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

陈拓 2022/05/26-2022/05/30

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

一文中我们测试了ESP32在deep sleep模式下只使用RTC时的电流，本文我们再开启ULP协处理器，测试RTC和ULP开启时的deep sleep电流。

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

• 霍尔传感器

根据霍尔效应，当电流垂直于磁场通过N型半导体时，会在垂直于电流和磁场的方向产生附加电场，从而在半导体两端形成电势差，具体高低与电磁场的强度和电流大小有关。当恒定电流穿过磁场或电流存在于恒定磁场时，霍尔效应传感器可用于测量磁场强度。霍尔传感器的应用场合非常广泛，包括接近探测、定位、测速与电流检测等。

• ESP32有内置霍尔效应传感器，可检测其周围磁场的变化。

本文实验ESP32-ULP协处理器如何在低功耗模式下读片内霍尔传感器。

本例子ULP协处理器每隔3秒唤醒一次，唤醒后在低功耗模式下读取霍尔传感器值, 通过hall phase shift两次，读取vp和vn值各两次一共四个值，减去共模的部分可以得出offset值，这个值可以用来表征环境对霍尔传感器的影响。

2. 官方文档

• 官方例程

ULP协处理器在低功耗模式下读片内霍尔传感器HALL SENSOR

https://github.com/espressif/esp-iot-solution/tree/release/v1.1/examples/ulp_examples/ulp_hall_sensor

可以看到官方例程在esp-iot-solution库中。

• ESP-IoT-Solution 简介

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，霍尔传感器的例程在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_hall_sensor ~/esp/

• 项目树

cd ulp_hall_sensor

 

• 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）

6. 示例测试

本例子ULP协处理器每隔3S唤醒一次，唤醒后在低功耗模式下读取霍尔传感器值, 通过hall phase shift两次，读取vp和vn值各两次一共四个值，减去共模的部分可以得出offset值，这个值可以用来表征环境对霍尔传感器的影响。如图，第一次打印的数值是周围未有强磁场的情况下测得的霍尔传感器数值；第二次打印的数值是使用了一枚钕铁硼磁铁的N极接近ESP32时获取的数值；第三次打印的数值是钕铁硼磁铁的S极接近ESP32时获取的数值，可以看出霍尔传感器的数值发生了较大的变化。

• 系统启动串口输出

周围未有强磁场

 

磁铁的N极接近ESP32

 

磁铁的S极接近ESP32

 

• deep sleep电流

 

和《ESP32深度睡眠电流怎样低于10uA》文中只启用RTC相比较，deep sleep电流大了约2uA，仍然小于10uA。