Недорогие маломощные микроконтроллеры SoC с Bluetooth и Wi-Fi
ESP32 — это серия недорогих маломощных микроконтроллеров system-on-chip с интегрированным Wi-Fi и двухрежимным Bluetooth . Серия ESP32 использует либо микропроцессор Tensilica Xtensa LX6 в двухъядерном и одноядерном вариантах, либо двухъядерный микропроцессор Xtensa LX7, либо одноядерный микропроцессор RISC-V и включает в себя встроенные антенные переключатели, RF- балун , усилитель мощности, малошумящий приемный усилитель, фильтры и модули управления питанием. Обычно встречается либо на печатных платах конкретных устройств, либо на ряде плат разработки с контактами GPIO и различными разъемами в зависимости от модели и производителя платы.
ESP32 создан и разработан китайской компанией Espressif Systems , базирующейся в Шанхае, и производится TSMC с использованием их 40-нм процесса. [2] Он является преемником микроконтроллера ESP8266 .
Функции
Особенности ESP32 включают в себя следующее: [3]
Процессоры:
Процессор: двухъядерный (или одноядерный) 32-битный микропроцессор LX6 Xtensa, работающий на частоте 160 или 240 МГц и производительностью до 600 DMIPS
Сопроцессор со сверхнизким энергопотреблением (ULP)
С момента выпуска оригинального ESP32 было представлено и анонсировано несколько вариантов. Они образуют семейство микроконтроллеров ESP32. Эти чипы имеют разные ЦП и возможности, но все они используют один и тот же SDK и в значительной степени совместимы по коду. Кроме того, оригинальный ESP32 был пересмотрен (см., например, ESP32 ECO V3). См. также https://gist.github.com/sekcompsci/2bf39e715d5fe47579fa184fa819f421
32-битный одноядерный процессор RISC-V, работающий на частоте до 120 МГц, реализующий RV32IMC ISA [10]
Современные характеристики мощности и радиочастот
576 КБ ПЗУ, 272 КБ SRAM (16 КБ для кэша) на чипе
14 программируемых GPIO: SPI, UART, I2C, светодиодный ШИМ-контроллер, контроллер общего прямого доступа к памяти (GDMA), АЦП последовательного приближения, датчик температуры
IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6) на частотах 2,4 и 5 ГГц, поддерживающий полосу пропускания 20 МГц в режиме 11ax, полосу пропускания 20 или 40 МГц в режиме 11b/g/n
Высокопроизводительный двухъядерный 32-битный RISC-V CPU, до 400 МГц
Реализация RV32IMAFC_Zicsr_Zifencei и пользовательских инструкций AI/вектора.
Поддерживает блок операций с плавающей точкой одинарной точности (FPU).
Низкопроизводительный одноядерный 32-битный RISC-V CPU, до 40 МГц
Реализация расширений ISA RV32IMAC_Zicsr_Zifencei.
768 КБ SRAM на высокопроизводительной базовой системе.
8 КиБ TCM на высокопроизводительной базовой системе.
32 КБ SRAM в маломощной подсистеме.
Поддержка PSRAM.
Интегрированные аппаратные ускорители для различных протоколов кодирования медиа, включая H.264 .
Wi-Fi и Bluetooth не реализованы.
Если требуется беспроводное соединение, его можно легко подключить к серии ESP32-C/S/H.
Более 50 программируемых GPIO [17]
Чип и модуль в корпусе QFN
ESP32 размещен в корпусах QFN ( quad-flat no-leads ) различных размеров с 49 контактными площадками. А именно, 48 контактных площадок по бокам и одна большая тепловая площадка (подключенная к земле) снизу.
В 2020 году чипы ESP32-D0WDQ6 и ESP32-D0WD также получили версию V3 (ESP32 ECO V3), в которой исправлены некоторые ошибки [18] и внесены улучшения по сравнению с предыдущими версиями.
Модули
Модули системы ESP32 PICO в корпусе объединяют кремниевый кристалл ESP32, кварцевый генератор, кристалл флэш-памяти, фильтрующие конденсаторы и согласующие радиочастотные линии в одном корпусе QFN размером 7 мм × 7 мм.
Первым выпущенным PICO был ESP32-PICO-D4 с 2 процессорами по 240 МГц, 4 МБ встроенной флэш-памяти, 40 МГц генератором и 34 GPIO. [19]
Позже, в 2020 году, были представлены модули ESP32-PICO-V3 и ESP32-PICO-V3-02, оба на основе пластины ESP32 ECO V3. [20] [21]
В 2022 году был представлен модуль ESP32-S3-PICO-1 с USB OTG и внутренней памятью PSRAM. [22]
Платы разработки и коммутации расширяют возможности проводки и могут добавлять функциональность, часто основываясь на платах модулей ESP32 и упрощая их использование в целях разработки, особенно с макетными платами .
† ESP32 SoC встроена непосредственно в плату разработки; модульная плата не используется.
Программирование
Языки программирования, фреймворки, платформы и среды, используемые для программирования ESP32:
ESP-IDF [65] [66] – официальная платформа разработки IoT от Espressif для серий SoC ESP32, ESP32-S, ESP32-C и ESP32-H.
Arduino-ESP32 [67] – ядро Arduino для ESP32, ESP32-S2, ESP32-S3 и ESP32-C3.
Mongoose OS – операционная система для подключенных продуктов на микроконтроллерах; программируется с помощью JavaScript или C. Рекомендованная платформа Espressif Systems, [68] AWS IoT, [69] и Google Cloud IoT. [70]
Visual Studio Code с официально поддерживаемым расширением Espressif Integrated Development Framework (ESP-IDF) [76]
Zerynth – Python для IoT и микроконтроллеров, включая ESP32
Матлаб
Матлаб Симулинк
Прием и использование
Коммерческое, промышленное и академическое использование ESP32:
Использование в коммерческих устройствах
Светодиодный браслет IoT от Alibaba Group , используемый участниками ежегодного собрания группы в 2017 году. Каждый браслет работал как «пиксель», получая команды для скоординированного управления светодиодным светом, что позволяло сформировать «живой и беспроводной» экран. [77]
M1 от DingTalk, биометрическая система отслеживания посещаемости. [78]
LIFX Mini, серия дистанционно управляемых светодиодных лампочек. [79]
Pium, устройство для ароматизации и ароматерапии дома. [80]
Odroid Go от HardKernel — портативное игровое устройство на базе ESP32, выпущенное в честь 10-летнего юбилея Odroid. [81]
Octopus Energy Mini, монитор энергии в реальном времени на базе ESP32-C6. [82]
Использование в промышленных устройствах
Модули Moduino X серии X1 и X2 от TECHBASE — это компьютеры на базе ESP32-WROVER / ESP32-WROVER-B для промышленной автоматизации и мониторинга, поддерживающие цифровые входы/выходы, аналоговые входы и различные компьютерные сетевые интерфейсы. [83]
Промышленные устройства NORVI IIOT с ESP32-WROVER / ESP32-WROVER-B SOC для промышленной автоматизации и мониторинга с цифровыми входами, аналоговыми входами, релейными выходами и несколькими интерфейсами связи. Поддерживает LoRa и Nb-IoT в качестве модулей расширения. [84]
Академическое использование
Устройства ESP32 используются в образовательных учреждениях [85] и академических исследовательских проектах. Например, эти устройства использовались для разработки системы «умный дом», предназначенной для мониторинга и управления зарядкой электромобилей, учитывая текущее потребление других электроприборов и контрактную мощность. [86]
^ Ландсмер, Леннарт (08.04.2021). «Нет, ESP32-S2 не быстрее в операциях с плавающей точкой (и как на самом деле ускорить деление на ESP32?)». The Weekend Writeup .
^ ab "ESP32-S2_datasheet" (PDF) . Espressif. 2021-06-02.
^ Льюис, Джеймс (01.01.2021). «Новый ESP32-S3 от Espressif добавляет функции ИИ для устройств Интернета вещей».
^ "ESP32-S3".
^ https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-c3_datasheet_en.pdf [ пустой URL-адрес PDF ]
^ Лист, Дженни (2020-11-22). "Espressif раскрывает ESP32-C3: WiFi SOC, который является RISC-V и совместим с выводами ESP8266". Hackaday .
^ "Представляем ESP32-C5: первый двухдиапазонный Wi-Fi 6 MCU от Espressif" (пресс-релиз). Espressif. 20 июня 2022 г.
^ "ESP32-C5 2,4 и 5 ГГц двухдиапазонный Wi-Fi 6 MCU". www.espressif.com . Получено 12 сентября 2024 г. .
^ "Espressif представляет ESP32-P4: высокопроизводительный микроконтроллер с многочисленными функциями IO-подключения и безопасности | Espressif Systems". www.espressif.com . Получено 08.01.2023 .
^ Espressif (2020-09-25). "Eco обходные пути и ошибки в ESP32" (PDF) . Получено 2022-04-06 .
^ «Техническое описание ESP32-PICO-D4 (v.2.0)» (PDF) . Эспрессиф. Апрель 2022.
^ «Техническое описание ESP32-PICO-V3 (v.1.3)» (PDF) . Эспрессиф. 29 марта 2022 г.
^ «Техническое описание ESP32-PICO-V3-02 (v.1.0)» (PDF) . Эспрессиф. 1 сентября 2021 г.
^ "ESP32-S3-PICO-1 (v.1.0)" (PDF) . Espressif. 21 августа 2023 г.
^ "FCC Часть 15.247 Отчет об испытаниях для Espressif Systems (Shanghai) Pte. Ltd". Bay Area Compliance Laboratories Corp. 2016-02-17 . Получено 2016-09-02 .
^ "FCC Часть 15.247 Отчет об испытаниях для Espressif Systems (Shanghai) Pte. Ltd". Bay Area Compliance Laboratories Corp. 2016-11-10 . Получено 2016-12-15 .
^ "Модули ESP32". Espressif Systems . Получено 2022-04-06 .
^ ab "ESP-WROOM-32D/ESP32-WROOM-32U Datasheet" (PDF) . Espressif Systems. Архивировано из оригинала (PDF) 2017-12-03 . Получено 2017-11-28 .
^ Уильям Хуи (01.09.2016). "Так что с нетерпением жду..." . Получено 02.09.2016 .
^ Адитья Танну (2016-09-02). "Посмотрите, что я только что получил!" . Получено 2016-09-02 .
^ "Руководство по началу работы с ESP32-DevKitC". Espressif Systems. 2016-09-21 . Получено 2016-09-21 .
^ "ESP-WROVER-KIT". Espressif Systems . Получено 2017-02-19 .
^ "ESP32 Camera Demo". Иван Грохотков. 2016-11-28 . Получено 2016-12-02 .
^ ESP32.net (28.10.2016). "Плата разработки Ai-Thinker NodeMCU-32S появилась на AliExpress" . Получено 28.10.2016 .{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ «Плата разработки камеры ESP32-CAM | 安信可科技» . docs.ai-thinker.com . Проверено 5 июля 2022 г.
^ "ESP32 Development Board – Developer Edition". AnalogLamb. Архивировано из оригинала 2020-09-20 . Получено 08.10.2017 .
^ "Maple ESP32 – плата ESP32 с интерфейсом Micro SD, USB-USART и совместимостью с интерфейсом Arduino". AnalogLamb. Архивировано из оригинала 2020-09-18 . Получено 2017-10-08 .
^ ESP32 UNO от ArduCam (9 августа 2019 г.). «Плата разработки типа Arduino Uno».{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
^ "DOIT ESP32 DEV KIT v1 распиновка и характеристики высокого разрешения". Mischianti. 17 февраля 2021 г.
^ "BC24 / ESP32 Development Board – Big Circle 24". SwitchDoc Labs. Архивировано из оригинала 2021-05-08 . Получено 2018-06-26 .
^ Хиари, Омар (29 июня 2023 г.). «ESP32 и Rust — выигрышная комбинация». Apollo Labs Tech Blog . Apollo Labs . Получено 29 июня 2023 г. .
^ "The Rust on ESP Book". Сообщество Rust on ESP (Github) . Получено 29 июня 2023 г.
^ "Начало работы со встроенным Swift на микроконтроллерах ARM и RISC-V". Swift.Org . Получено 10 октября 2024 г. .
^ "Видение встроенного Swift". GitHub . Получено 10 октября 2024 г.
^ "Начало работы с VS Code IDE - ESP32 - — Руководство по программированию ESP-IDF, последняя документация". docs.espressif.com . Получено 29.10.2021 .
^ "IoT-браслеты Alibaba на базе ESP32". 2017-09-30. Архивировано из оригинала 29 марта 2019 г.
^ "Новый биометрический монитор посещаемости DingTalk на базе ESP32". Espressif Systems. 2017-06-02.
^ @ESP32net (2017-11-07). «Внутренние фотографии FCC, представленные для светодиодного светильника LIFX Mini Wi-Fi (FCC ID 2AA53-MINI), демонстрируют наличие ESP32…» ( Твит ) – через Twitter .
^ "Новое устройство для ароматерапии на базе ESP32". Espressif Systems. 2017-07-31.
^ Рубен Э. Фигейредо; Витор Монтейро; Жуан К. Феррейра; Жуан Л. Афонсо; Жозе А. Афонсо (2021). «Система управления питанием умного дома для зарядного устройства аккумулятора электромобиля и управления электроприборами». Международные труды по системам электроэнергетики . 31 (4). doi : 10.1002/2050-7038.12812 . hdl : 1822/82969 .