Skip to content

Latest commit

 

History

History
 
 

ulp_detect_brownout

Folders and files

NameName
Last commit message
Last commit date

parent directory

..
main
main
 
 
CMakeLists.txt
CMakeLists.txt
 
 
Makefile
Makefile
 
 
README.md
README.md
 
 
sdkconfig.defaults
sdkconfig.defaults
 
 

README.md

ULP Coprocessor Detect ESP32 Brownout

该示例利用 ULP 协处理器的 ADC 测量功能，在后台轮询检测 VDD33 引脚的电压值，并在电压不稳定情况下做相应处理。

1. 硬件连接

参考 ESP32 技术手册 ，ULP 的 ADC 指令可以选择的 ADC 通道及 GPIO 引脚如下图所示：

本例子中，选择 SAR ADC1 的第 7 通道（GPIO34），通过外部跳线，接至 VDD33 引脚进行电压测量，如下图所示：

2. 软件工作原理

主 CPU 在 非睡眠模式 启动后，需要进行如下设置：

  • 配置 SAR ADC1，并使能 ULP 对其访问功能
  • 初始化并使能 RTC 看门狗定时器
  • 加载并启动 ULP 程序

ULP 程序启动后会一直轮询检测 VDD33 引脚的电压值：

  • 若电压值低于程序设定的 Brownout 阈值，则关掉数字内核，射频电路，并且停止 CPU
  • 若电压值从低位提升到设定的 Brownout 阈值，ULP 通过 RTC WDT 超时重置整个系统

注意：由于 ULP 不可以访问数字部分的模块，故无法读取 EFUSE 中的 ADC 校准参数来对 SAR ADC1 测量结果进行校准，所以最后 SAR ADC1 的测量结果会因不同模组类型有一些偏差。

3. 汇编代码

下面分段介绍汇编代码的意图和实现方法。

  • ULP 通过 ADC 指令多次采样 VDD33 引脚电压值并取平均值：
measure:
    /* measure and add value to accumulator */
    adc r1, 0, adc1_chn_6 + 1
    add r0, r0, r1
    /* increment loop counter and check exit condition */
    stage_inc 1
    jumps measure, oversample, lt

    /* divide accumulator by oversample.
       Since it is chosen as a power of two, use right shift */
    rsh r0, r0, oversample_power
    /* averaged value is now in r0, store it into last result */
    move r3, last_result
    st r0, r3, 0
  • 当 ULP 读取的 VDD33 引脚电压低于设定的阈值时，设置 Brownout 标志位，同时关掉数字内核，射频电路，并且停止 CPU：
low_voltage:
    /* set brownout_flag to 1 */
    move r3, brownout_flag
    move r2, 1
    st r2, r3, 0
    /* power down digital core in sleep */
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_DIG_PWC_REG, RTC_CNTL_DG_WRAP_PD_EN_S, 1, 0)
    /* power down Wi-Fi in sleep */
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_DIG_PWC_REG, RTC_CNTL_WIFI_PD_EN_S, 1, 0)
    /* software stall CPU */
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_SW_CPU_STALL_REG, RTC_CNTL_SW_STALL_PROCPU_C1_S, 6, 0x21)
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_SW_CPU_STALL_REG, RTC_CNTL_SW_STALL_APPCPU_C1_S, 6, 0x21)
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_OPTIONS0_REG, RTC_CNTL_SW_STALL_PROCPU_C0_S, 2, 2)
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_OPTIONS0_REG, RTC_CNTL_SW_STALL_APPCPU_C1_S, 2, 2)
    jump feed_dog
  • 只有在 VDD33 引脚电压值 从低位提升到设定的 Brownout 阈值 时，才会跳过喂狗程序，等待 RTC 看门狗定时器超时重置整个芯片。其余情况下都会定期给 RTC WDT 喂狗：
feed_dog:
    /* Write 0x50d83aa1 to RTC_CNTL_WDTWPROTECT_REG unlock RTC-WDT registers,
        please refer to soc/rtc_cntl_reg.h for more info */
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_WDTWPROTECT_REG, 0, 8, 0xa1)
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_WDTWPROTECT_REG, 8, 8, 0x3a)
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_WDTWPROTECT_REG, 16, 8, 0xd8)
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_WDTWPROTECT_REG, 24, 8, 0x50)
    /* feed RTC-WDT */
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_WDTFEED_REG, RTC_CNTL_WDT_FEED_S, 1, 1)
    /* write any data to lock RTC-WDT registers */
    WRITE_RTC_REG(RTC_CNTL_WDTWPROTECT_REG, 0, 8, 0)
    halt

4. 程序运行结果

主 CPU 启动后，定时打印 ULP 读取的 VDD33 引脚电压值（ADC 原始值和转换后的电压值）。ULP 协处理器被设定为定时 100ms 醒来检测 VDD33 引脚电压值，该示例中 Brownout 阈值设置为 2.76v。

以下为程序运行的日志：

rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
ets Jun  8 2016 00:22:57

rst:0x10 (RTCWDT_RTC_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0xee
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:2
load:0x3fff0018,len:4
load:0x3fff001c,len:5152
ho 0 tail 12 room 4
load:0x40078000,len:10768
load:0x40080400,len:6300
entry 0x4008070c
Not ULP wakeup, start ULP program
ulp_low_thr: 3825
system in active mode [0s], voltage: [0][0.000]
system in active mode [1s], voltage: [4085][3.272]
system in active mode [2s], voltage: [4091][3.289]
system in active mode [3s], voltage: [4011][3.069]
system in active mode [4s], voltage: [3980][2.994]
system in active mode [5s], voltage: [3959][2.972]
system in active mode [6s], voltage: [3952][2.964]
system in active mode [7s], voltage: [3949][2.961]
system in active mode [8s], voltage: [3926][2.937]
system in active mode [9s], voltage: [3902][2.912]
system in active mode [10s], voltage: [3868][2.804]
system in active mode [11s], voltage: [3854][2.788]
system in active mode [12s], voltage: [3853][2.787]
ets Jun  8 2016 00:22:57

rst:0x10 (RTCWDT_RTC_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0xee
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:2
load:0x3fff0018,len:4
load:0x3fff001c,len:5152
ho 0 tail 12 room 4
load:0x40078000,len:10768
load:0x40080400,len:6300
entry 0x4008070c
Not ULP wakeup, start ULP program
ulp_low_thr: 3825
system in active mode [0s], voltage: [0][0.000]
system in active mode [1s], voltage: [3858][2.791]
system in active mode [2s], voltage: [3859][2.792]
system in active mode [3s], voltage: [3860][2.793]
system in active mode [4s], voltage: [3858][2.791]
system in active mode [5s], voltage: [3890][2.896]
system in active mode [6s], voltage: [3898][2.907]
system in active mode [7s], voltage: [3935][2.946]
system in active mode [8s], voltage: [3971][2.984]
system in active mode [9s], voltage: [4022][3.099]

分析日志可知：当 ULP 检测到 VDD33 引脚电压值低于 Brownout 阈值时，关闭了 CPU。即系统在打印如下日志后停止了打印：

system in active mode [12s], voltage: [3853][2.787]

之后 VDD33 引脚电压值从低位恢复到设定的 Brownout 阈值时，ULP 停止喂狗程序，RTC 看门狗定时器超时后重置整个系统，系统重新运行。