低功耗模式
实验原理
超低功耗协处理器（ULP Coprocessor）是一种功耗极低的协处理器设备，可在主系统级芯片（SoC）系统进入 Deep-sleep 状态时保持上电，允许开发者通过存储在 RTC 中的专用程序，访问外围设备、内部传感器及 RTC 寄存器。ULP 协处理器的主要应用场景包括一些需要在保证最低功耗的情况下，通过外部活动或计时器（或两者兼有）唤醒 CPU 的应用。
主要特性：
- 可访问最多 8 KB SRAM RTC 慢速内存，储存指令和数据
- 采用 8 MHz RTC_FAST_CLK 时钟频率
- 支持正常模式和 Deep-sleep 模式
- 可唤醒 CPU 或向 CPU 发送中断
- 可访问外围设备、内部传感器及 RTC 寄存器
- 采用 4 个 16 位通用寄存器 (R0 - R3)，进行数据操作和内存访问
- 采用 1 个 8 位阶段计数器寄存器 Stage_cnt，可通过 ALU 指令进行操作并用于 JUMP 指令
查询 ESP32 的设计参考手册，可以发现 ESP32 的电源模式有5种：Active、Modem Sleep、Light Sleep、Deep Sleep、Hibernation， 相关的设定流程如下：
Active活动模式：在此模式下，整个芯片上电，芯片可以接收、传输数据，耗电量最大的模式。
Modem Sleep调制解调器睡眠模式：在此模式下，CPU 可以运行，但禁用 Wi-Fi 蓝牙无线电。此模式可用于需要 CPU 工作的应用程序，如 PWM。它使 Wi-Fi 调制解调器电路在与 Wi-Fi AP（接入点）连接时关闭，无数据传输以优化功耗。
Light Sleep轻度睡眠模式：在此模式下，CPU 和所有外围设备都暂停。任何唤醒（如外部中断）都会唤醒芯片。在没有数据传输的情况下，可以关闭 Wi-Fi 调制解调器电路并暂停 CPU 以节省功耗。
Deep Sleep深度睡眠模式：在此模式下，只有 RTC 与 ULP 协处理器功能正常，芯片的所有其他组件都断电。在长时间间隔后传输数据的情况下，此模式非常有用。
Hibernation休眠模式：与深度睡眠模式不同，在休眠模式下，芯片会禁用内部 8 MHz 振荡器以及 ULP。RTC 恢复内存也已关闭电源，这意味着我们在休眠模式下无法保留任何数据。除了一个 RTC 计时器（在慢速时钟上）和几个 RTC GPIO 之外，其他所有内容都已关闭。它们负责将芯片从休眠模式中唤醒。这进一步降低了功耗。芯片在休眠模式下仅消耗约 2.5μA 电流。 如果你正在构建的项目不需要始终处于活动状态，则此模式特别有用。
唤醒 ESP32 的方式有 RTC（RealTimeClock） 唤醒， 因为在深度睡眠模式下，RTC Timer 仍保持运作，当 Timer 指定时间到达，即触发 CPU Restart。
还可以透过外部的 IO 脚位进行唤醒，这边的脚位并不是任意 IO，而是标记为 RTC GPIO的脚位，怎么确定那几只脚位是 RTC 的 GPIO 呢？最直觉的方法就是查阅 ESP32 的参考手册：
外部 IO 唤醒方法，可以分为 ext0 跟 ext1，两种唤醒最大的差别就在于 ext0 可以设定1个 IO 口作为唤醒源，ext1 可以同时设定多支 IO 作为唤醒机制。
硬件电路设计
使用按键电路实现开关灯的效果。
物料清单（BOM 表）：
| 材料名称 | 数量 |
|---|---|
| 1kΩ 电阻 | 1 |
| 杜邦线(跳线) | 若干 |
| 面包板 | 1 |
将材料按照下图相连:
软件程序设计
MicroPython 提供了 lightsleep() 与 deepsleep() 两种低功耗模式函数：
lightsleep()：正常低功耗模式是被唤醒后继续执行后面的语句，不带参数表示永久，带参数表示睡眠 XX ms。deepsleep()：深度睡眠模式唤醒后是重启，可以通过machine.reset_cause()复位原因函数获取复位原因，共有5 种：PWRON_RESET（电源复位）、HARD_RESET（硬重置，断电）、WDT_RESET（看门狗复位）、DEEPSLEEP_RESET（深度睡眠重启）、SOFT_RESET（软复位）。
外部唤醒 ESP32 的函数有两个 wake_on_ext0() 与 wake_on_ext1(), 他们两个的作用都是通过外部中断把设备从睡眠模式中唤醒，但是 exti0 只能接受一个引脚，exti1 可以接受多个， level 参数表示确定高电平 / 低电平唤醒。
在 MicroPython 设备中创建文件取名 low_power.py，输入以下测试代码：
# 在 MicroPython 设备中创建文件取名 low_power.py
import machine,esp32, time
from machine import Pin
pin_13 = Pin(13, mode = Pin.IN)
#level 参数可以是: WAKEUP_ANY_HIGH 或 WAKEUP_ALL_LOW
esp32.wake_on_ext0(pin=pin_13, level=esp32.WAKEUP_ALL_LOW)
print('两秒钟后进入睡眠模式')
time.sleep(2)
print('Sleep Mode On')
# 这里不加延迟的话打印到一半就进入睡眠模式了
time.sleep_ms(100)
# 测试 Light Sleep 模式
# machine.lightsleep()
# Light Sleep 会继续执行下面的代码
# print('解除 Light Sleep 模式')
# 测试 Deep Sleep 模式
machine.deepsleep()
# Deep Sleep 不会执行下面代码
print('解除 Deep Sleep 模式')
注意
测试本段代码需要将其保存到 Micropython 设备当中才行，在线调试时如果启用了 machine.deepsleep() 代码，无法看到 Shell 调试窗口相关的调试信息。
根据测试，我们可以看到，Light Sleep 模式被唤醒后可以继续执行后面的语句，深度睡眠模式唤醒后是重启，后面的代码不再执行。
