ESP32在电池供电时用ULP监测电池电压

陈拓 2022/06/01-2022/06/01

1. 概述

在《ESP32深度睡眠电流怎样低于10uA》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/521640890

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/125033711?spm=1001.2014.3001.5502

和《ESP32 - ULP 协处理器在低功耗模式下读片内霍尔传感器HALL SENSOR》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/522082909

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/125048580?spm=1001.2014.3001.5502

两篇文章中我们讨论了ESP32在deep sleep模式下的电流，本文我们基于官方例程测试ESP32在电池供电时用ULP监测电池电压。

对于ESP32在各种工作模式下的电流可以参考《了解ESP32睡眠模式及其功耗》一文。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/521885688

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/125042156?spm=1001.2014.3001.5502

2. 官方文档

官方例程

《ULP Coprocessor Detect ESP32 Brownout》

https://gitee.com/chentuo2000/esp-iot-solution/tree/release/v1.1/examples/ulp_examples/ulp_detect_brownout

该示例利用 ULP 协处理器的 ADC 测量功能，在后台轮询检测 VDD33 引脚的电压值，并在电压不稳定情况下做相应处理。

硬件连接

本例子中，选择 SAR ADC1 的第 7 通道（GPIO34），通过外部跳线，接至 VDD33 引脚进行电压测量，测试电路板使用《ESP32深度睡眠电流怎样低于10uA》文中介绍的板子。

细节请参考 ESP32 技术手册

https://www.espressif.com.cn/sites/default/files/documentation/esp32_technical_reference_manual_en.pdf

软件工作原理

主CPU在非睡眠模式启动后，需要进行如下设置：

1)配置SAR ADC1，并使能ULP对其访问功能

2)初始化并使能RTC看门狗定时器

3)加载并启动ULP程序

ULP程序启动后会一直轮询检测VDD33引脚的电压值：

1)若电压值低于程序设定的Brownout阈值，则关掉数字内核，射频电路，并且停止 CPU

2)若电压值从低位提升到设定的Brownout阈值，ULP通过RTC WDT超时重置整个系统

注意：由于ULP不可以访问数字部分的模块，故无法读取EFUSE中的ADC校准参数来对SAR ADC1测量结果进行校准，所以最后SAR ADC1的测量结果会因不同模组类型有一些偏差。

ULP 协处理器目前只支持汇编开发，相应的汇编程序在例程文档中有详细说明。

ESP-IoT-Solution 简介

官方例程在esp-iot-solution库中。

https://docs.espressif.com/projects/espressif-esp-iot-solution/zh_CN/latest/gettingstarted.html

ESP-IoT-Solution 版本

不同版本的 ESP-IoT-Solution 说明如下：

ESP-IoT-Solution 编程指南

https://docs.espressif.com/projects/espressif-esp-iot-solution/zh_CN/latest/index.html

3. 获取 ESP-IoT-Solution

获取命令

如果从乐鑫官方的github库下载有困难，可以先在gitee上克隆一个库，然后从gitee上下载。下面是从我克隆的库下载，我的库是私有的，你需要自己克隆一个。

官方例程

注意，实验例程在v1.1版本中。

下载esp-iot-solution v1.1

cd ~/esp

git clone -b release/v1.1 --recursive https://gitee.com/chentuo2000/esp-iot-solution.git

从gitee克隆库下载时，主体很顺利，在下载子模块时遇到麻烦，需要手动下载下面的子模块：

按照源和对应的安装路径手工下载。

如果你还下载不了，可以从下面的链接下载这3个子模块：

下载Adafruit-GFX-Library.tar.gz

https://download.csdn.net/download/chentuo2000/85481416

下载ugfx.tar.gz

https://download.csdn.net/download/chentuo2000/85481491

下载lvgl.tar.gz

https://download.csdn.net/download/chentuo2000/85481538

4. 开发环境

《用乐鑫国内Gitee镜像搭建ESP32开发环境》

https://zhuanlan.zhihu.com/p/348106034

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/113424934?spm=1001.2014.3001.5501

5. 构建项目

复制官方例程

将官方例子项目复制到ESP-IDF开发工具之外：

cd ~/esp

cp -r ~/esp/esp-iot-solution/examples/ulp_examples/ulp_detect_brownout/ ~/esp/

项目树

cd ulp_detect_brownout

刷新esp-idf环境

get_idf

注意：每次打开终端进入sdk都要执行一次此命令

设定目标芯片

idf.py set-target esp32

清除以前的构建

idf.py fullclean

配置项目

idf.py menuconfig

1) 设置Flash存储器大小为4MB

2) ULP默认时开启的

保存，退出。

编译项目

idf.py build

烧写项目

查看USB转串口的COM口号：

烧写：

idf.py -p /dev/ttyS3 -b 115200 flash

启用监视器

idf.py monitor -p /dev/ttyS3

（Ctrl+]可以退出监视器程序）

主 CPU 启动后，定时打印 ULP 读取的 VDD33 引脚电压值（ADC 原始值和转换后的电压值）。ULP 协处理器被设定为定时 100ms 醒来检测 VDD33 引脚电压值，该示例中 Brownout 阈值设置为 2.76v。

以下为程序运行的日志：

4095是测量值，3.3是换算后的电压。