ESP32 IDF Sleep

ESP32 저전력 모드 : Light Sleep Deep Sleep

안녕하세요, '소프트웨어 공장'에 오신 것을 환영합니다. 오늘은 ESP32의 저전력 모드에 대해 다루어보겠습니다. 특히 ESP32에서 제공하는 두 가지 저전력 모드인 Light Sleep과 Deep Sleep에 대해 설명하고, Deep Sleep 모드를 설정하는 방법과 타이머를 이용해 웨이크업하는 방법을 다뤄보겠습니다. 이를 통해 배터리 효율성을 최대한 높이는 방법도 함께 알아보겠습니다.

1. ESP32의 저전력 모드

ESP32는 다양한 저전력 모드를 제공하며, 이 중에서도 주요한 모드는 Light Sleep과 Deep Sleep입니다. 이 모드들은 배터리로 동작하는 IoT 장치에서 전력 소모를 크게 줄여줄 수 있는 강력한 도구입니다.

1.1 Light Sleep 모드

Light Sleep 모드는 CPU와 클럭을 일시적으로 중지하여 전력 소비를 줄이는 기능을 제공합니다. Light Sleep 모드에서는 WiFi와 Bluetooth 연결이 유지될 수 있으며, 외부 이벤트나 타이머로 쉽게 깨어날 수 있습니다. 이 모드는 장치가 주기적으로 데이터를 수집하거나 일정한 시간 동안만 활성화되어야 하는 경우에 유용합니다.

1.2 Deep Sleep 모드

Deep Sleep 모드는 ESP32의 전력 소비를 최소화하는 데 사용됩니다. Deep Sleep 모드에서는 대부분의 주변 장치와 CPU가 꺼지며, 메모리에 최소한의 정보만 유지됩니다. 따라서 전력 소비가 극도로 낮아져 배터리 수명을 크게 연장할 수 있습니다. Deep Sleep 모드는 특히 장치가 아주 긴 시간 동안 대기해야 하거나 매우 간헐적으로만 깨어나야 하는 경우에 적합합니다.

2. Deep Sleep 모드 설정하기

Deep Sleep 모드를 설정하는 것은 ESP32에서 배터리 수명을 극대화하는 데 중요한 단계입니다. Deep Sleep 모드로 진입한 후 장치는 RTC 타이머, 외부 GPIO 신호 등을 통해 깨어날 수 있습니다. 아래에서는 Deep Sleep 모드를 설정하고 타이머를 이용해 일정 시간이 지나면 깨어나도록 설정하는 방법을 설명하겠습니다.

2.1 개발 환경 설정 (VS Code)

ESP32 개발을 위해 이미 VS Code 개발 환경이 준비되어 있다고 가정하겠습니다. ESP32 개발을 위한 확장 프로그램(예: ESP-IDF Extension)을 설치하고 설정이 완료되어 있어야 합니다.

2.2 Deep Sleep 코드 예제

다음은 ESP32에서 Deep Sleep 모드를 활성화하고, 타이머를 이용해 깨어나는 예제 코드입니다. 이 코드는 ESP-IDF를 사용하여 작성되었습니다.

#include "esp_sleep.h"
#include "esp_log.h"
#include "driver/rtc_io.h"

static const char *TAG = "Deep Sleep Example";

void app_main() {
    // Deep Sleep 타이머 설정 (10초 후에 깨어남)
    int sleep_time_sec = 10;
    ESP_LOGI(TAG, "Entering deep sleep for %d seconds...", sleep_time_sec);

    // Deep Sleep 타이머 설정
    esp_sleep_enable_timer_wakeup(sleep_time_sec * 1000000);

    // Deep Sleep 모드로 진입
    esp_deep_sleep_start();
}

코드 설명

• esp_sleep_enable_timer_wakeup(): 이 함수는 Deep Sleep 모드에서 깨어날 타이머를 설정합니다. 위의 예제에서는 10초 후에 깨어나도록 설정되었습니다.
• esp_deep_sleep_start(): 이 함수는 ESP32를 Deep Sleep 모드로 진입시킵니다. 이 함수가 호출된 후에는 장치가 Deep Sleep 모드로 들어가며, 설정된 시간이 지나거나 외부 신호가 들어올 때까지 깨어나지 않습니다.

3. Deep Sleep 모드에서 타이머로 깨어나기

ESP32의 Deep Sleep 모드는 타이머나 GPIO 인터럽트를 통해 깨어날 수 있습니다. 위에서 보여드린 예제에서는 타이머를 이용해 일정 시간이 지나면 자동으로 깨어나는 방식입니다. 이 기능은 전력 소모를 최소화하면서 주기적으로 데이터를 수집하거나 업데이트할 때 유용합니다.

3.1 Deep Sleep 모드에서 GPIO로 깨어나기

타이머 이외에도 GPIO 핀을 이용해 ESP32를 깨어나게 할 수 있습니다. 예를 들어, 버튼을 누를 때 Deep Sleep 모드에서 깨어나도록 설정할 수 있습니다.

다음은 GPIO 핀을 사용해 Deep Sleep 모드에서 깨어나는 예제 코드입니다.

#include "esp_sleep.h"
#include "esp_log.h"
#include "driver/rtc_io.h"

#define WAKEUP_PIN GPIO_NUM_0

void app_main() {
    // GPIO 핀으로 깨어나기 설정
    esp_sleep_enable_ext0_wakeup(WAKEUP_PIN, 0);  // 핀 값이 LOW(0)일 때 깨어남

    // Deep Sleep 모드로 진입
    ESP_LOGI("Deep Sleep Example", "Entering deep sleep. Press the button to wake up.");
    esp_deep_sleep_start();
}

코드 설명

• esp_sleep_enable_ext0_wakeup(): 이 함수는 지정된 GPIO 핀이 특정 상태가 될 때 Deep Sleep 모드에서 깨어나도록 설정합니다. 위의 예제에서는 GPIO_NUM_0 핀이 LOW 상태로 변경될 때 깨어나도록 설정했습니다.

4. 저전력 모드를 활용한 배터리 효율성 개선

저전력 모드를 사용하면 배터리로 동작하는 IoT 장치의 수명을 크게 연장할 수 있습니다. 특히 다음과 같은 경우에 ESP32의 저전력 모드를 유용하게 활용할 수 있습니다.

• 환경 센서: 온도, 습도, 조도 등을 주기적으로 측정하는 환경 센서의 경우 대부분의 시간 동안 대기 상태에 있다가 주기적으로 센서를 읽고 데이터를 전송합니다. 이 경우 Deep Sleep 모드를 사용하면 배터리 수명을 극대화할 수 있습니다.
• 스마트 가전: 버튼 입력이나 사용자 이벤트가 있을 때만 활성화되는 가전제품은 사용자가 조작하지 않을 때 Deep Sleep 모드로 전환하여 전력 소모를 줄일 수 있습니다.
• 위치 추적 장치: GPS 모듈을 사용하는 위치 추적 장치의 경우 일정 주기마다 위치 정보를 업데이트하고 나머지 시간 동안 Deep Sleep 모드로 대기할 수 있습니다.

5. Deep Sleep 모드 활용 시 주의사항

• RTC 메모리 사용: Deep Sleep 모드에서는 모든 데이터가 사라지지만, RTC 메모리를 사용하면 일부 데이터를 유지할 수 있습니다. 이 메모리는 깨어난 이후 이전 상태를 복원하는 데 유용합니다.
• 전원 관리: ESP32 보드에 따라 Deep Sleep 모드에서도 전력 소모를 더 줄이기 위해 불필요한 LED나 전원 조절기를 꺼야 할 수도 있습니다.

6. 마무리

오늘은 ESP32의 저전력 모드인 Light Sleep과 Deep Sleep에 대해 알아보았습니다. Deep Sleep 모드를 활용하여 배터리 전력을 효율적으로 관리하는 방법과 타이머 및 GPIO로 깨어나는 방법에 대해 다뤄보았습니다. 저전력 모드를 적절히 활용하면 ESP32를 이용한 다양한 배터리 기반 프로젝트에서 전력 소모를 최소화하고 장치의 수명을 크게 연장할 수 있습니다.

VS Code를 이용한 개발 환경에서 예제 코드를 직접 실행해 보시고, 저전력 모드를 사용하여 여러분의 프로젝트에 적용해 보세요.