Seeed K.K.の松岡です。
Seeed Studio XIAO ESP32C3のMQTT送信では、MQTTサーバーへパブリッシュ（送信）できました。今回は、これをESP32C3のディープスリープ機能を使って省電力にしたいと思います。

ESP32-C3のスリープ

Seeed Studio XIAO ESP32C3のCPU、ESP32-C3は、消費電力を抑えるモデムスリープとライトスリープ、ディープスリープというモードを持っています。モデムスリープはWi-FiとBLEを停止して、CPUを低速にして消費電流を減らします。ライトスリープとディープスリープは、CPUなどを停止（スリープ）して、グッと消費電流を減らします。GPIOやタイマー、UARTといったウェイクアップを検知するとスリープから復帰してプログラムが稼働します。ライトスリープはスリープした箇所から復帰しますが、ディープスリープはプログラムの最初から開始します。そのため、ディープスリープは扱いにくいのですが、ライトスリープよりも消費電流は少ないです。

ESP32-C3 Series Datasheetから引用:

もっと詳しく知りたい方は、こちらをご参照ください。
* ESP32-C3 Series Datasheet
* ESP-IDF Programming Guide - Sleep Modes

作ったもの

作ったものがこちらです。

github.com

MqttsPubClient.inoを、ディープスリープ機能を使うように変更しました。

実装のポイント

SNTPサーバーとの時刻同期と一定時間間隔の実装を変更しました。

省電力前と後のフロー比較:

一定時間間隔を実現しているdelay()を、RTCタイマーのウェイクアップ時間指定esp_sleep_enable_timer_wakeup()とディープスリープ遷移esp_deep_sleep_start()に変更します。

const int sleepSec = StartTime == 0 ? 0 : INTERVAL - (time(nullptr) - StartTime) % INTERVAL;
esp_sleep_enable_timer_wakeup(sleepSec * 1000 * 1000);
esp_deep_sleep_start();

これだけでは、ディープスリープからウェイクアップ後、sleepSecを正しく計算することができなくなりました。RAMで保持していたStartTimeが消えてしまうからです。StartTimeにRTC_DATA_ATTRを付けて、StartTimeをディープスリープしても保持するRTC RAMに変更します。

static RTC_DATA_ATTR time_t StartTime = 0;

以上でMQTT送信は機能しますが、毎回、SNTPサーバーと時刻同期するのがちょっと過剰で気になりますね。無駄に通信していて気分悪いです。

SNTP_UPDATE_DELAYに応じて時刻同期するよう、NextSyncTimeをRTC RAMに保持して、時刻同期の指示を実装しておきましょう。

bool synced = NextSyncTime != 0 && time(nullptr) < NextSyncTime;
if (!synced)
{
    ...
    configTzTime(getenv("TZ"), SNTP_SERVER);

    elapsedMillis syncElapsed;
    while (syncElapsed < TIME_SYNC_TIMEOUT)
    {
        if (!TimeSyncCompleted)
        {
            delay(SPIN_WAIT);
        }
        else
        {
            synced = true;
            break;
        }
    }
    if (!synced)
    {
        ...
    }
    else
    {
        ...
        NextSyncTime = time(nullptr) + SNTP_UPDATE_DELAY;
    }
}