小试ESP8266(一) 一只电阻, 几条语句, 摆脱深度睡眠反复重启的困扰

要点: 低功耗, 深度睡眠, 反复重启.

开发环境：Arduino IDE 1.8.19. 器材：Mini D1 Wi-Fi 模块, 磁簧开关(Reed Switch 干簧管).

Mini D1 Wi-Fi 模块

利用Mini D1 Wi-Fi和磁簧开关制作门窗报警器.

大门附近没有电源插座, 需要电池供电. 考虑利用深度睡眠方式解决耗电问题. 用定时唤醒深度睡眠的方式, 虽然简单, 但以定时巡检方式监视大门的状态, 显然不可取. 于是乎决定用磁簧开关连接RST端, 及时检测到开关状态, 触发RST, 达到重启, 唤醒深度睡眠的方法. 按习惯思维, 在3.3V和RST之间接了上拉电阻, RST和地之间接干簧管. 同时, 为了随时监视电池, 连线3.3V和A0, 读取电压值.

图1-1 上拉电阻方案

代码如下, 为了便于阅览, 与主题关系不大的处理全部放在subroutine里.

#include <ESP8266WiFi.h>
#include "config.h"
#include "net.h"
#include "sensor.h"#define DEV_LED 4                       //GPIO4 内置LED
#define DEV_RSW 12                      //GPIO12 RSW
#define DEV_3_3V 17                     //A0 测量3.3Vvoid setup() {uint32 time_s = system_get_time();    //计时startSerial.begin(9600);Serial.println("");ledBlink(DEV_LED);//闪亮LEDjoinWiFiAP(WIFI_STA);                 //加入WiFi APsyncNTP();                            //同步NTPfloat f3_3V;String sTime;getLocalTime(sTime);                   //取得当前时间get3_3V(17, f3_3V);                     //采样3.3VSerial.printf("Time:%s 3v3:%s\r\n", sTime.c_str(), f3_3V);Serial.println("Send message to the host...");getRequest2Host(sTime, s3_3V);      //向HOST传送数据uint32 time_e = system_get_time();  //计时stopSerial.printf("ruuning time=%0.2fS\r\n", float((time_e - time_s)/1000000));//us->sSerial.println("Zzzz...");ESP.deepSleep(0);                       //先歇了, 有事别忘了喊我啊!
}void loop() {
}

程序调试中, 掐了一下”秒表”, 测量完成全程处理所需时间是6秒.

问题来了, 就在这”漫长的”的6秒的时间内, 一不留神打了个喷嚏, 手一抖, 干簧管和磁铁又碰在一起, 系统立马重启, 程序要做的事情还没做完!

图1-2

分析如图1-2, (波形图画得很拙劣, 见笑! ) 可见RST的状态与RSW开关的开合是同步. 虽然在开关断开时由上拉电阻的作用, RST保持在高电平, 但随着开关闭合, RST端也随着变低, 也就是说, 在程序启动, 处理完毕, 进入深度睡眠之间的6秒的时间中, 只要开关再次闭合, 系统就会重启. 想象在实际应用中, 只要有人在6秒之内闪入大门, 这个报警器就武功全废啦!

如何解决反复重启的问题, 想象中应该有一个电路, 输入端输入N个负脉冲, 输出端只PASS第一个负脉冲, 答案是"可以有", 但是我是"真没有", 手头上只有区区几只电阻! 于是乎, 来了个反向思维, 把上拉电阻换成下拉电阻, 利用ESP8266的IO端口帮忙解决其他问题, 只要使A点的电位, 在容许系统重启时为低, 在禁止系统重启时为高, 就可以解决反复重启的问题. A点接到GPIO12(当然也有其他符合条件的IO口), 就可以程控A点的电平变化了, 试试看,

见图2-1.

图2-1

代码如下:

#include <ESP8266WiFi.h>
#include "config.h"
#include "net.h"
#include "sensor.h"#define DEV_LED 4                      //GPIO4 内置LED
#define DEV_RSW 12//GPIO12 RSW
#define DEV_3_3V 17                     //A0 测量3.3Vvoid setup() {uint32 time_s = system_get_time();    //计时startSerial.begin(9600);Serial.println("");//添加三条语句***********************************************************pinMode(DEV_RSW, OUTPUT);digitalWrite(DEV_RSW, HIGH);           //禁用RSWSerialprintf("Disable RSW, GPIO12 = %d\r\n", digitalRead(DEV_RSW));ledBlink(DEV_LED);                 //闪亮LEDjoinWiFiAP(WIFI_STA);                //加入WiFi APsyncNTP();                           //同步NTPfloat f3_3V;String sTime;getLocalTime(sTime);                    //取得当前时间get3_3V(17, f3_3V);                     //采样3.3VSerial.printf("Time:%s 3v3:%s\r\n", sTime.c_str(), f3_3V);Serial.println("Send message to the host...");getRequest2Host(sTime, s3_3V);      //向HOST传送数据uint32 time_e = system_get_time();  //计时stopSerial.printf("ruuning time=%0.2fS\r\n", float((time_e - time_s)/1000000)); //us->s//添加两条语句***********************************************************digitalWrite(DEV_RSW, LOW);     //使能RSWSerialprintf("Enable RSW, GPIO12 = %d\r\n", digitalRead(DEV_RSW));Serial.println("Zzzz...");ESP.deepSleep(0);                   //先歇了, 有事别忘了喊我啊!
}void loop() {
}

由于A点电位是动态变化的, 所以单纯地将图2-1中的电阻称为下拉电阻并不准确, 故名双拉. 具体应该如何称呼, 敬请高人赐教.

图2-2

请注意A点的电位, 在图2上由黑线表示, 从RST启动开始, 在尽早将其通过GPIO12置为高, 在进入深度睡眠前再将其置为低, 由于它的箝位作用, 在程序活动期间, 任凭RSW反复闭合, 也丝毫打扰不到RST了. 是否还有疑问, 一旦进入深度睡眠, 系统的各端口(或部分, 没有详细调查) 是不是都处于悬空? GPIO12所置的低电平是不是就不起作用了? 程序运行结果证明, 在进入深度睡眠状态下, 电阻在此时起了下拉作用, A点的低点位可以在RSW闭合时触发RST启动.

上述如有不妥,遗漏之处,敬请指正. 本文完.

附: 本报警器将装在类似下图的门磁报警器中, 空间正合适, 还能就地取材, 利用原本装在其中的干簧管, 电池和电源开关等器件, 电池呢, 先用这三颗纽扣电池. 由于手头没有电流表, 本装置到底用电如何也无从可知, 等电池用光了, 再做报告吧.

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