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乐鑫ESP32-WROOM-32D &ESP32-WROOM-32U技术规格书

乐鑫ESP32-WROOM-32D &ESP32-WROOM-32U技术规格书

乐鑫ESP32-WROOM-32D &ESP32-WROOM-32U技术规格书

乐鑫ESP32-WROOM-32D &ESP32-WROOM-32U技术规格书

乐鑫ESP32-WROOM-32D

乐鑫ESP32-WROOM-32D &ESP32-WROOM-32U技术规格书

本文档为用户提供 ESP32-WROOM-32D 和 ESP32-WROOM-32U 模组的技术规格。
1. 概述 
ESP32-WROOM-32U 和 ESP32-WROOM-32D 是乐鑫通用型 Wi-Fi+BT+BLE MCU 模组,功能强大,用途广泛, 可以用于低功耗传感器网络和要求极高的任务,例如语音编码、音频流和 MP3 解码等。 
与 ESP32-WROOM-32D 不同的是,ESP32-WROOM-32U 集成了一个 U.FL 座子,尺寸图请见章节 10。本文档的内容适用于这两款模组,不同的地方会标示出来。表 1 列出了 ESP32-WROOM-32D 和 ESP32-WROOM-32U 的规格对比。 

表 1: ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U 对比表 

表 1: ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U 对比表

ESP32-WROOM-32D 和 ESP32-WROOM-32U 两款模组的核心是 ESP32-D0WD 芯片,该款芯片属于 ESP32系列 *,具有可扩展、自适应的特点。两个 CPU 核可以被单独控制。时钟频率的调节范围为 80 MHz 到 240MHz。用户可以切断 CPU 的电源,利用低功耗协处理器来不断地监测外设的状态变化或某些模拟量是否超出阈值。ESP32 还集成了丰富的外设,包括电容式触摸传感器、霍尔传感器,SD 卡接口、以太网接口、高速 SDIO/SPI、UART、I²S 和 I²C 等。

模组集成了传统蓝牙、低功耗蓝牙和 Wi-Fi,具有广泛的用途:Wi-Fi 支持极大范围的通信连接,也支持通过路由器直接连接互联网;而蓝牙可以让用户连接手机或者广播 BLE Beacon 以便于信号检测。ESP32 芯片的睡眠电流小于 5 µA,使其适用于电池供电的可穿戴电子设备。模组支持的数据传输速率高达 150 Mbps,天线输出功率达到 20 dBm,可实现大范围的无线通信。因此,这款模组具有行业领先的技术规格,在高集成度、无线传输距离、功耗以及网络联通等方面性能极佳。ESP32 的操作系统是带有 LwIP 的 freeRTOS,还内置了带有硬件加速功能的 TLS 1.2。芯片同时支持 OTA 加密升级,方便用户在产品发布之后继续升级。
表 2 列出了 ESP32-WROOM-32D 和 ESP32-WROOM-32U 共同的产品规格。

表 2 列出了 ESP32-WROOM-32D 和 ESP32-WROOM-32U 共同的产品规格

表 2 列出了 ESP32-WROOM-32D 和 ESP32-WROOM-32U 共同的产品规格

2. 管脚定义
2.1 管脚布局

图1:ESP32-WROOM-32D管脚布局(顶视图)

图1:ESP32-WROOM-32D管脚布局(顶视图)

2.2 管脚定义
ESP32-WROOM-32D 和 ESP32-WROOM-32U 有 38 个管脚,具体描述参见表 3。

表 3: 管脚定义

表 3: 管脚定义

表 3: 管脚定义
2.3 Strapping 管脚
ESP32 共有 5 个 Strapping 管脚,可参考章节 6 电路原理图:
• MTDI
• GPIO0
• GPIO2
• MTDO
• GPIO5
软件可以读取寄存器“GPIO_STRAPPING”中这 5 个管脚 strapping 的值。在芯片的系统复位(上电复位、RTC 看门狗复位、欠压复位)放开的过程中,Strapping 管脚对电平采样并存储到锁存器中,锁存为“0”或“1”,并一直保持到芯片掉电或关闭。每一个 Strapping 管脚都会连接内部上拉/下拉。如果一个 Strapping 管脚没有外部连接或者连接的外部线路处于高阻抗状态,内部弱上拉/下拉将决定 Strapping 管脚输入电平的默认值。为改变 Strapping 的值,用户可以应用外部下拉/上拉电阻,或者应用主机 MCU 的 GPIO 控制 ESP32 上电复位放开时的 Strapping 管脚电平。复位放开后,Strapping 管脚和普通管脚功能相同。配置 Strapping 管脚的详细启动模式请参阅表 4 。 

表 4: Strapping 管脚

Strapping 管脚

3. 功能描述
本章描述了 ESP32-WROOM-32D 和 ESP32-WROOM-32U 的各个模块和功能。
3.1 CPU 和内存
ESP32-D0WD 内置双核低功耗 Xtensa® 32-bit LX6 MCU。片上存储包括:
• 448 KB 的 ROM,用于程序启动和内核功能调用
• 用于数据和指令存储的 520 KB 片上 SRAM
• RTC 快速存储器,为 8 KB 的 SRAM,可以在 Deep-sleep 模式下 RTC 启动时用于数据存储以及被主 CPU
访问
• RTC 慢速存储器,为 8 KB 的 SRAM,可以在 Deep-sleep 模式下被协处理器访问
• 1 Kbit 的 eFuse,其中 256 bit 为系统专用(MAC 地址和芯片设置); 其余 768 bit 保留给用户程序, 这些程序包括 flash 加密和芯片 ID
3.2 外部 Flash 和 SRAMESP32 支持多个外部 QSPI flash 和静态随机存储器 (SRAM)。详情可参考《ESP32 技术参考手册》 中的 SPI 章节。ESP32 还支持基于 AES 的硬件加解密功能,从而保护开发者 flash 中的程序和数据。ESP32 可通过高速缓存访问外部 QSPI flash 和 SRAM:
• 外部 flash 可以同时映射到 CPU 指令和只读数据空间。– 当映射到 CPU 指令空间时,一次多可映射 11 MB + 248 KB。如果一次映射超过 3 MB + 248 KB, 则 cache 性能可能由于 CPU 的推测性读取而降低。
– 当映射到只读数据空间时,一次多可以映射 4 MB。支持 8-bit、16-bit 和 32-bit 读取。
• 外部 SRAM 可映射到 CPU 数据空间。一次多可映射 4 MB。支持 8-bit、16-bit 和 32-bit 访问。
ESP32-WROOM-32D 和 ESP32-WROOM-32U 集成了 4 MB 的 SPI flash,连接 ESP32 的管脚 GPIO6,GPIO7,GPIO8,GPIO9,GPIO10 和 GPIO11。这六个管脚不建议用于其他功能。
3.3 晶振
模组使用 40 MHz 晶振。
3.4 RTC 和低功耗管理
ESP32 采用了先进的电源管理技术,可以在不同的功耗模式之间切换。
关于 ESP32 在不同的功耗模式下的电流消耗,详见《ESP32 技术规格书》中章节“RTC 和低功耗管理”。

4. 外设接口和传感器
详见《ESP32 技术规格书》中外设接口和传感器章节。

5. 电气特性
5.1 大额定值
超出大额定值表可能导致器件永久性损坏。这只是强调的额定值,不涉及器件在这些或其它条件下超出
本技术规格指标的功能性操作。建议工作条件请参考表 6。

表 5: 大额定值

大额定值

1. 模组的 IO 输出总电流的测试条件为 25 °C 环境温度,VDD3P3_RTC, VDD3P3_CPU, VDD_SDIO 三个电源域的管脚输
出高电平且直接接地。此时模组在保持工作状态 24 小时后,仍能正常工作。其中 VDD_SDIO 电源域的管脚不包括连
接 flash 和/或 PSRAM 的管脚。
2.关于电源域请参考《ESP32 技术规格书》 附录中表 IO_MUX。
5.2 建议工作条件
表 6: 建议工作条件

5.3 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C)
表 7: 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C)

说明:
1. VDD 是 I/O 的供电电源。关于电源域请参考《ESP32 技术规格书》 附录中表 IO_MUX。
2. VDD3P3_CPU 和 VDD3P3_RTC 电源域管脚的单个管脚的拉电流随管脚数量增加而减小,从约 40 mA 减小到约 29
mA。
3.VDD_SDIO 电源域的管脚不包括连接 flash 和/或 PSRAM 的管脚。

5.4 Wi-Fi 射频
表 8: Wi-Fi 射频特性

 Wi-Fi 射频特性

1. 工作频率范围应符合国家或地区的规范标准。软件可以配置工作频率范围。
2. 使用 IPEX 天线的模组输出阻抗为 50 Ω,不使用 IPEX 天线的模组可无需关注输出阻抗。
3. 根据产品或认证的要求,用户可以配置目标功率。

5.5 低功耗蓝牙射频
5.5.1 接收器
表 9: 低功耗蓝牙接收器特性

低功耗蓝牙接收器特性

5.5.2 发射器
表 10: 低功耗蓝牙发射器特性

低功耗蓝牙发射器特性
5.6 回流焊温度曲线

图2:回流焊温度曲线

回流焊温度曲线
6.电路原理图
图 3: ESP32-WROOM-32D 电路原理图

ESP32-WROOM-32D 电路原理图

图 4: ESP32-WROOM-32U 电路原理图

ESP32-WROOM-32U 电路原理图

7.外围原理图
图 5: ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U 外围原理图

ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U 外围原理图

说明:
• 管脚 39 可以不焊接到底板。若用户将该管脚焊接到底板,请确保使用适量的焊锡膏。
• 在需要快速反复开关 3V3,且 3V3 外围电路上有大电容的场景中,需要使用放电电路。详情请参考《ESP32-WROOM-32 技术规格书》中外围原理图章节。
• 当使用电池给 ESP32 系列芯片和模组供电时,为避免电池电压过低导致芯片进入异常状态不能正常启动,一般推荐外接 Power Supply Supervisor。建议检测到供给 ESP32 的电压低于 2.3 V 时将 ESP32 的 CHIP_PU 脚拉低。复位电路请见 《ESP32-WROOM-32 技术规格书》 中外围原理图章节。
• 为确保芯片上电时的供电正常,EN 管脚处需要增加 RC 延迟电路。RC 通常建议为 R = 10 kΩ,C = 0.1 µF,但具体数值仍需根据模组电源的上电时序和芯片的上电复位时序进行调整。芯片的上电复位时序图可参考《ESP32技术规格书》中的电源管理章节。

8.模组尺寸
图 6: ESP32-WROOM-32D 尺寸

ESP32-WROOM-32D 尺寸

图 7: ESP32-WROOM-32U 尺寸

ESP32-WROOM-32U 尺寸
9.PCB 封装图形
图 8: ESP32-WROOM-32D PCB 封装图形

ESP32-WROOM-32D PCB 封装图形

图 9: ESP32-WROOM-32U PCB 封装图形

ESP32-WROOM-32U PCB 封装图形

10.U.FL 座子尺寸图
图 10: ESP32-WROOM-32U U.FL 座子尺寸图

ESP32-WROOM-32U U.FL 座子尺寸图

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