何とかならんか～
電池を見つめて。
一定間隔で動かしているのだが、電池の持ちが悪くてな。
Sleepさせていないのか？これだとずっとCPUが電力を消費するぞ。
よし、今回はDeepSleepの方法を使う方法を紹介しよう。
この記事では、「M5Stamp Pico」を使って、「電力消費を抑えて一定間隔で動かす方法」をご紹介します。
「M5Stamp Pico」は、切手サイズのマイコンです。
さまざまなものに組み込むことができるので、センサーを使って、一定間隔でデータ取得したいということも多いのではないでしょうか。
「M5Stamp Pico」は、切手サイズとはいえ、起動した状態で何も処理を行わなくても、電力はどんどん消費していきますよね。
しかも、電源コードによる電源供給ができないこともあり、電池でのロングライフ稼働が必要なことも。
そこで、今回は、「M5Stamp Pico」を、DeepSleepという最小消費電力の状態に落とし、一定間隔ごとに起動するプログラムを作ります。
ぜひ、皆さんも挑戦してみてくださいね！
この記事の前提となるM5Stamp Picoのはじめ方は、次の記事で紹介しています。
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今回使用したマイコンはこちら！
M5Stamp Picoを一定間隔で動作させるためには
「M5Stamp Pico」を使って、一定間隔で動作するプログラムを作成します。
「M5Stamp Pico」などのマイコンは、何も処理を行わなくても搭載されているICのクロックに合わせて動作するため常に電力を消費しています。
常にケーブルから給電できない、屋外や、バッテリー稼働するものを製作する場合、必要なときのみ動作させることが重要です。
必要なときのみ動作させる仕組みとは？
「M5Stamp Pico」などのマイコンには、消費電力を抑えた状態で動く、「Light Sleep」モードや「Deep Sleep」モードがあります。
「Light Sleep」とは？
Light Sleepモードはクロックを止めて省電力モードに入ります。
スリープ解除後は開始した行の次から再開されます。また、メモリも保持されています。
「Deep Sleep」とは？
Deep Sleepモードでは、ほとんどの機能の電源をオフして省電力モードに入ります。
Light Sleepモードと異なり、復帰後はsetup()から始まります。
RTC fast memory以外のメモリの内容も消えてしまいます。
今回は、前述の省電力モードから「Deep Sleep」モードを使います。
Deep Sleepモードの復帰トリガーについて
「Deep Sleep」モードでは、ほとんどの機能を停止するため、次に復帰する際のトリガーとなる条件が必要です。
使用できるトリガ―は次のものがあります。複数のトリガーを組み合わせることも可能です。
- タイマー
タイマーは指定時間後に復帰するものです。 - タッチセンサー
タッチセンサーなどを触った場合に復帰するものです。 - EXT0(RTC_IO)
1つのGPIOのHIGHかLOWのトリガーを指定して復帰できます。
プルアップなどが可能です。注意点としては、プルアップなどで電力を消費してしまいます。
- EXT1(RTC_CNTL)
複数のGPIOをどれかがHIGHになった、すべてLOWになったかのトリガーを指定して復帰できます。 - ULP
コプロセッサーのプログラム内部から復帰します。ULPからは一部のGPIOやI2Cなどにアクセスが可能です。
今回は、タイマーをトリガーにして復帰するようなプログラムにします。
動作を確認する回路を構成する
「M5Stamp Pico」とLEDを次のように接続する回路を構成します。
Deep Sleepを実行するプログラム
Arduino IDEを起動して、「ファイル」メニューから「新規ファイル」を選択し、表示されるスケッチに以下のように記述します。
プログラム内容
今回のプログラムは、次のような動きをするように記述してみます。
- 電源投入時は、GPIO(26)に接続されているLEDを点灯させる
（点灯は5秒間） - 5秒後にタイマーで復帰するようDeep Sleepを開始する
- Deep Sleepから復帰した際に、GPIO(18)に接続されているLEDを点灯させる
（点灯は5秒間）
Arduino IDE スケッチ例
＜プログラム本体＞
Deep Sleepさせるプログラムの説明
Deep Sleepを実装するために、プログラム内で次のように記載しています。
１
Deep Sleep中でも消去されないメモリ上に、DeepSleepからの復帰カウンタを保存するために、次のように記載しています。
RTC_DATA_ATTR int bootCount = 0;
２
Deep Sleepをタイマーで復帰させるように設定します。
esp_sleep_enable_timer_wakeup(NS_FACTOR * TIME_TO_SLEEP);
ここで、設定値として使っている定数は、次の通りです。
#define NS_FACTOR 1000000ULL // nsへの変換用 unsigned long long データ形式で定義 #define TIME_TO_SLEEP 5 // Sleep時間（秒）
3
Deep Sleepを開始します。
esp_deep_sleep_start();
M5Stamp Picoへの書き込み
- 「ファイル」メニューから「名前を付けて保存」で任意の名前を付けて保存します。
- 「ツール」メニューから「ボード」情報を確認し、M5Stamp Picoであるか確認します。
「Partition Scheme」を「No OTA（Large APP)」に設定します。
この際、「シリアルポート」にマイコンを接続したCOMポートが指定されているかも確認します。 - 「ツール」メニューから「シリアルモニタ」を選択してシリアルモニタを起動します。
- 「スケッチ」メニューから「マイコンボードに書き込む」を選択します。
プログラム実行結果
「M5Stamp Pico」を起動すると、起動時には白いLEDが点灯（5秒間）します。
その後、Deep Seepに入り、5秒後にタイマーで復帰します。
復帰後は、赤色のLEDが点灯（5秒間）します。
編集後記
いかがだったでしょうか。
Deep Seepを使うと、センサーなどで定期的にデータを取得するという処理も、電池やバッテリーで長期間、稼働させることができます。
「M5Stamp Pico」は、特にDeep Seep時の消費電力が低いため利用価値は高いです。
今回の記事は以上になります。
最後まで、ご覧いただきありがとうございました。
今回使用したマイコンと部品はこちら！
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