Пробуждение из deep sleep: кнопка и причины

Датчик протечки на даче я собрал с логикой «проснулся — проверил шлейф — ушёл в сон» и сразу сделал два промаха подряд. Первый: настройки WiFi и калибровку я держал в обычных переменных — и каждый час будильник будил плату, которая вежливо спрашивала роутер заново и просила калибровку у нулей; настройки жили ровно до первого сна. Второй: кнопку «проверить сейчас» я повесил на GPIO 35 — и она не будила плату вовсе, хотя digitalRead в бодрствовании читал её без всяких проблем.

Оба промаха выросли из одного непонимания: глубокий сон — не пауза в loop(), а полная перезагрузка со своими правилами. Пробуждение начинается не там, где я уснул, а в setup(), как при подаче питания. Выживает только RTC-память, будить умеют только RTC-пины, и у перезагрузки есть шильдик — причина, которую скетч обязан прочитать и по которой решает, что делать дальше. Этот урок — про шильдик и про кнопку, которая будит плату из мёртвого сна.

Начнём с шильдика. esp_sleep_get_wakeup_cause() возвращает число — причину последнего пробуждения: 0 — UNDEFINED, плата проснулась так, как просыпается от подачи питания или кнопки reset; 1 — EXT0, сработал уровень на одном конкретном пине; 2 — EXT1, сработала группа пинов по маске; 3 — TIMER, звонил будильник RTC-таймера; 4 — TOUCHPAD, кто-то коснулся тач-пина. Вызывать надо сразу в начале setup(), до задержек и подключений WiFi: значение считывается однократно, и растерять его между двумя строками кода — реально.

У причины есть коварная особенность: она читается однократно, и второй вызов в этом же включении вернёт 0 — будто будильников не было вовсе. Я на этом собрал две ночные отладки: печать причины из двух мест показывала ноль во втором, и два вечера я лечил несуществующую поломку. С тех пор порядок строк в setup() у меня жёсткий: причина читается первой строкой и сразу кладётся в переменную — дальше скетч работает с копией, а не с железом.

Зачем читать причину — на живом примере. Причина 3 (таймер) — плановое пробуждение: измерил, отправил, спи дальше, никого не будить. Причина 1 (кнопка) — человек стоит рядом и чего-то хочет: поднять экран, включить точку доступа из урока про SoftAP для настройки WiFi. Причина 0 — плата включилась впервые: приветствие, сброс счётчиков, проверка прошивки. Один switch — и устройство ведёт себя по-разному в зависимости от того, кто его разбудил; без него все пробуждения одинаковые, и кнопка на корпусе ничем не отличается от будильника.

С памятью та же история, что и в уроке про таймер сна: обычные переменные умирают, RTC_DATA_ATTR — нет. Мой счётчик пробуждений, RTC_DATA_ATTR int boots, живёт месяцами и прибавляет единицу на каждом setup(). Для настроек, которые должны переживать не только сон, но и перепрошивку, я дублирую их в EEPROM — у неё лимит 100 000 записей на ячейку, зато она выживает и сброс, и обновление по воздуху.

Теперь кнопка. ext0 — старший из будильников по пину: esp_sleep_enable_ext0_wakeup(GPIO_NUM_33, 0) будит плату, когда GPIO 33 падает в 0. Кнопка между пином и GND плюс подтяжка 10 кОм к 3,3 В — классическая схема; во сне внутренние подтяжки Arduino не работают, поэтому резистор внешний. Второй аргумент — уровень: 0 будит низким, 1 высоким. Будильник смотрит на уровень, а не на фронт, поэтому дребезг кнопки ему безразличен — он уже сработал; а вот читая ту же кнопку после пробуждения, антидребезг из урока про debounce я возвращаю сразу же. Резистор беру 10 кОм: 47 кОм тоже тянет, но фронт подтяжки медленнее, и на длинных проводах до кнопки плата начинает просыпаться от наводок.

Кстати, бесплатная wake-кнопка уже стоит на вашей плате: BOOT-кнопка физически тянет GPIO 0 к земле, и esp_sleep_enable_ext0_wakeup(GPIO_NUM_0, 0) превращает её в будильник без единого провода — я так будил прототипы до врезки нормальной кнопки в корпус. Одна оговорка: тот же GPIO 0 при старте снова strapping-пин, по которому выбирается режим прошивки, — пока плату не трогаешь, всё работает, но зажатая на включении BOOT отправляет плату в ожидание загрузчика. Для готового устройства я всё равно переношу кнопку на GPIO 33, а BOOT оставляю для прошивки.

ext1 — расширенный вариант: до 5 пинов разом в битовой маске и выбор логики — ANY_LOW, ANY_HIGH, ALL_LOW, ALL_HIGH. Он живёт на RTC-контроллере, умеет включать собственные RTC-подтяжки и потому не требует внешних резисторов. Мне он пригодился на калитке: магнитный датчик на GPIO 34 и кнопка на GPIO 33 — любое из двух событий будит плату, а причина EXT1 в setup() говорит, что проснулись от группы пинов, и дальше можно смотреть, какой именно.

И главное ограничение: будить умеют только RTC-пины — 0, 2, 4, 12-15, 25-27, 32-39. GPIO 35, на котором у меня висела та первая кнопка, формально RTC, но вход-only без внутренней подтяжки: кнопке на нём нужен внешний резистор, иначе пин висит в воздухе и плату будит случайная помеха — или не будит ничего. Прерывания из урока про attachInterrupt во сне не работают вовсе: ядро, которое их ловит, спит — событие ловит отдельный RTC-контроллер, и потому список будящих пинов жёсткий, а не «любой цифровой».

Что дальше — две дороги. Первая: тач-пины. На ESP32 их до десяти, любой проводок или контакт на корпусе становится кнопкой-прикосновением, esp_sleep_enable_touchpad_wakeup будит от касания, и для скрытой электроники за декоративной панелью это кнопка без единого отверстия в корпусе. Вторая дорога: точный график. Будильник таймера всегда отсчитывает «через час после того, как уснул», а «в 8:00 утра» умеет внешний RTC DS3231 — его будильники из урока про часы выводят сигнал на RTC-пин, и плата просыпается по настенному времени, как настоящий будильник.

Бюджет при этом не отменяется: способ пробуждения на ток сна не влияет — 12 мкА останутся 12 мкА и с таймером, и с кнопкой. Экономит только честная доля сна в цикле, которую мы считали формулой в уроке про таймер сна. Мой главный вывод после трёх батарейных девайсов прост: сначала формулы и тестер в разрыве питания, потом паяльник, и только в конце — красивый корпус. В обратном порядке вы перепаиваете батарейный отсек каждую неделю и вините чип, который ни в чём не виноват. Кнопка пробуждения при этом — последний штрих, а не первый: она полезна ровно настолько, насколько в устройстве есть кому нажимать её руками.