ESP32

ESP32 — серия микропроцессоров с малым энергопотреблением китайской компании Espressif Systems. Представляют собой систему на кристалле с интегрированным контроллерами радиосвязи Wi-Fi, Bluetooth и IEEE 802.15.4 (Thread).

В устаревших сериях ESP32 и ESP32-S использовались процессорные ядра с архитектурой компании , а в последних сериях ESP32-C, ESP32-H, ESP32-P — применяются ядра с открытой архитектурой RISC-V.

В микросхему интегрирован радиочастотный тракт: симметрирующий трансформатор, встроенные антенные коммутаторы, радиочастотные компоненты, , усилитель мощности, фильтры и модули управления питанием.

ESP32 создан и разработан компанией, расположенной в Шанхае, а производится компанией TSMC по техпроцессу 40 нм и 28 нм. Серия является преемником микросхем ESP8266.

Особенности

Серии ESP32 и ESP32-S включают в себя:

Микроконтроллер и управление Tensilica Xtensa LX6 двухъядерный (или одноядерный) 32-разрядный процессор, с тактовой частотой 160 или 240 МГц и производительностью до 600 DMIPS (Dhrystone MIPS) Сопроцессор с ультранизким энергопотреблением Память: 520 КБ памяти SRAM Беспроводная связь: Wi-Fi: 802.11 b / g / N Bluetooth: v4.2 BR/EDR and BLE Периферийные интерфейсы: 12-разрядный АЦП до 18 каналов 2 × 8 бит ЦАПа 10 × портов для подключения емкостных датчиков (измеряющие ёмкость GPIO) Датчик температуры отсутствует. Информация о нем удалена из спецификации V2.2 4 × SPI мастер-интерфейса (ведущие устройства) 2 × I²S мастер-интерфейса 2 × I²C мастер-интерфейса 3 × UART интерфейса SD/SDIO/CE-ATA/MMC/ eMMC хост-контроллер SDIO/SPI слейв-контроллеры (ведомые устройства) Ethernet MAC interface с выделенным DMA и IEEE 1588 Precision Time Protocol support CAN bus 2.0 ИК дистанционное управление (передатчик/приемник, до 8 каналов) Возможность подключения двигателей и светодиодов через ШИМ-выход Датчик Холла Аналоговый предусилитель низкого энергопотребления Безопасность: Поддерживаются все функции безопасности стандарта IEEE 802.11, в том числе WFA, WPA/WPA2 и WAPI Безопасная загрузка Шифрование флэш-диска 1024-битный ключ, до 768 бит для клиентов Криптографическое аппаратное ускорение: AES, SHA-2, RSA, криптографии на основе эллиптических кривых (ЕСС), аппаратный генератор случайных чисел при включенном WiFi или Bluetooth, иначе используется генератор псевдослучайных чисел Управление питанием: Линейный регулятор с низким уровнем падения напряжения Индивидуальное питание для RTC потребление 5—2,5 мкА в режиме «глубокий сон» Пробуждение по прерыванию от GPIO, таймера, измерению АЦП, прерыванию емкостного сенсорного датчика Рабочее напряжение от 2,2—3,6 В Рабочая температура от −40 °C до +125 °C Максимальная скорость передачи данных 150 Мбит/с при 11n HT40, 72 Мбит/с при 11n HT20, 54 Мбит/с @ 11g, и 11 Мбит/с при 11b Максимальная мощность передачи 19,5 дБм @ 11b, 16,5 дБм @ 11 г, 15,5 дБм @ 11n Минимальная чувствительность приемника: 98 дБм Устойчивая пропускная способность UDP 135 Мбит/с

Встроенное хранилище +Wi-fi802.11 n (2.4 GHz), up to 150 Mbps802.11 e: QoS for wireless multimedia technologyWMM-PS, UAPSDA-MPDU and A-MSDU aggregationBlock ACKFragmentation and defragmentationAutomatic Beacon monitoring/scanning802.11 i security features: pre-authentication and TSNWi-Fi Protected Access (WPA)/WPA2/WPA2-Enterprise/Wi-Fi Protected Setup (WPS)Infrastructure BSS Station mode/SoftAP modeWi-Fi Direct (P2P), P2P Discovery, P2P Group Owner mode and P2P Power ManagementUMA compliant and certifiedAntenna diversity and selectionCompliant with Bluetooth v4.2 BR/EDR and BLE specification +BluetoothClass-1, class-2 and class-3 transmitter without external power amplifierEnhanced power control +10 dBm transmitting powerNZIF receiver with −98 dBm sensitivityAdaptive Frequency Hopping (AFH)Standard HCI based on SDIO/SPI/UARTHigh speed UART HCI, up to 4 MbpsBT 4.2 controller and host stackService Discover Protocol (SDP)General Access Profile (GAP)Security Manage Protocol (SMP)Bluetooth Low Energy (BLE)ATT/GATTHIDAll GATT-based profile supportedSPP-Like GATT-based profileBLE BeaconA2DP/AVRCP/SPP, HSP/HFP, RFCOMMCVSD and SBC for audio codecBluetooth Piconet and Scatternet

Сравнение ESP32 и ESP8266 (ESP-12) ESP32ESP8266 (ESP-12)Ethernet MAC InterfaceНе поддерживаетсяGPIOs для 10 сенсорных датчиковНе поддерживаетсяTemperatur-Sensor (on-chip)Не поддерживаетсяФункционал пульта дистанционного управленияНе поддерживаетсяHall-SensorНе поддерживаетсяDigital-to-Analog Converter (DAC)Не поддерживаетсяCAN 2.0 (1991)Не поддерживаетсяАналогово-Цифровой Преобразователь (АЦП): 16 Каналов с 12-Бит SAR-ADC с малошумящим усилителем (Low-Noise Amplifier, LNA)10-bit АЦП, без LNA2 I2C-Интерфейс1 I2C-Интерфейс16 каналов для ШИМ (до 78 кГц при 10-битной точности)8 каналов для ШИМ (до 1кГц)GPIOs (General-Purpose Input/Output, интерфейс ввода/вывода общего назначения): 36GPIOs: 174 SPI-Интерфейса с Quad-SPI и максимальной частотой 80 MHz3 SPI-Интерфейса с Quad-SPI и максимальной частотой 80 MHz

Корпус планарный (QFN)

ESP32 выпускается в планарном корпусе (QFN) с 48 контактами по периметру и одним большим теплоотводом по центру, выполняющим одновременно функцию сигнальной земли.

Версии SoC ESP32 выпускается в планарном корпусе QFN размерами 6×6 мм либо 5×5 мм. МодельКоличество ядерВстроенная флеш-память, МБРазмер микросхемыОписание ESP31B 2 0 6×6 мм Предрелизный SoC для бета-тестов; снят с производства 2 0 6×6 мм Первая версия чипа ESP32 ESP32‑D0WD 2 0 5×5 мм Чип с уменьшенным корпусом, аналог ESP32-D0WDQ6 ESP32‑D2WD 2 2 5×5 мм Вариант с 2 МБ (16 Мбит) встроенной флеш-памяти ESP32‑S0WD 1 0 5×5 мм Вариант с одним ядром

ESP32-D0WDQ6 содержит два малой мощности Xtensa® 32-бит LX6 микропроцессоров. Внутренняя память включает:

448 КБ ПЗУ для загрузки и основных функций. 520 Кб (8 КБ RTC быстрая память в комплекте) on-chip SRAM для данных и инструкций.

8 КБ SRAM в RTC, который называется медленной памятью RTC и может быть доступен сопроцессором во время режима глубокого сна. 1 кбит eFuse, из которых 256 бит используются для системы (MAC-адрес и конфигурация чипа) и остальные 768 бит зарезервированы для клиентских приложений, включая шифрование флэш-памяти и идентификатор чипа.

Внешняя FLASH и SRAM ESP32 поддерживает до четырех банков 16-Мб внешней flash QSPI и SRAM с аппаратным шифрованием на основе AES с защитой пользовательский программ и данных.

ESP32 может получить доступ к внешней flash QSPI и SRAM через скоростные каналы.

До 16 Мб внешней флэш-памяти сопоставлены с кодовым пространством ЦП, поддерживающим 8, 16 и 32 бит доступа. Поддерживается выполнение кода. До 8 Мб внешней flash/SRAM карты памяти на ЦП пространства данных, поддержка 8, 16 и 32 бит доступа. Чтение данных поддерживается на флэш-памяти и SRAM. Запись данных поддерживается на SRAM. ESP32-WROVER интегрирует 4-16 Мб внешней SPI flash. 4-мб SPI flash может быть карта памяти на процессор пространство, поддерживающие 8, 16 и 32 бит доступа. Поддерживается выполнение кода. В дополнение к 4-16 МБ SPI flash, ESP32-WROVER также интегрирует 4-8 Мб PSRAM для большего пространства памяти.

Кварцевые генераторы Микропрограмма ESP32 Wi-Fi/BT может поддерживать только кварцевый генератор 40 МГц.

RTC и управление низким потреблением С использованием современных технологий управления питанием ESP32 может переключаться между различными режимами питания (см. таблицу ниже).

Режимы питания/Power modes Active mode / Активный режим: чип радио включен. Чип может получать, передавать или слушать. Modem-sleep mode / Режим сна модема: ЦП работает и часы настраиваются. Базовая полоса Wi-Fi/Bluetooth И радио отключено. Light-sleep mode / Режим сна: ЦП приостановлен. Память RTC и периферийные устройства RTC, а также ULPС процессор работает. Все события пробуждения (MAC, хост, таймер RTC или внешние прерывания) будут пробуждать до chip. Deep-sleep mode / Режим глубокого сна: Только память RTC и периферийные устройства RTC включены. Wi-Fi и Bluetooth данные соединения хранятся в памяти RTC. Сопроцессор ULP может работать. Hibernation mode / Режим гибернации: внутренний 8 МГц осциллятор и co-процессор ULP отключены. RTC восстановления памяти выключена. Только один таймер RTC на медленных часах и некоторые GPIOs RTC активны. Таймер RTC или GPIOs RTC могут разбудить чип в режиме спячки.

Сон/Sleep Patterns Association sleep pattern / Шаблон Association sleep: режим питания переключается между активным режимом, модемом и LightsleepРежим во время этого сна CPU, Wi-Fi, Bluetooth и радио просыпаются на заранее определенном Интервалы для сохранения соединения Wi-Fi/BT живыми. ULP sensor-monitored pattern / ULP датчик-контролируемый шаблоном: Главный процессор находится в режиме глубокого сна. Комбинированный процессор ULPИзмерение датчиков и Пробуждение основной системы на основе данных, собранных с датчиков.

+Режимами питания при снеPower modActiveModem-sleepLight-sleepDeep-sleepHibernationSleep patternAssociation sleep patternULP sensor-monitored pattern-CPUONONPAUSEOFFOFFWi-Fi/BT baseband and radioONOFFOFFOFFOFFRTC memory and RTC peripheralsONONONONOFFULP co-processorONONONON/OFFOFF

Модули Модуль ESP32-PICO-D4 системы в корпусе (system-in-a-package) сочетает в себе микросхему ESP32, кварцевый генератор, микросхему флэш-памяти, фильтрующие конденсаторы и радиочастотные контакты. Применяется корпус QFN размером 7×7 мм.

МодельКоличество ядерВстроенная флеш-память, МБРазмер модуляОписание ESP32-PICO-D4 2 4 7×7 mm2 Includes ESP32 chip, crystal oscillator, flash memory, filter capacitors, and RF matching links.

Печатные платы

Модульные SMT-платы Модули SMT-платы на основе ESP32 содержат ESP32 SoC и предназначены для легкого интегрирования в другие платы. Измеряемые инвертированные F-антенные конструкции используются для трассировки антенны PCB на модулях, перечисленных ниже. Кроме флэш-памяти, некоторые модули включают псевдостатическую оперативную память (pSRAM).