如何将Wi-Fi模块的消耗减少十倍或更多倍

大家好!

本文主要介绍流行的ESP8266模块(ESP8285)。

最近,在一个论坛中,有人问我有关ESP-NOW协议的问题。 因此,我决定讨论减少通过WiFi工作的传感器和执行器(包括ESP8266,尤其是Sonoff)的消耗的方法。

首先,要解决的问题的实质。

在经典的WiFi解决方案中,您必须在接入点模式下使用特殊路由器或智能手机或设备。

在ESP8266上使用铃鼓连接和传输数据时,无需特殊舞蹈,该过程为1-4秒。 在这种情况下,电流消耗至少为70 mA。

当使用电池电源(例如温度传感器)时,将使用深度睡眠模式。 设备会定期唤醒,发送数据并进入睡眠状态。

根据我的经验,我可以说ESP8266的启动时间可以减少到0.1-0.13秒。

此外,此时间的很大一部分是引导加载程序的工作时间:从0.08秒到0.1秒,但是那时wifi尚未打开,因此平均电流消耗为25 mA。

我用这个间隔来检查电池电量。
如果没有足够的通信费用,我会让设备再次进入睡眠状态。
我用这段时间检查传感器读数,并与给定的值范围进行比较。

如果在走廊中,则使设备再次进入睡眠状态。
因此,大大减少了不必要的数据发送。

通常,在“智能家居”,月光或啤酒装置,气象站等项目中,必须测量温度并打开和关闭继电器灯泡,泵,发动机。
要控制此类设备并在智能手机或其他设备上获取温度或压力数据,仅几个字节就足够了。

关于互联网上的ESP8266,有几种方法可以减少通过WiFi处于数据传输模式下设备的活动时间。

选项1:使用TCP / IP和固定IP地址。
ESP8266的第一个是pvvx制作的。
缺点:使用自制的SDK。
活动时间从0.54秒开始。

选项2:很长时间以来,我是第一个使用此方法的人,但是今天我在互联网上找不到它。
使用UDP协议,在RAM RTC中固定连接参数,禁用DHCP。
优势:标准的SDK没有拐杖,包装长度可达64K。
活动时间从0.25秒开始。

选项3: ESP-NOW协议。
缺点:业余爱好者难以理解,需要与wifi协议结合以与智能手机交换数据。
优势:标准SDK,无拐杖,数据包长度最大为512字节。
活动时间:从0.13秒(标准引导程序)开始; 0.1(特殊的引导程序)

选项4:基于自制pvvx SDK和原始包使用的CNLohr解决方案。
与ESP-NOW解决方案的不同之处在于,传输的数据包较小,但是使用了WiFi协议。
缺点:业余爱好者很难掌握,不能在arduino环境中实现,需要更改路由器的软件。
活动时间:如选项3中所示。

选项5:基于WiFi的专用网络的通用方法。
没有拐杖。 在arduino上易于实现,软件是标准的。
它不仅可以用于ESP。
它不需要路由器。
缺点:数据包长度为4字节
活动时间:如选项3和4所示。

方法:
在本地网络中,我们使用特殊的MAC地址。
地址的第一个字节,例如0x36。
地址的第二个字节指示设备号。
3、4、5、6字节包含传输的信息。
结果,为了接收所发送的信息,仅需要完成连接。
传输数据的时间为零,因为我们在连接时获取了数据。

arduino的此方法的一个实施例可以在此处注销

在上面的示例中,仅实现了此数据传输方法的一种变体。

它没有深度睡眠模式。 因此,其中的节能仅归因于信息传输的零时间。 变送器仅在连接后才能工作,并且电流仅在2-4 ms内上升到300 mA。

为了通过任何选项获得完全的节省效果,有必要以标准方式实现深度睡眠模式。

因此,在选项3至5中,WiFi单元的运行时间不超过0.04秒。
正是在这个时候,电流消耗在70到300 mA之间变化。
其余时间,ESP8266的电流消耗不超过20 mA。
结果,我们无需消耗70mA * s的能量,而是获得了约3 mA * s的能量。
那些希望的人可以更准确地计算出特定设备的节省额。

我将更详细地解释选项2
退出depp-sleep时,有三个选项可用于连接WiFi进行消息传递。

1)登录名和密码-新值。
UDP消息的连接和传输时间为4秒。

2)登录名,密码和IP存储在RTC中。
UDP消息的连接和传输时间为1.2秒。

3)登录,密码,IP,保存在RTC中并禁用dhcp。
连接和发送UDP消息的时间为0.25秒。

计算时间时要考虑到引导加载程序的运行时间,
在标准启动中为0.12秒。
如果我们重写引导加载程序,则时间可以再减少0.04-0.06秒。

因此,如果我们将登录名,密码和IP保存在RTC中,则电池寿命会比不保存时增加3倍。 这种保存方法在Internet上是众所周知的,并且被许多人使用。

但是,如果禁用DHCP,则电池寿命将增加约13倍。
这正是我正在做的事情,但是我在互联网上还没有看到这样的解决方案。

在节能方面取得了所有成功。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN480316/


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