树莓派0降低功耗实践

树莓派功耗

根据官网数据，树莓派0不接摄像头、不播放视频，不打开桌面(LXDE)的电流(idling)是100mA，电压5V，也就是功耗0.5W，下文一律以电流来代表功耗。

降低功耗的几个途径

安装lite版本的系统，不带图形界面；
最小化安装各种库，减少运行的进程数量；
关掉mini HDMI输出，大约可以节省20-25mA；
关掉板载LED，大约可以节省5-10mA；
降低CPU的频率，这个我没试。

通过1~4，在没有负载的情况下，树莓派0的功耗可以降低到70mA左右。(一篇参考）

负载功耗

我用的max31865模块、噪声模块运行功耗都在20mA左右，lora模块文档上是发射时110、接收时11mA、休眠时2μA。负载功耗取决于运行的时间占比，4、5个负载同时连续运行功耗可能超过100mA，因此降低负载功耗关键是降低负载的运行时间，即：

降低传感器模块的采样频率；
降低通讯模块的收发频率，没有收发时使模块处于休眠状态。

使用功耗

使用树莓派经常要用到 pyserial 库，通过树莓派的uart口接串口设备（如lora）。通讯一般包括收、发两部分，为了避免丢数据，服务器编程时一般会用单独的线程持续不断接收报文，代码类似：

while self.alive:
    msg = uart.read_all()
    if msg:#收到新报文
    
    else:#超时收到空报文

这样的代码会给树莓派0增加 40mA 左右的稳定功耗！

还有一个库 pigpio，用来实现软串口和PWM脉冲通讯，我在其他几篇博客中测试过，如果用到也需要注意使用方法。

通讯规约设计

考虑到通讯是影响功耗的重头，一是lora模块本身，一是pyserial库，因此要针对性的设计通讯规约，原则上通讯由lora模块发起，而不是服务器发起lora监听。由于lora模块之间缺乏协调，相同信道同时发送会出现信号在空中碰撞，因此lora模块要根据自己的地址计算发送时间，比如地址偏差1发射间隔偏差5秒。同时，为了统一装置的时钟，服务器在收到数据后应该反馈带有时间的报文，装置收到报文后矫正时钟，这样就可以实现通讯的串行了。

降低功耗效果

在树莓派0加2块max31865、1块噪声、1块TTL转485、1块lora的情况下，安装 lite 系统、最小化安装库，首测功耗170mA！

关掉板载LED和HDMI输出，功耗为140mA；

将 pyserial 和 pigpio 的调用修改为1小时一次，用之前打开、用完后关闭，lora模块不用时置为休眠状态，功耗降低到74mA！