".");

}

Serial.println("");

Serial.print("NodeMcu 連接到 wifi...");

}



void data() {

if (client.connect(server,80))

{

String Data = apiWritekey;

數(shù)據(jù) +="&field1=";

數(shù)據(jù) += 字符串（tempF）；

數(shù)據(jù) += "\r\n\r\n";



client.print("POST /update HTTP/1.1\n");

client.print("主機：api.thingspeak.com\n");

client.print("連接：關(guān)閉\n");

client.print("X-THINGSPEAKAPIKEY: "+apiWritekey+"\n");

client.print("Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\n");

client.print("內(nèi)容長度：");

client.print(Data.length());

client.print("\n\n");

客戶端.打印（數(shù)據(jù)）；

Serial.println("上傳到 Thingspeak 服務(wù)器....");

}

client.stop();

}

void setup() {

Serial.begin(115200);

Serial.println("設(shè)備處于喚醒模式");

while (!Serial) { }

connect1();

int 值 = 模擬讀?。ˋ0）；

浮動電壓=（值/1024.0）*5.0；//轉(zhuǎn)換為伏特

tempC = volts*100.0; //轉(zhuǎn)換為攝氏溫度

Serial.print("Temperature C: ");

Serial.println(tempC);

數(shù)據(jù)（）;

Serial.println("深度睡眠 15 秒");

ESP.deepSleep(15e6);

}


無效循環(huán)（）{

}