【組込み機器の開発】実際に作ってみて「これなら使える！」機器を目指す

RP2040の低消費電力化をArduinoで試してみる

こんにちは、リゲル・インテリジェンスです。

Seeed XIAO RP2040のソフトウェア開発環境としてArduino IDEとC/C++ SDKベースの2つが用意できたところで、本来の目的であった機器組込みのために重要な要件である消費電力の測定を行ってみました。今回、ターゲットとしている機器はバッテリー駆動ですので、消費電力は少しでも抑えたいところです。

開発環境（ハードウェア側）はこのような感じです。不安になるくらい小さいというかシンプルです。

試したコードは下記になります。

<code>// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
    // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
    pinMode(25, OUTPUT);
    pinMode(16, OUTPUT);
    pinMode(17, OUTPUT);

    digitalWrite(25, HIGH); // turn the LED off by making the voltage LOW
    digitalWrite(16, HIGH); // turn the LED off by making the voltage LOW
    digitalWrite(17, HIGH); // turn the LED off by making the voltage LOW
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {

}
</code>

<code>// the setup function runs once when you press reset or power the board

void setup() {

// initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.

pinMode(25, OUTPUT);

pinMode(16, OUTPUT);

pinMode(17, OUTPUT);

digitalWrite(25, HIGH); // turn the LED off by making the voltage LOW

digitalWrite(16, HIGH); // turn the LED off by making the voltage LOW

digitalWrite(17, HIGH); // turn the LED off by making the voltage LOW

}

// the loop function runs over and over again forever

void loop() {

}

</code>

Seeed XIAO RP2040にはポート直結のLEDが3個ありますので、setup()にて全て消しています。
メインのloop()は空です。コアクロックはデフォルトの125MHzになります。

消費電流の測定時はUSBから電源（5V）のみ引くようにし、電流計を間に入れています。この状態で27ｍA〜28mA程度でした。
大きいですね、、ちょっと信号処理をさせるだけのサブマイコンと考えるともっと抑えないと、機器の稼働時間に影響が出そうです。
ちなみに写真では（少しわかりにくいですが）RP2040ボードで赤色LEDが点灯しています。これは上記ソースコードで消したLED（青、緑、赤）とは別に電源ラインに入れられており、RP2040からは制御出来ません。電源が入ると点きっぱなしです。

Arduino IDEから設定可能で消費電力低下に効果がありそうなものはコアクロックの設定です。

Arduino IDEのメニュー→ツール→CPU Speedからクロックを選べます。

、、Overclock多くない？
組込み機器用途（ですよね？ →RP2040）のプロセッサでOverclockってそんなに需要あるんでしょうか？
発熱とかもちろん故障も心配になります。。
壊れたら元も子もないのでOverclockを試してみたい衝動を抑えて、下げる方を選びます。といっても100MHzと50MHzしかないので50MHzを選びます。気持ち的には5MHz位迄落としてみたいのですが、選択肢少なすぎです。

125MHz→50MHzに変更した結果がこちらです。約半分になりました。効果は大きいですが、これ以上下げる設定はArduino IDE上では見つけられませんでした。

試しにloop()にdelayを挿入してみました。（裏でうまいこと消費電力を抑えるようなことをやってくれていることを期待して）

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
    // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
    pinMode(25, OUTPUT);
    pinMode(16, OUTPUT);
    pinMode(17, OUTPUT);

    digitalWrite(25, HIGH); // turn the LED off by making the voltage LOW
    digitalWrite(16, HIGH); // turn the LED off by making the voltage LOW
    digitalWrite(17, HIGH); // turn the LED off by making the voltage LOW
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
    delay(1000);
}

// the loop function runs over and over again forever

void loop() {

delay(1000);

}