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ESP32-S2系列芯片技术规格书

ESP32-S2系列芯片技术规格书 包括: ESP32-S2 ESP32-S2FH2 ESP32-S2FH4 ESP32-S2FN4R2 ESP32-S2R2 ESP32-S2 系列是高集成度的低功耗 Wi-Fi 系统级芯 片 (SoC)、专为物联网 (IoT)、移动设备、可穿戴电子设 备、智能家居等各种应用而设计,具有行业领先的低 功耗性能和射频性能。 芯片包括一个功能完备的 Wi-Fi 子系统,符合 IEEE 802.11b/g/n 协议。Wi-Fi 子系统集成了 Wi-Fi MAC、 Wi-Fi 射频和基带、天线开关、射频 Balun、功率放大 器、低噪声放大器等,提供了一个完整的 Wi-Fi 解决 方案。 ESP32-S2 系列芯片搭载 Xtensa® 32 位 LX7 单核处 理器,工作频率高达 240 MHz。芯片支持二次开发,无 需使用其他微控制器或处理器。 该系列芯片带有 320 KB SRAM,128 KB ROM,可通 过 SPI/QSPI/OSPI 接口外接 flash 和片外 RAM。 ESP32-S2 系列芯片支持多种低功耗工作状态,能够满足各种应用场景的功耗需求。芯片所特有的精细时 钟门控、动态电压时钟频率调节、可调节的射频功率 放大器的输出功率等特性,可以实现通信距离、数据 率和功耗之间的佳平衡。 ESP32-S2 系列芯片提供丰富的外设接口,包括 SPI, I2S,UART,I2C,LED PWM,LCD 接口,Camera 接 口,ADC,DAC,触摸传感器,温度传感器和多达 43 个 GPIO。此外,该系列芯片还包括一个全速 USB OnThe-Go (OTG) 接口,可以支持使用 USB 通信。 ESP32-S2 系列芯片具有多种特有的硬件安全机制。 硬件加密加速器支持 AES、SHA 和 RSA 算法。RNG、 HMAC 和数字签名 (Digital Signature) 模块提供了更多 安全性能。其他安全特性还包括 flash 加密和安全启 动 (secure boot) 签名验证等。完善的安全机制使芯片 能够满足严格的安全要求。 功能框图 图 1: 功能框图 产品特性 Wi-Fi  • 支持 IEEE 802.11 b/g/n 协议 • 在 2.4 GHz 频带支持 20 MHz 和 40 MHz 频宽 • 支持单频 1T1R 模式,数据速率高达 150 Mbps  • 无线多媒体 (WMM)  • 帧聚合 (TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU)  • 立即块确认 (Immediate Block ACK)  • 分片和重组 (Fragmentation & defragmentation) • Beacon 自动监测(硬件 TSF)  • 4 × 虚拟 Wi-Fi 接口  • 同时支持基础结构型网络 (Infrastructure BSS) Station 模式/SoftAP 模式/混杂模式 请注意 ESP32-S2 系列芯片在 Station 模式下扫 描时,SoftAP 信道会同时改变  • 天线分集  • 802.11mc FTM CPU 和存储 • Xtensa® 32 位 LX7 单核处理器,主频高达 240 MHz  • 128 KB ROM  • 320 KB SRAM • 16 KB RTC SRAM  • 嵌入式 flash 和 PSRAM (不同型号有差异,详 见章节 1:产品型号对比)  • SPI/QSPI/OSPI 接口外接多个 flash 和片外 RAM 高级外设接口和传感器 • 43 × GPIO 口  • 2 × 13 位 SAR ADC,多达 20 个通道  • 2 × 8 位 D/A 转换器  • 14 × 电容式传感 GPIO  • 4 × SPI  • 1 × I2S  • 2 × I2C  • 2 × UART  • RMT (TX/RX)  • LED PWM 控制器,多达 8 个通道 • 1 × 全速 USB OTG  • 1 × 温度传感器  • 1 × DVP 8/16 camera 接口,与 I2S 共用一套硬 件资源  • 1 × LCD 接口(8 位串口 RGB/8080/6800),与 SPI2 共用一套硬件资源  • 1 × LCD 接口(8/16/24 位并口),与 I2S 共用 一套硬件资源  • 1 × TWAI® 控制器,兼容 ISO11898-1(CAN 规 范 2.0) 低功耗管理 • 电源管理单元  • 超低功耗协处理器 (ULP): – ULP-RISC-V 协处理器 – ULP-FSM 协处理器 安全机制 • 安全启动  • Flash 加密 • 4096 位 OTP,用户可用的高达 1792 位  • 加密硬件加速器:  – AES-128/192/256 (FIPS PUB 197)  – Hash (FIPS PUB 180-4) – RSA  – 随机数生成器 (RNG)  – HMAC  – 数字签名 应用(部分举例) • 通用低功耗 IoT 传感器 Hub  • 通用低功耗 IoT 数据记录器  • 摄像头视频流传输  • OTT 电视盒/机顶盒设备  • USB 设备  • 语音识别  • 图像识别  • Mesh 网络  • 家庭自动化  – 智能照明  – 智能插座  – 智能门锁  • 智慧楼宇  – 照明控制  – 能耗监测  • 工业自动化  – 工业无线控制  – 工业机器人  • 智慧农业  – 智能温室大棚  – 智能灌溉  – 农业机器人 • 音频设备  – 网络音乐播放器  – 音频流媒体设备  – 网络广播  • 健康/医疗/看护  – 健康监测  – 婴儿监控器  • Wi-Fi 玩具  – 遥控玩具  – 距离感应玩具  – 早教机  • 可穿戴电子产品  – 智能手表  – 智能手环  • 零售 & 餐饮  – POS 系统  – 服务机器人  • 触摸感应交互  – 防水功能  – 距离感应  – 滑条、滚轮设计 1.产品型号对比 1.1ESP32-S2 系列芯片命名 图 2: ESP32-S2 系列芯片命名 1.2ESP32-S2 系列芯片对比 表 1: ESP32-S2 系列芯片对比 2.管脚定义 2.1管脚布局 图 3: ESP32-S2 系列芯片管脚布局(俯视图) 2.2管脚描述 表 2: 管脚描述 说明:  • P:电源管脚;I:输入;O:输出;T:可以被设置为高阻。  • ESP32-S2FH2、ESP32-S2FH4 和 ESP32-S2FN4R2 中的内置 flash 端口与芯片管脚对应关系为:  – CS# = SPICS0  – DI = SPID  – DO = SPIQ  – CLK = SPICLK  – WP# = SPIWP  – HOLD# = SPIHD  ESP32-S2FN4R2 和 ESP32-S2R2 的内置 PSRAM 端口与芯片管脚对应关系为:  – CE# = SPICS1  – SI/SIO0 = SPID  – SO/SIO1 = SPIQ  – SCLK = SPICLK  – SIO2 = SPIWP  – SIO3 = SPIHD  以上管脚不建议用于其他功能。  • ESP32-S2 系列芯片和外接 flash 芯片的数据端口连接关系请参考章节 3.4.2。  • GPIO33、GPIO34、GPIO35、GPIO36、GPIO37 的电源域默认为 VDD3P3_CPU,也可由软件配置为 VDD_SPI。  • 本表中管脚功能仅指部分固定设置,对于可通过 GPIO 矩阵输入输出的信号,不受本表的限制。有关 GPIO 交换矩阵的更多信息,请参考表 17。 2.3电源管理  2.4ESP32-S2 系列芯片的数字管脚可分为 4 种不同的电源域:  • VDD3P3_RTC_IO  • VDD3P3_CPU  • VDD_SPI  • VDD3P3_RTC  VDD3P3_RTC_IO 同时是 RTC 和 CPU 的输入电源。  VDD3P3_CPU 是 CPU 的输入电源。  VDD_SPI 可以作为输入电源或输出电源。VDD_SPI 与一个内置 LDO 的输出相连,该内置 LDO 的输入是 VDD3P3_RTC_IO。  VDD_SPI 可以与 VDD3P3_RTC_IO 连接在相同的电源上,这时内置 LDO 应该被关闭。  VDD3P3_RTC 是 RTC 模拟的输入电源。  ESP32-S2 系列芯片的数字电源管理如图 4 所示: 图 4: ESP32-S2 系列芯片数字电源管理 VDD_SPI 可选择由内置 LDO 供电(电压为 1.8 V)或由 VDD3P3_RTC_IO 通过电阻 RSP I 后供电(电压典型值为 3.3 V)。ESP32-S2FH2、ESP32-S2FH4、ESP32-S2FN4R2 和 ESP32-S2R2 由于内置 3.3 V SPI flash、PSRAM, VDD_SPI 必须由 VDD3P3_RTC_IO 通过电阻 RSP I 后供电。在 Deep-sleep 模式下,为了使 flash 漏电降到低, 可以通过软件关闭 VDD_SPI 电源。 关于 CHIP_PU 的说明:  下图为 ESP32-S2 系列芯片上电、复位时序图。各参数说明如表 3 所示。 图 5: ESP32-S2 系列芯片上电、复位时序图 表 3: ESP32-S2 系列芯片上电、复位时序图参数说明 2.5Strapping 管脚  2.6ESP32-S2 系列芯片共有 3 个 Strapping 管脚。  • GPIO0  • GPIO45  • GPIO46  软件可以读取寄存器“GPIO_STRAPPING”中这几个管脚 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、模拟超级看门狗 (analog super watchdog) 复位、晶 振时钟毛刺检测复位)过程中,Strapping 管脚对自己管脚上的电平采样并存储到锁存器中,锁存值为“0”或 “1”,并一直保持到芯片掉电或关闭。  GPIO0, GPIO45, GPIO46 默认连接内部上拉/下拉。如果这些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/下拉将决定这几个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-S2 系列芯 片上电复位时的 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 说明:  1.VDD_SPI 电压由 GPIO45 的 strapping 值或 eFuse 中 VDD_SPI_TIEH 决定。eFuse 中 VDD_SPI_FORCE 选择决 定方式:0:由 GPIO45 的 strapping 值决定;1:由 eFuse 中 VDD_SPI_TIEH 决定。  2.ESP32-S2FH2、ESP32-S2FH4、ESP32-S2FN4R2 和 ESP32-S2R2 由于内置 3.3 V SPI flash、PSRAM,VDD_SPI 必须配置成 3.3 V。  3. GPIO46 = 1 且 GPIO0 = 0 不可使用。  4. ROM Code 上电打印默认通过 U0TXD 管脚,可以由 eFuse 位控制切换到 DAC_1 管脚。  5. eFuse 的 UART_PRINT_C
乐鑫代理ESP32-S2 Wi-Fi MCU-esp32-s2价格-乐鑫esp32-s2低功耗芯片
产品描述

ESP32-S2系列芯片技术规格书 ESP32-S2FH2 ESP32-S2FH4 ESP32-S2FN4R2 ESP32-S2R2

包括: ESP32-S2 ESP32-S2FH2 ESP32-S2FH4 ESP32-S2FN4R2 ESP32-S2R2

ESP32-S2 系列是高集成度的低功耗 Wi-Fi 系统级芯 片 (SoC)、专为物联网 (IoT)、移动设备、可穿戴电子设 备、智能家居等各种应用而设计,具有行业的低功耗性能和射频性能。 芯片包括一个功能完备的 Wi-Fi 子系统,符合 IEEE 802.11b/g/n 协议。Wi-Fi 子系统集成了 Wi-Fi MAC、 Wi-Fi 射频和基带、天线开关、射频 Balun、功率放大 器、低噪声放大器等,提供了一个完整的 Wi-Fi 解决 方案。 ESP32-S2 系列芯片搭载 Xtensa® 32 位 LX7 单核处 理器,工作频率高达 240 MHz。芯片支持二次开发,无 需使用其他微控制器或处理器。 该系列芯片带有 320 KB SRAM,128 KB ROM,可通 过 SPI/QSPI/OSPI 接口外接 flash 和片外 RAM。 ESP32-S2 系列芯片支持多种低功耗工作状态,能够满足各种应用场景的功耗需求。芯片所特有的精细时 钟门控、动态电压时钟频率调节、可调节的射频功率 放大器的输出功率等特性,可以实现通信距离、数据 率和功耗之间的佳平衡。 ESP32-S2 系列芯片提供丰富的外设接口,包括 SPI, I2S,UART,I2C,LED PWM,LCD 接口,Camera 接 口,ADC,DAC,触摸传感器,温度传感器和多达 43 个 GPIO。此外,该系列芯片还包括一个全速 USB OnThe-Go (OTG) 接口,可以支持使用 USB 通信。 ESP32-S2 系列芯片具有多种特有的硬件安全机制。 硬件加密加速器支持 AES、SHA 和 RSA 算法。RNG、 HMAC 和数字签名 (Digital Signature) 模块提供了更多 安全性能。其他安全特性还包括 flash 加密和安全启 动 (secure boot) 签名验证等。完善的安全机制使芯片 能够满足严格的安全要求。

功能框图

ESP32-S2系列芯片功能图框

图 1: 功能框图

产品特性
Wi-Fi 
• 支持 IEEE 802.11 b/g/n 协议
• 在 2.4 GHz 频带支持 20 MHz 和 40 MHz 频宽
• 支持单频 1T1R 模式,数据速率高达 150 Mbps 
• 无线多媒体 (WMM) 
• 帧聚合 (TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU) 
• 立即块确认 (Immediate Block ACK) 
• 分片和重组 (Fragmentation & defragmentation)

• Beacon 自动监测(硬件 TSF) 
• 4 × 虚拟 Wi-Fi 接口 
• 同时支持基础结构型网络 (Infrastructure BSS) Station 模式/SoftAP 模式/混杂模式 请注意 ESP32-S2 系列芯片在 Station 模式下扫 描时,SoftAP 信道会同时改变 
• 天线分集 
• 802.11mc FTM

CPU 和存储

• Xtensa® 32 位 LX7 单核处理器,主频高达 240 MHz 
• 128 KB ROM 
• 320 KB SRAM
• 16 KB RTC SRAM 
• 嵌入式 flash 和 PSRAM (不同型号有差异,详 见章节 1:产品型号对比) 
• SPI/QSPI/OSPI 接口外接多个 flash 和片外 RAM

高级外设接口和传感器

• 43 × GPIO 口 
• 2 × 13 位 SAR ADC,多达 20 个通道 
• 2 × 8 位 D/A 转换器 
• 14 × 电容式传感 GPIO 
• 4 × SPI 
• 1 × I2S 
• 2 × I2C 
• 2 × UART 
• RMT (TX/RX) 
• LED PWM 控制器,多达 8 个通道
• 1 × 全速 USB OTG 
• 1 × 温度传感器 
• 1 × DVP 8/16 camera 接口,与 I2S 共用一套硬 件资源 
• 1 × LCD 接口(8 位串口 RGB/8080/6800),与 SPI2 共用一套硬件资源 
• 1 × LCD 接口(8/16/24 位并口),与 I2S 共用 一套硬件资源 
• 1 × TWAI® 控制器,兼容 ISO11898-1(CAN 规 范 2.0)

低功耗管理

• 电源管理单元 
• 超低功耗协处理器 (ULP):
– ULP-RISC-V 协处理器
– ULP-FSM 协处理器

安全机制

• 安全启动 
• Flash 加密
• 4096 位 OTP,用户可用的高达 1792 位 
• 加密硬件加速器: 
– AES-128/192/256 (FIPS PUB 197) 
– Hash (FIPS PUB 180-4)
– RSA 
– 随机数生成器 (RNG) 
– HMAC 
– 数字签名

应用(部分举例)

• 通用低功耗 IoT 传感器 Hub 
• 通用低功耗 IoT 数据记录器 
• 摄像头视频流传输 
• OTT 电视盒/机顶盒设备 
• USB 设备 
• 语音识别 
• 图像识别 
• Mesh 网络 
• 家庭自动化 
– 智能照明 
– 智能插座 
– 智能门锁 
• 智慧楼宇 
– 照明控制 
– 能耗监测 
• 工业自动化 
– 工业无线控制 
– 工业机器人 
• 智慧农业 
– 智能温室大棚 
– 智能灌溉 
– 农业机器人

• 音频设备 
– 网络音乐播放器 
– 音频流媒体设备 
– 网络广播 
• 健康/医疗/看护 
– 健康监测 
– 婴儿监控器 
• Wi-Fi 玩具 
– 遥控玩具 
– 距离感应玩具 
– 早教机 
• 可穿戴电子产品 
– 智能手表 
– 智能手环 
• 零售 & 餐饮 
– POS 系统 
– 服务机器人 
• 触摸感应交互 
– 防水功能 
– 距离感应 
– 滑条、滚轮设计

1.产品型号对比
1.1ESP32-S2 系列芯片命名

ESP32-S2系列芯片命名

图 2: ESP32-S2 系列芯片命名


1.2ESP32-S2 系列芯片对比
表 1: ESP32-S2 系列芯片对比

ESP32-S2系列芯片对比

2.管脚定义
2.1管脚布局

ESP32-S2 系列芯片管脚布局

图 3: ESP32-S2 系列芯片管脚布局(俯视图)

2.2管脚描述
表 2: 管脚描述

ESP32-S2系列芯片管脚描述ESP32-S2系列芯片管脚描述2ESP32-S2系列芯片管脚描述3
说明: 
• P:电源管脚;I:输入;O:输出;T:可以被设置为高阻。 
• ESP32-S2FH2、ESP32-S2FH4 和 ESP32-S2FN4R2 中的内置 flash 端口与芯片管脚对应关系为: 
– CS# = SPICS0 
– DI = SPID 
– DO = SPIQ 
– CLK = SPICLK 
– WP# = SPIWP 
– HOLD# = SPIHD 
ESP32-S2FN4R2 和 ESP32-S2R2 的内置 PSRAM 端口与芯片管脚对应关系为: 
– CE# = SPICS1 
– SI/SIO0 = SPID 
– SO/SIO1 = SPIQ 
– SCLK = SPICLK 
– SIO2 = SPIWP 
– SIO3 = SPIHD 
以上管脚不建议用于其他功能。 
• ESP32-S2 系列芯片和外接 flash 芯片的数据端口连接关系请参考章节 3.4.2。 
• GPIO33、GPIO34、GPIO35、GPIO36、GPIO37 的电源域默认为 VDD3P3_CPU,也可由软件配置为 VDD_SPI。 
• 本表中管脚功能仅指部分固定设置,对于可通过 GPIO 矩阵输入输出的信号,不受本表的限制。有关 GPIO 交换矩阵的更多信息,请参考表 17。


2.3电源管理 
2.4ESP32-S2 系列芯片的数字管脚可分为 4 种不同的电源域: 
• VDD3P3_RTC_IO 
• VDD3P3_CPU 
• VDD_SPI 
• VDD3P3_RTC 
VDD3P3_RTC_IO 同时是 RTC 和 CPU 的输入电源。 
VDD3P3_CPU 是 CPU 的输入电源。 
VDD_SPI 可以作为输入电源或输出电源。VDD_SPI 与一个内置 LDO 的输出相连,该内置 LDO 的输入是 VDD3P3_RTC_IO。 
VDD_SPI 可以与 VDD3P3_RTC_IO 连接在相同的电源上,这时内置 LDO 应该被关闭。 
VDD3P3_RTC 是 RTC 模拟的输入电源。 
ESP32-S2 系列芯片的数字电源管理如图 4 所示:

ESP32-S2系列芯片数字电源管理

图 4: ESP32-S2 系列芯片数字电源管理

VDD_SPI 可选择由内置 LDO 供电(电压为 1.8 V)或由 VDD3P3_RTC_IO 通过电阻 RSP I 后供电(电压典型值为 3.3 V)。ESP32-S2FH2、ESP32-S2FH4、ESP32-S2FN4R2 和 ESP32-S2R2 由于内置 3.3 V SPI flash、PSRAM, VDD_SPI 必须由 VDD3P3_RTC_IO 通过电阻 RSP I 后供电。在 Deep-sleep 模式下,为了使 flash 漏电降到低, 可以通过软件关闭 VDD_SPI 电源。

关于 CHIP_PU 的说明: 
下图为 ESP32-S2 系列芯片上电、复位时序图。各参数说明如表 3 所示。

ESP32-S2系列芯片上电、复位时序图

图 5: ESP32-S2 系列芯片上电、复位时序图

ESP32-S2系列芯片上电、复位时序图参数说明

表 3: ESP32-S2 系列芯片上电、复位时序图参数说明

2.5Strapping 管脚 
2.6ESP32-S2 系列芯片共有 3 个 Strapping 管脚。 
• GPIO0 
• GPIO45 
• GPIO46 
软件可以读取寄存器“GPIO_STRAPPING”中这几个管脚 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、模拟超级看门狗 (analog super watchdog) 复位、晶 振时钟毛刺检测复位)过程中,Strapping 管脚对自己管脚上的电平采样并存储到锁存器中,锁存值为“0”或 “1”,并一直保持到芯片掉电或关闭。 
GPIO0, GPIO45, GPIO46 默认连接内部上拉/下拉。如果这些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/下拉将决定这几个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-S2 系列芯 片上电复位时的 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

ESP32-S2系列芯片Strapping管脚1ESP32-S2系列芯片Strapping管脚2

说明: 
1.VDD_SPI 电压由 GPIO45 的 strapping 值或 eFuse 中 VDD_SPI_TIEH 决定。eFuse 中 VDD_SPI_FORCE 选择决 定方式:0:由 GPIO45 的 strapping 值决定;1:由 eFuse 中 VDD_SPI_TIEH 决定。 
2.ESP32-S2FH2、ESP32-S2FH4、ESP32-S2FN4R2 和 ESP32-S2R2 由于内置 3.3 V SPI flash、PSRAM,VDD_SPI 必须配置成 3.3 V。 
3. GPIO46 = 1 且 GPIO0 = 0 不可使用。 
4. ROM Code 上电打印默认通过 U0TXD 管脚,可以由 eFuse 位控制切换到 DAC_1 管脚。 
5. eFuse 的 UART_PRINT_CONTROL 为 
0 时,上电正常打印,不受 GPIO46 控制。 
1 时,GPIO46 为 0:上电正常打印;GPIO46 为 1:上电不打印。 
2 时,GPIO46 为 0:上电不打印;GPIO46 为 1:上电正常打印。 
3 时,上电不打印,不受 GPIO46 控制。

3.功能描述 
本章描述 ESP32-S2 系列芯片的各个功能模块。 
3.1CPU 和存储 
3.23.1.1 CPU
3.3
ESP32-S2 系列芯片搭载低功耗 Xtensa® LX7 32 位单核处理器,具有以下特性: 
• 7 级流水线架构,支持高达 240 MHz 的时钟频率 
• 16 位 / 24 位指令集提供高代码密度 
• 支持 32 位乘法器、32 位除法器 
• 非缓存 GPIO 指令 
• 支持 6 级 32 个中断 
• 支持 windowed ABI,64 个物理通用寄存器 
• 支持带 TRAX 压缩模块的 trace 功能,大 16 KB trace memory 
• 用于调试的 JTAG 接口

3.1.2 片上存储 
ESP32-S2 系列芯片片上存储包括:
• 128 KB ROM:用于程序启动和内核功能调用 
• 320 KB 片上 SRAM:用于数据和指令存储 
• RTC 快速存储器:为 8 KB SRAM,可被主 CPU 访问,在 Deep-sleep 模式下可以保存数据 
• RTC 慢速存储器:为 8 KB SRAM,可被主 CPU 或协处理器访问,在 Deep-sleep 模式下可以保存数据 
• 4 Kbit eFuse:其中 1792 位保留给用户使用,例如用于存储密钥和设备 ID 
• 嵌入式 flash 和 PSRAM:不同型号有区别,详见章节 1:产品型号对比

3.1.3 外部 Flash 和片外 RAM
ESP32-S2 系列芯片支持多个外部 QSPI/OSPI flash 和片外 RAM。该系列芯片还支持基于 XTS-AES 的硬件加解 密功能,从而保护开发者 flash 和片外 RAM 中的程序和数据。 
CPU 的指令空间、只读数据空间可以映射到外部 flash 和片外 RAM,CPU 的数据空间还可以映射到片外 RAM。 外部 flash 和片外 RAM 各可以大支持 1 GB。 
通过高速缓存,ESP32-S2 系列芯片一次多可以同时有: 
• 7.5 MB 的指令空间映射到 flash 与片外 RAM。如果实际使用指令空间大小超出 3.5 MB,则可能由于 CPU 的内部流水线特性导致 cache 性能略有降低。 
• 4 MB 的只读数据空间以 64 KB 的块映射到 flash 或片外 RAM,支持 8 位、16 位、32 位读取。 
• 10.5 MB 的数据空间以 64 KB 的块映射到片外 RAM。支持 8 位、16 位、32 位读写。10.5 MB 也可以是 只读数据空间,映射到 flash。
说明: 芯片启动完成后,软件可以自定义片外 RAM 或 flash 到 CPU 地址空间的映射。
3.1.4 存储器映射 
ESP32-S2 系列芯片的地址映射结构如图 6 所示。

ESP32-S2系列芯片地址映射结构
图 6: 地址映射结构
说明: 图中灰色背景标注的地址空间不可用。

3.1.5 Cache
ESP32-S2 系列芯片包含独立的指令和数据 cache,具有以下特性: 
• 可独立配置大小,8 KB 或 16 KB 
• 4 路组关联 
• 块大小支持 16 字节或 32 字节 
• 支持 pre-load 功能
• 支持 lock 功能 
• 支持关键字优先 (critical word first) 和提前重启 (early restart)

3.2 系统时钟 
3.2.1 CPU 时钟 CPU 时钟有 4 种可能的时钟源: 
• 外置 40 MHz 主晶振时钟 
• 内置 8 MHz 振荡器时钟 
• PLL 时钟 
• 音频 PLL 时钟 应用程序可以在外置主晶振、PLL 时钟、音频 PLL 时钟和内置 8 MHz 时钟中选择一个作为时钟源。根据不同的应用程序,被选择的时钟源直接或在分频之后驱动 CPU 时钟。

3.2.2 RTC 时钟 
RTC 慢速时钟有 3 种可能的时钟源: 
• 外置低速 (32 kHz) 晶振时钟 
• 内置 RC 振荡器(通常为 90 kHz,频率可调节) 
• 内置 31.25 kHz 时钟(由内置 8 MHz 振荡器时钟经 256 分频生成) RTC 快速时钟有 2 种可能的时钟源: 
• 外置主晶振的 4 分频时钟 
• 内置 8 MHz 振荡器的 N 分频时钟 RTC 慢速时钟应用于 RTC 计数器、RTC 看门狗和低功耗控制器;RTC 快速时钟应用于 RTC 外设和传感器控制器。


3.2.3 音频 PLL 时钟 
音频时钟由超低噪声小数分频 PLL 生成。

3.3模拟外设 
3.3.1模/数转换器 (ADC) 
ESP32-S2 系列芯片集成了 2 个 13 位 SAR ADC,共支持 20 个模拟通道输入。为了实现更低功耗,ESP32-S2 系 列芯片的 ULP 协处理器也可以在睡眠方式下测量电压,此时,可通过设置阈值或其他触发方式唤醒 CPU。 
多可配置 20 个管脚的 ADC,用于电压模数转换。 
有关 ADC 特性,请参考表 11。

3.3.2数/模转换器 (DAC) 
ESP32-S2 系列芯片有 2 个 8 位 DAC 通道,将 2 路数字信号分别转化为 2 个模拟电压信号输出,两个通道可以 独立地工作。DAC 电路由内置电阻串和 1 个缓冲器组成。DAC 的参考电压为 VDD3P3_RTC_IO。 

3.3.3温度传感器 
温度传感器生成一个随温度变化的电压。内部 ADC 将传感器电压转化为一个数字量。 温度传感器的测量范围为–20 °C 到 110 °C。温度传感器一般只适用于监测芯片内部温度的变化,该温度值会随 着微控制器时钟频率或 IO 负载的变化而变化。一般来讲,芯片内部温度会高于外部温度。 

3.3.4触摸传感器 
ESP32-S2 系列芯片提供了多达 14 个电容式传感 GPIO,能够探测由手指或其他物品直接接触或接近而产生的 电容差异。这种设计具有低噪声和高灵敏度的特点,可以用于支持使用相对较小的触摸板。设计中也可以使用 触摸板阵列以探测更大区域或更多点。ESP32-S2 系列芯片的触摸传感器同时还支持防水和数字滤波等功能来 进一步提高传感器的性能。表 5 列出了 14 个电容式传感 GPIO。


表 5: ESP32-S2 系列芯片上的电容式传感 GPIO

ESP32-S2系列芯片上的电容式传感GP10

3.4数字外设 
3.4.1通用输入/输出接口 (GPIO) 
ESP32-S2 系列芯片共有 43 个 GPIO 管脚,通过配置对应的寄存器,可以为这些管脚分配不同的功能。除作为 数字信号管脚外,部分 GPIO 管脚也可配置为模拟功能管脚,比如 ADC、DAC、touch 等管脚。 
除 GPIO46 为固定下拉外,其余 GPIO 都可以被配置为内部上拉/下拉,或者被设置为高阻。GPIO 配置为输入 管脚时,软件可通过读取寄存器获取其输入值。输入管脚也可经设置产生边缘触发或电平触发的 CPU 中断。除 GPIO46 只有输入功能外,其他数字 IO 管脚都是双向、非反相和三态的,包括带有三态控制的输入和输出缓冲 器。这些管脚可以复用作其他功能,例如 UART、SPI 等。当芯片低功耗运行时,GPIO 可设定为保持状态。

3.4.2 串行外设接口 (SPI)
ESP32-S2 系列芯片共有 4 个 SPI(SPI0,SPI1,SPI2 和 SPI3)。SPI0 和 SPI1 只可以配置成 SPI 存储器模式, SPI2 既可以配置成 SPI 存储器模式又可以配置成通用 SPI 模式;SPI3 只可以配置成通用 SPI 模式。

• SPI 存储器 (SPI Memory) 模式 
SPI 存储器模式(SPI0, SPI1 和 SPI2)用于连接 SPI 接口的外部存储器。SPI 存储器模式下数据传输长度 以字节为单位,高支持 8 线 STR/DDR 读写操作。时钟频率可配置, STR 模式下支持的高时钟频率为 80 MHz,DDR 模式下支持的高时钟频率为 40 MHz。 
• SPI2 通用 SPI (GP-SPI) 模式 
SPI2 作为通用 SPI 时,既可以配置成主机模式,又可以配置成从机模式。主机模式支持 2 线全双工和 1/2/4/8 线半双工通信;从机模式支持 2 线全双工和 1/2/4 线半双工通信。通用 SPI 的主机时钟频率可配 置;数据传输长度以字节为单位;时钟极性 (CPOL) 和相位 (CPHA) 可配置;可连接 DMA 通道。 
– 在 2 线全双工通信模式下, 主机的时钟高频率为 80 MHz,从机的时钟高频率为 40 MHz。支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。 
– 在主机 1/2/4/8 线半双工通信模式下,时钟频率高为 80 MHz,支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。 
– 在从机 1/2/4 线半双工通信模式下,时钟频率高为 40 MHz,也支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。 
• SPI3 通用 SPI (GP-SPI) 模式 
SPI3 只能作为通用 SPI,既可以配置成主机模式,又可以配置成从机模式,具有 2 线全双工和 1 线半双工 通信功能。通用 SPI 的主机时钟频率可配置;数据传输长度以字节为单位;时钟极性 (CPOL) 和相位 (CPHA) 可配置;可连接 DMA 通道。 
– 在 2 线全双工通信模式下, 主机的时钟频率高为 80 MHz,从机的时钟频率高为 40 MHz。支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。 
– 在 1 线半双工通信模式下,主机的时钟频率高为 80 MHz,支持 SPI 传输的 4 种时钟模式;从机的 时钟频率高为 40 MHz,也支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。

通常情况下,ESP32-S2 系列芯片和外接 flash 芯片的数据端口连接关系是: SPI 8 线模式时: 
• SPID (SPID) = IO0 
• SPIQ (SPIQ) = IO1 
• SPIWP (SPIWP) = IO2 
• SPIHD (SPIHD) = IO3 
• GPIO33 = IO4 
• GPIO34 = IO5 
• GPIO35 = IO6 
• GPIO36 = IO7 
• GPIO37 = DQS 
SPI 4 线模式时: 
• SPID (SPID) = IO0 
• SPIQ (SPIQ) = IO1
• SPIWP (SPIWP) = IO2 
• SPIHD (SPIHD) = IO3
SPI 2 线模式时: 
• SPID (SPID) = IO0 
• SPIQ (SPIQ) = IO1 SPI 1 线模式时: 
• SPID (SPID) = DI 
• SPIQ (SPIQ) = DO 
• SPIWP (SPIWP) = WP# 
• SPIHD (SPIHD) = HOLD#

3.4.3 LCD 接口 
支持 8 位串口 RGB、8080、6800 接口,与 SPI2 共用一套硬件资源。支持 8/16/24 位并口接口 (8080),与 I2S 共用一套硬件资源。

3.4.4 通用异步收发器 (UART) 
ESP32-S2 系列芯片有 2 个 UART 接口,即 UART0、UART1,支持异步通信(RS232 和 RS485)和 IrDA,通 信速率可达到 5 Mbps。UART 支持 CTS 和 RTS 信号的硬件管理以及软件流控(XON 和 XOFF)。这两个接口均 可被 DMA 访问或者 CPU 直接访问。 

3.4.5 I2C 接口 
ESP32-S2 系列芯片有 2 个 I2C 总线接口,根据用户的配置,总线接口可以用作 I2C 主机或从机模式。I2C 接口 支持: 
• 标准模式 (100 Kbit/s) 
• 快速模式 (400 Kbit/s) 
• 速度高可达 5 MHz,但受制于 SDA 上拉强度 
• 7 位/10 位寻址模式 
• 双寻址模式 
用户可以配置指令寄存器来控制 I2C 接口,从而实现更多灵活的应用。

3.4.6 I2S 接口 
ESP32-S2 系列芯片有 1 个标准 I2S 接口,可以以主机或从机模式,在全双工或半双工模式下工作,并且可被配 置为 8/16/24/32 位的输入输出通道,支持频率从 10 kHz 到 40 MHz 的 BCK 时钟。 I2S 接口有专用的 DMA 控制器。支持 PCM 接口。 

3.4.7 Camera 接口 
ESP32-S2 系列芯片支持 8 位或 16 位 DVP 图像传感器接口,高时钟频率支持到 40 MHz,但与 I2S 接口共用 一套硬件资源。


3.4.8 红外遥控器 
红外遥控器支持 4 通道的红外发射和接收。通过程序控制脉冲波形,遥控器可以支持多种红外协议和单线协议。 4 个通道共用 1 个 256 × 32 位的存储模块来存放收发的波形。 

3.4.9 脉冲计数器 
脉冲计数器通过多种模式捕捉脉冲并对脉冲边沿计数。内部有 4 个通道,每个通道一次可同时捕捉 4 个信号。每 组 4 个输入包括 2 个脉冲信号和 2 个控制信号。 

3.4.10 LED PWM 
LED PWM 控制器可以用于生成 8 路独立的数字波形。它具有如下特性: 
• 波形的周期和占空比可配置,在信号周期为 1 ms 时,占空比精确度可达 18 位 
• 多种时钟源选择,包括:APB 总线时钟、外置主晶振时钟 
• 可在 Light-sleep 模式下工作 
• 支持硬件自动步进式地增加或减少占空比,可用于 LED RGB 彩色梯度发生器 

3.4.11 USB 1.1 OTG 接口 
ESP32-S2 系列芯片带有一个集成了收发器的全速 USB OTG 外设,符合 USB 1.1 规范。它具有以下特性: 
• 软件可配置的端点设置,支持挂起/恢复。 
• 支持动态 FIFO 大小 
• 会话请求协议 (SRP) 和主机协商协议 (HNP)。 
• 芯片内部已集成全速 USB PHY。 

3.4.12 TWAI® 控制器 
ESP32-S2 系列带有一个 TWAI® 控制器,具有如下特性: 
• 兼容 ISO 11898-1 协议(CAN 规范 2.0) 
• 支持标准格式(11-bit 标识符)和扩展格式(29-bit 标识符) 
• 支持 1 Kbit/s ~ 1 Mbit/s 位速率 
• 支持多种操作模式:正常模式、只听模式和自测模式 
• 64 字节接收 FIFO 
• 特殊发送:单次发送和自发自收 
• 接收滤波器(支持单滤波器和双滤波器模式) 
• 错误检测与处理:错误计数、错误报警限制可配置、错误代码捕捉和仲裁丢失捕捉 

3.5射频和 Wi-Fi 
ESP32-S2 系列芯片射频包含以下主要模块: 
• 2.4 GHz 接收器
• 2.4 GHz 发射器 
• 偏置 (Bias) 和线性稳压器 
• Balun 和收发切换器 
• 时钟生成器

3.5.12.4 GHz 接收器 
2.4 GHz 接收器将 2.4 GHz 射频信号解调为正交基带信号,并用 2 个高精度、高速的 ADC 将后者转为数字信 号。为了适应不同的信道情况,ESP32-S2 系列芯片集成了 RF 滤波器、自动增益控制 (AGC)、DC 偏移补偿电 路和基带滤波器。 

3.5.22.4 GHz 发射器 
2.4 GHz 发射器将正交基带信号调制为 2.4 GHz 射频信号,使用大功率互补金属氧化物半导体 (CMOS) 功率放 大器驱动天线。数字校准进一步改善了功率放大器的线性。 
为了抵消射频接收器的瑕疵,ESP32-S2 系列芯片还另增了校准措施,例如: 
• 载波泄露消除 
• I/Q 幅度/相位匹配 
• 基带非线性抑制 
• 射频非线性抑制 
• 天线匹配 
这些内置校准措施缩短了产品测试的成本和时间,并且不再需要测试设备。 

3.5.3时钟生成器 
时钟生成器为接收器和发射器生成 2.4 GHz 正交时钟信号,所有部件均集成于芯片上,包括电感、变容二极管、 环路滤波器、线性稳压器和分频器。 时钟生成器带有内置校准电路和自测电路。运用自主知识产权的优化算法,对正交时钟的相位和相位噪声进行 优化处理,使接收器和发射器都有好的性能表现。 

3.5.4Wi-Fi 射频和基带 
ESP32-S2 系列芯片 Wi-Fi 射频和基带支持以下特性: 
• 802.11b/g/n 
• 802.11n MCS0-7 支持 20 MHz 和 40 MHz 带宽 
• 802.11n MCS32 
• 802.11n 0.4 µs 保护间隔 
• 数据率高达 150 Mbps • STBC RX(单空间流) 
• 可调节的发射功率 
• 天线分集;
ESP32-S2 系列芯片支持基于外部射频开关的天线分集与选择。外部射频开关由一个或多个 GPIO 管脚控 制,用来选择合适的天线以减少信道衰落的影响。


3.5.5Wi-Fi MAC 
ESP32-S2 系列芯片完全遵循 802.11 b/g/n Wi-Fi MAC 协议栈,支持分布式控制功能 (DCF) 下的基本服务集 (BSS) STA 和 SoftAP 操作。支持通过小化主机交互来优化有效工作时长,以实现功耗管理。 
ESP32-S2 系列芯片 Wi-Fi MAC 自行支持的底层协议功能如下: 
• 4 × 虚拟 Wi-Fi 接口 
• 同时支持基础结构型网络 (Infrastructure BSS) Station 模式/SoftAP 模式/混杂模式 
• RTS 保护,CTS 保护,立即块确认 (Immediate Block ACK) 
• 分片和重组 (Fragmentation & defragmentation) 
• TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU • TXOP • 无线多媒体 (WMM) 
• CCMP, TKIP, WAPI, WEP, BIP 
• 自动 Beacon 监测(硬件 TSF) 
• 802.11mc FTM 

3.5.6 联网特性 
乐鑫提供的固件支持 TCP/IP 联网、ESP-MESH 联网或其他 Wi-Fi 联网协议,同时也支持 TLS 1.0, 1.1, 1.2。 


3.6RTC 和低功耗管理 
3.6.1电源管理单元 (PMU) 
ESP32-S2 系列芯片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。ESP32-S2 系列芯片支持的 功耗模式有: 
• Active 模式:CPU 和芯片射频处于工作状态。芯片可以接收、发射和侦听信号。 
• Modem-sleep 模式:CPU 可运行,时钟频率可配置。Wi-Fi 基带和射频关闭,但 Wi-Fi 可保持连接。 
• Light-sleep 模式:CPU 暂停运行。RTC 外设以及 ULP 协处理器运行。任何唤醒事件(MAC、主机、RTC 定时器或外部中断)都会唤醒芯片。Wi-Fi 可保持连接。 
• Deep-sleep 模式:CPU 和大部分外设都会掉电,只有 RTC 存储器和 RTC 外设处于工作状态。Wi-Fi 连接 数据存储在 RTC 中。ULP 协处理器可以工作。 
• Hibernation 模式:内置的 8 MHz 振荡器和 ULP 协处理器均被禁用。RTC 存储器的电源被切断。只有 1 个 位于低速时钟上的 RTC 时钟定时器和某些 RTC GPIO 在工作。RTC 时钟定时器或 RTC GPIO 可以将芯片 从 Hibernation 模式中唤醒。 
设备在不同的功耗模式下有不同的电流消耗,详情请见表 13。

3.6.2超低功耗协处理器 (ULP) 
ULP 处理器可以用于在正常工作模式下协助 CPU,也可以用于在系统休眠时代替 CPU 来执行任务。ULP 处理 器和 RTC 存储器在 Deep-sleep 模式下仍保持工作状态。因此,开发者可以将 ULP 协处理器的程序存放在 RTC 慢速存储器中,使其能够在 Deep-sleep 模式下访问 RTC GPIO、RTC 外设、RTC 定时器和内置传感器。 
ESP32-S2 系列芯片集成了两个协处理器,分别基于 RISC-V 指令集 (ULP-RISC-V) 和有限状态机 FSM 架构 (ULPFSM)。 ULP-RISC-V 协处理器具有以下特性: 
• 支持 RV32IMC 指令集 
• 32 个 32 位通用寄存器 
• 32 位乘除法器 • 支持中断 
• 支持被主 CPU、专用定时器、RTC GPIO 启动 ULP-FSM 协处理器具有以下特性: • 支持常用指令,包括运算、跳转、控制等 
• 支持传感器专用指令 • 支持被主 CPU、专用定时器、RTC GPIO 启动 注意:两个协处理器不能同时使用。 3.7 定时器 3.7.1 64 位通用定时器 ESP32-S2 系列芯片内置 4 个 64 位通用定时器,具有 16 位分频器和 64 位可自动重载的向上/向下计时器。 定时器具有如下功能: 
• 16 位时钟预分频器,分频系数为 1-65536 
• 64 位时基计数器可配置成递增或递减 
• 可读取时基计数器的实时值 
• 暂停和恢复时基计数器 
• 可配置的报警产生机制 
• 计数器值重新加载(报警时自动重新加载或软件控制的即时重新加载) 
• 电平触发中断和边沿触发中断机制 

3.7.2 看门狗定时器 
ESP32-S2 系列芯片中有三个看门狗定时器:两个定时器组中各一个(称作主系统看门狗定时器,缩写为 MWDT), RTC 模块中一个(称作 RTC 看门狗定时器,缩写为 RWDT)。看门狗在运行期间会经历四个阶段(除非看门狗 被按时喂狗或者处于关闭状态),每个阶段均可配置单独的超时时间和超时动作,其中除了 RWDT 支持四种超时动作外,其它两个看门狗仅支持三种。超时动作包括:中断、CPU 复位、内核复位和系统复位。其中,只有RWDT 能够触发系统复位,即复位芯片内部所有的数字电路,包括 RTC 和主系统。每个阶段的超时时间都可单 独设置。 
在引导加载 flash 固件期间,RWDT 和第一个 MWDT 会自动使能,以检测引导过程中发生的错误,并恢复运行。 
看门狗定时器具有如下特性: 
• 四个阶段,每个阶段都可配置超时时间。每阶段都可单独配置、使能和关闭。 • 如在某个阶段发生超时,则会采取三或四种(分别针对 MWDT 和 RWDT)动作中的一种(中断、CPU 复 位、内核复位和系统复位)。 
• 保护 32 位超时计数器,防止 RWDT 和 MWDT 的配置被无意间更改。 
• Flash 启动保护 如果在预定时间内 SPI flash 的引导过程没有完成,看门狗会重启整个主系统。

3.8 加密硬件加速器 
ESP32-S2 系列芯片配备硬件加速器,支持一些通用加密算法,比如 AES (FIPS PUB 197)、ECB/CBC/OFB/CFB/CTR (NIST SP 800-38A)、GCM (NIST SP 800-38D)、SHA (FIPS PUB 180-4)、RSA 和 ECC 等,还支持大数 乘法、大数模乘等独立运算,其中 RSA 和大数模乘运算大长度可达 4096 位,大数乘法的因子大长度可达 2048 位。

3.9 物理安全特性 
• 外部 flash 和片外 RAM 通过 AES-XTS 算法进行加密,加密算法使用的密钥无法被软件读写,因此用户的 应用程序代码与数据不会被非法获取。 
• 安全启动功能确保只启动已签名(具有 RSA-PSS 签名)的固件,此功能的可信度是根植于硬件逻辑。 
• HMAC 模块可以使用软件无法访问的安全密钥来生成用于身份验证或其他用途的 MAC 签名。 
• 数字签名模块可以使用软件无法访问的 RSA 密钥生成用于身份验证的 RSA 签名。

3.10 外设管脚分配
表 6: 外设和传感器管脚分配

ESP32-S2系列芯片外设和传感器管脚分配1

ESP32-S2系列芯片外设和传感器管脚分配2

ESP32-S2系列芯片外设和传感器管脚分配1

ESP32-S2系列芯片外设和传感器管脚分配4

说明: • GPIO46 只有输入功能,不能用于输出信号。

4. 电气特性
4.1 大额定值
超出大额定值可能导致器件永久性损坏。这只是强调的额定值,不涉及器件的功能性操作。

表 7: 大额定值

ESP32-S2系列芯片绝对最大额定值


4.2 建议工作条件
表 8: 建议工作条件

ESP32-S2系列芯片建议工作时间
说明: 1. 更多信息请参考章节 2.3 电源管理。 2. 在使用 VDD_SPI 为外设供电的使用场景中,VDD3P3_RTC_IO 还应满足外设的使用要求,详见表 9。 3. 使用单电源供电时,输出电流需要达到 500 mA 及以上。

4.3 VDD_SPI 输出特性
表 9: VDD_SPI 输出特性

ESP32-S2系列芯片VDD_SPI 输出特性
说明: 在实际使用情况下,当 VDD_SPI 为 3.3 V 输出模式的时候,VDD3P3_RTC_IO 需要考虑到 RSP I 的影响。比如在外接 3.3 V flash 的情况下: VDD3P3_RTC_IO > VDD_flash_min + I_flash_max*RSP I 
其中,VDD_flash_min 为 flash 的低工作电压,I_flash_max 为 flash 的大工作电流。 更多信息请参考章节 2.3 电源管理。

4.4 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C)
表 10: 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C)

ESP32-S2系列芯片直流电气特性

说明: 
1. VDD 是 I/O 的供电电源。 
2. VOH 和 VOL 为负载是高阻条件下的测试值。

4.5 ADC 特性
表 11: ADC 特性

ESP32-S2系列芯片ADC特性

说明: 
• 当测量值大于 3,000(电压值约为 2,450 mV),精度会比上表所述低。 
• 使用滤波器多次采样或计算平均值可以获得更好的 DNL 结果。

4.6 功耗特性 
下列功耗数据是基于 3.3 V 电源、25 °C 环境温度,在 RF 接口处完成的测试结果。所有发射数据均基于 100% 的占空比测得。

表 12: RF 功耗

ESP32-S2系列芯片RF功耗

说明: 
测量 RX 功耗数据时,外设处于关闭状态,CPU 处于 idle 状态。

表 13: 不同功耗模式下的功耗

ESP32-S2系列芯片不同功耗模式下的功耗

说明: 
• 测量 Modem-sleep 功耗数据时,CPU 处于工作状态,cache 处于 idle 状态。 • 在 Wi-Fi 开启的场景中,芯片会在 Active 和 Modem-sleep 模式之间切换,功耗也会在两种模式间变化。 
• Modem-sleep 模式下,CPU 频率自动变化,频率取决于 CPU 负载和使用的外设。 
• Deep-sleep 模式下,仅 ULP 协处理器处于工作状态时,可以操作 GPIO 及低功耗 I2C。 
• 当系统处于超低功耗传感器监测模式时,ULP 协处理器或传感器周期性工作。触摸传感器以 1% 占空比工作,系 统功耗典型值为 22 µA。

4.7 可靠性

表 14: 可靠性

ESP32-S2系列芯片可靠性
1. JEDEC 文档 JEP155 规定:500 V HBM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。 2. JEDEC 文档 JEP157 规定:250 V CDM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。

4.8 Wi-Fi 射频 
4.8.1 发射器性能规格
表 15: 发射器性能规格

ESP32-S2系列芯片发射器性能规格

4.8.2 接收器性能规格

表 16: 接收器性能规格

ESP32-S2系列芯片接收器性能规格1

ESP32-S2系列芯片接收器性能规格2

5.封装信息

ESP32-S2系列芯片QFN56 (7×7 mm) 封装图 7: QFN56 (7×7 mm) 封装
说明: 
• 从封装俯视图看,芯片管脚从 Pin 1 位置开始按逆时针方向进行编号; 
• 推荐 PCB 封装图源文件 (dxf) 可使用 Autodesk Viewer 查看; 
• 有关卷带、载盘和产品标签的信息,请参阅 《乐鑫芯片包装信息》。

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uA级别智能门锁低功耗雷达模块让门锁更加智能省电节约功耗

uA级别智能门锁低功耗雷达模块让门锁更加智能省电节约功耗,指纹门锁并不是什么新鲜事,我相信每个人都很熟悉。随着近年来智能家居的逐步普及,指纹门锁也进入了成千上万的家庭。今天的功耗雷达模块指纹门锁不仅消除了繁琐的钥匙,而且还提供了各种智能功能,uA级别智能门锁低功耗雷达模块用在智能门锁上,可以实现门锁的智能感应屏幕,使电池寿命延长3-5倍,如与其他智能家居连接,成为智能场景的开关。所以今天的指纹门锁更被称为智能门锁。 今天,让我们来谈谈功耗雷达模块智能门锁的安全性。希望能让更多想知道智能门锁的朋友认识下。 指纹识别是智能门锁的核心 指纹识别技术在我们的智能手机上随处可见。从以前的实体指纹识别到屏幕下的指纹识别,可以说指纹识别技术已经相当成熟。指纹识别可以说是整个uA级低功耗雷达模块智能门锁的核心。 目前主要有三种常见的指纹识别方法,即光学指纹识别、半导体指纹识别和超声指纹识别。 光学指纹识别 让我们先谈谈光学指纹识别的原理实际上是光的反射。我们都知道指纹本身是不均匀的。当光照射到我们的指纹上时,它会反射,光接收器可以通过接收反射的光来绘制我们的指纹。就像激光雷达测绘一样。 光学指纹识别通常出现在打卡机上,手机上的屏幕指纹识别技术也使用光学指纹识别。今天的光学指纹识别已经达到了非常快的识别速度。 然而,光学指纹识别有一个缺点,即硬件上的活体识别无法实现,容易被指模破解。通常,活体识别是通过软件算法进行的。如果算法处理不当,很容易翻车。 此外,光学指纹识别也容易受到液体的影响,湿手解锁的成功率也会下降。 超声指纹识别 超声指纹识别也被称为射频指纹识别,其原理与光学类型相似,但超声波使用声波反射,实际上是声纳的缩小版本。因为使用声波,不要担心水折射会降低识别率,所以超声指纹识别可以湿手解锁。然而,超声指纹识别在防破解方面与光学类型一样,不能实现硬件,可以被指模破解,活体识别仍然依赖于算法。 半导体指纹识别 半导体指纹识别主要采用电容、电场(即我们所说的电感)、温度和压力原理来实现指纹图像的收集。当用户将手指放在前面时,皮肤形成电容阵列的极板,电容阵列的背面是绝缘极板。由于不同区域指纹的脊柱与谷物之间的距离也不同,因此每个单元的电容量随之变化,从而获得指纹图像。半导体指纹识别具有价格低、体积小、识别率高的优点,因此大多数uA级低功耗雷达模块智能门锁都采用了这种方案。半导体指纹识别的另一个功能是活体识别。传统的硅胶指模无法破解。 当然,这并不意味着半导体可以百分识别活体。所谓的半导体指纹识别活体检测不使用指纹活体体征。本质上,它取决于皮肤的材料特性,这意味着虽然传统的硅胶指模无法破解。 一般来说,无论哪种指纹识别,都有可能被破解,只是说破解的水平。然而,今天的指纹识别,无论是硬件生活识别还是算法生活识别,都相对成熟,很难破解。毕竟,都可以通过支付级别的认证,大大保证安全。 目前,市场上大多数智能门锁仍将保留钥匙孔。除了指纹解锁外,用户还可以用传统钥匙开门。留下钥匙孔的主要目的是在指纹识别故障或智能门锁耗尽时仍有开门的方法。但由于有钥匙孔,它表明它可以通过技术手段解锁。 目前市场上的锁等级可分为A、B、C三个等级,这三个等级主要是通过防暴开锁和防技术开锁的程度来区分的。A级锁要求技术解锁时间不少于1分钟,B级锁要求不少于5分钟。即使是高级别的C级锁也只要求技术解锁时间不少于10分钟。 也就是说,现在市场上大多数门锁,无论是什么级别,在专业的解锁大师面前都糊,只不过是时间长短。 安全是重要的,是否安全增加了人们对uA级别低功耗雷达模块智能门锁安全的担忧。事实上,现在到处都是摄像头,强大的人脸识别,以及移动支付的出现,使家庭现金减少,所有这些都使得入室盗窃的成本急剧上升,近年来各省市的入室盗窃几乎呈悬崖状下降。 换句话说,无论锁有多安全,无论锁有多难打开,都可能比在门口安装摄像头更具威慑力。 因此,担心uA级别低功耗雷达模块智能门锁是否不安全可能意义不大。毕竟,家里的防盗锁可能不安全。我们应该更加关注门锁能给我们带来多少便利。 我们要考虑的是智能门锁的兼容性和通用性。毕竟,智能门锁近年来才流行起来。大多数人在后期将普通机械门锁升级为智能门锁。因此,智能门锁能否与原门兼容是非常重要的。如果不兼容,发现无法安装是一件非常麻烦的事情。 uA级别低功耗雷达模块智能门锁主要是为了避免带钥匙的麻烦。因此,智能门锁的便利性尤为重要。便利性主要体现在指纹的识别率上。手指受伤导致指纹磨损或老年人指纹较浅。智能门锁能否识别是非常重要的。 当然,如果指纹真的失效,是否有其他解锁方案,如密码解锁或NFC解锁。还需要注意密码解锁是否有虚假密码等防窥镜措施。 当然,智能门锁的耐久性也是一个需要特别注意的地方。uA级别低功耗雷达模块智能门锁主要依靠内部电池供电,这就要求智能门锁的耐久性尽可能好,否则经常充电或更换电池会非常麻烦。
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微波雷达传感器雷达感应浴室镜上的应用

发布时间: : 2022-01--14
微波雷达传感器雷达感应浴室镜上的应用,如今,家用电器的智能化已成为一种常态,越来越多的人开始在自己的浴室里安装智能浴室镜。但是还有很多人对智能浴镜的理解还不够深入,今天就来说说这个话题。 什么是智能浴室镜?智慧型浴室镜,顾名思义,就是卫浴镜子智能化升级,入门级产品基本具备了彩灯和镜面触摸功能,更高档次的产品安装有微波雷达传感器智能感应,当感应到有人接近到一定距离即可开启亮灯或者亮屏操作,也可三色无极调,智能除雾,语音交互,日程安排备忘,甚至在镜子上看电视,听音乐,气象预报,问题查询,智能控制,健康管理等。 智能化雷达感应浴室镜与普通镜的区别,为什么要选TA?,就功能而言,普通浴镜价格用它没有什么压力!而且雷达感应智能浴镜会让人犹豫不决是否“值得一看”。就功能和应用而言,普通浴镜功能单一,而微波雷达传感器智能浴室镜功能创新:镜子灯光色温和亮度可以自由调节,镜面还可以湿手触控,智能除雾,既环保又健康! 尽管智能浴镜比较新颖,但功能丰富,体验感更好,特别是入门级的智能浴镜,具有基础智能化功能,真的适合想体验下智能化的小伙伴们。 给卫生间安装微波雷达传感器浴室镜安装注意什么? ①确定智能浴室镜的安装位置,因为是安装时在墙壁上打孔,一旦安装后一般无法移动位置。 ②在选购雷达感应智能浴室镜时,根据安装位置确定镜子的形状和尺寸。 ③确定智能浴镜的安装位置后,在布线时为镜子预留好电源线。 ④确定微波雷达传感器智能浴镜的安装高度,一般智能浴镜的标准安装高度约85cm(从地砖到镜子底),具体安装高度要根据家庭成员的身高及使用习惯来决定。 ⑤镜面遇到污渍,可用酒精或30%清洁稀释液擦洗,平时可用干毛巾养护,注意多通风。
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冰箱屏幕唤醒微波雷达传感器屏幕唤醒性能强悍智能感应

发布时间: : 2022-02--07
冰箱屏幕唤醒微波雷达传感器屏幕唤醒性能强悍智能感应,随着年轻一代消费观念的转变,冰箱作为厨房和客厅的核心家用电器之一,也升级为健康、智能、高端的形象。在新产品发布会上,推出了大屏幕的冰箱,不仅屏幕优秀,而且微波雷达传感器屏幕唤醒性能强大。 大屏智能互联,听歌看剧购物新体验 冰箱植入冰箱屏幕唤醒微波雷达传感器触摸屏,重新定义了冰箱的核心价值。除了冰箱的保鲜功能外,该显示屏还集控制中心、娱乐中心和购物中心于一体,让您在无聊的烹饪过程中不会落后于听歌、看剧和购物。新的烹饪体验是前所未有的。 不仅如此,21.5英寸的屏幕也是整个房子智能互联的互动入口。未来的家将是一个充满屏幕的家。冰箱可以通过微波雷达传感器屏幕与家庭智能产品连接。烹饪时,你可以通过冰箱观看洗衣机的工作,当你不能腾出手来照顾孩子时,你可以通过冰箱屏幕连接家庭摄像头,看到孩子的情况。冰箱的推出标志着屏幕上的未来之家正在迅速到来。 管理RFID食材,建立健康的家庭生活 据报道,5G冰箱配备了RFID食品材料管理模块,用户将自动记录和储存食品,无需操作。此外,冰箱还可以追溯食品来源,监控食品材料从诞生到用户的整个过程,以确保食品安全;当食品即将过期时,冰箱会自动提醒用户提供健康的饮食和生活。 风冷无霜,清新无痕 冰箱的出现是人类延长食品保存期的一项伟大发明。一个好的冰箱必须有很强的保存能力。5g冰箱采用双360度循环供气系统。智能补水功能使食品原料享受全方位保鲜,紧紧锁住水分和营养,防止食品原料越来越干燥。此外,该送风系统可将其送到冰箱的每个角落,消除每个储藏空间的温差,减少手工除霜的麻烦,使食品不再粘连。 进口电诱导保鲜技术,创新黑科技加持 针对传统冰箱保存日期不够长的痛点,5g互联网冰箱采用日本进口电诱导保存技术,不仅可以实现水果储存冰箱2周以上不腐烂发霉,还可以使蔬菜储存25天不发黄、不起皱。在-1℃~-5℃下,配料不易冻结,储存时间较长。冷冻食品解冻后无血,营养大化。此外,微波雷达传感器5g冰箱还支持-7℃~-24℃的温度调节,以满足不同配料的储存要求。 180°矢量变频,省电时更安静 一台好的压缩机对冰箱至关重要。冰箱配备了变频压缩机。180°矢量变频技术可根据冷藏室和冷冻室的需要有效提供冷却,达到食品原料的保鲜效果。180°矢量变频技术不仅大大降低了功耗,而且以非常低的分贝操作机器。保鲜效果和节能安静的技术冰箱可以在许多智能冰箱中占有一席之地,仅仅通过这种搭配就吸引了许多消费者的青睐。 配备天然草本滤芯,不再担心串味 各种成分一起储存在冰箱中,难以避免串味。此外,冰箱内容易滋生细菌,冰箱总是有异味。针对这一问题,冰箱创新配置了天然草本杀菌除臭滤芯。该滤芯提取了多种天然草本活性因子,可有效杀菌99.9%,抑制冰箱异味,保持食材新鲜。不仅如此,这个草本滤芯可以更快、更方便、更无忧地拆卸。家里有冰箱,开始健康保鲜的生活。 目前,冰箱屏幕唤醒微波雷达传感器正在继续推动家庭物联网的快速普及,相信在不久的将来,智能家电将成为互动终端。
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2022-06

无线模块改进油气行业安全性物联网产业链价值

发布时间: : 2022-06--29
无线模块改进油气行业安全性物联网产业链价值,在过去,油气生产行业在生产过程中事故经常发生,引起的灾难更是危及到了许多员工的生命健康,为此,油气行业的安全生产对油气企业的重要性就不言而喻了。借助本文将为大家讲讲无线模块是如何改进油气行业的安全性,为大家做好油气安全生产工作提供参考。 业界内美国水域上作业使用安全与环境管理体系,使用SEMS,油气功能尽可能减少人为误差,以及因组织不力导致的事故,并且能够提高海上安全和环保的效果。利于基于性能的操作手法,与整个行业合作,推动海上工人安全和环境保护。一个操作中必须要有17个小元素的定位才能符合SEMS的规定,以及确保关键设备和机械完整性并持续记录。通过无线模块通信技术的应用,这些因素都能得到改善。 使用无线模块如何改进油气行业的安全性: 一、用于标记关键设备,自动跟踪,安全检查记录和修复数据。 二、通过和传感器结合,用于捕捉主要管道,油管和其他设备上的压力安全和其他条件数据。 三、可用于记录设备的生命周期,当资产设备达到了使用寿命终了或需要更换时自动生成警报提醒。 工业事故的主要原因是人为的失误,不仅耗时,而且记录也很难统计。RF无线模块通信技术通过自动化数据采集能够减少人为失误,并能够让工人快速准确地记录或读取资产安全和维护信息,避免人工输入错误和再输入的必要性,能够节省时间,有助于满足合规和审计的要求。 无线模块能够识别验证井场和平台每个人的身份,可提高安全性,此外通过ID,在紧急事件突发情况下,可以迅速集合或者撤离,在一定程度上保证了员工的安全以及资产安全。 随着物联网技术的不断发展,无线模块的应用范围越来越广泛,为我们提供了舒适、便捷的生活、工作环境,进一步保障了人们的生命安全,以及资产安全。 无线模块对物联网产业链有何价值?在物联网产业链中,无线模块的上游有芯片,下游是终端应用。通过模组厂家将基带芯片、射频、记忆芯片、电容、电阻等各种元器件集成在一起,从而实现其一重价值:硬件集成与软件设计,融合多种通信制式,满足不同应用场景下的环境要求,简化了应用厂商的工作。 用户不需要了解无线电通信的原理,应用厂商也无需自己进行繁杂的集成工作,只需要从模块厂商买到合适的产品,直接拿来用就可以。 物与物之间的通信需求是各不相同的,比如:一个水表需要传输的数据少,而且不是每天都需要传输;但是,如果是一辆汽车,它需要传输的数据量就很大,对数据的实时性要求很高;其他设备,如路灯、家里的音响等等,都有各自的通信需求。 这些需求使得模块实现物联网产业链中的第二重价值:无线模块的上游是基带芯片等生产原材料,标准化程度较高;下游为各个细分应用领域,极其分散。物联网模块本身,处于上游标准化芯片与下游分散化垂直领域的中间环节,需要满足不同客户、不同应用场景的特定需求。 模块厂商通过采购上游材料,并负责产品设计和销售,生产可以自己进行,或外包给第三工厂。厂商可按照应用厂商对不同应用场景的要求,进行定制化开发。 关于通信模块的全方位解释如上所诉,它按照不同的通信技术分类。无线通信模块在物联网产业链中起到了重要作用,在不同应用场景体现了其自身的价值,由于人们的需求不断的提高,各行各业的应用也更加丰富,所以市场空间非常大。
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2022-06

低功耗无线模块通讯技术消费电子领域七大优势

发布时间: : 2022-06--28
低功耗无线模块通讯技术消费电子领域七大优势,据市场研究报告表明,低功耗无线模块在消费电子领域的需求量大,在产品应用中非常受欢迎。这些都源于智能家居自动化、消费性电子产品对无线技术的广泛采用,从而使低功耗无线模块市场规模成长速度非常快。 低功耗无线模块在无线产业生态系统中的扮演着重要的角色,无线电、微控制器、非发挥性内存和天线全部合成在小型的封装中。因为免除了与RF设计、验证和认证方面的昂贵非经常性支出,为制作商的项目开发节省了时间,所以这种模块在产量较低的应用中很受欢迎。 不仅模块受欢迎,模块方案也获得一些大量生产设备的青睐,因为能够简化制作过程提升灵活度。单一模块设计能够在多个产品中重复使用,降低了供应链的复杂度和风险。模块化方案的优点之一就是不用改变整个产品的硬件设计,也能让旧产品升级新的无线功能。 总之,市场逐渐摆脱了专属的通信协议,采用低功耗无线通信技术成为一种趋势。在前几年采用专属通讯协议的模块占据总出货量的大部分,该比例将进一步降低。这是由于商业买主希望能避免被单一供货商绑住,并实现不同系统间的互通;此外消费者也希望各种设备能与智能手机、平板电脑、笔记本电脑等设备通讯。 消费电子领域、汽车领域、智能家居领域等对无线通信技术的需求不断增加,成为低功耗无线模块出货量成长的动力。而在无线模块成长快的应用领域中,消费电子领域预估可达到45%左右,预计未来几年模块的需求量会越来越大。 无线模块通讯技术的七大优势,无线模块通讯技术作为现代世界的高活力新兴技术,工业控制领域一颗升起的明珠,在工业领域方面节省了大量的人力,大大的提高了工作效率。无线通讯技术具有有线技术无法取代的优势,这些年更是逐步渗透到工业控制的每一个细节。 1.成本造价低廉 无线的安装相对于有线安装,设备维护方便、故障诊断简单、节约了升级配线的成本。 2.产品易用性 具有分布式智能的集成无线传感器系统能够独立于操作者实现对工业过程的控制。 3.设备灵活性高 摆脱了电缆的约束,技术人员可以容易地配置各个采集点、控制点来灵活满足用户随机的需求,在生产当中简化了整个流程。 4.施工周期短 无线传感器系统可以通过节点的自组织和自配置功能迅速搭建成有效的通信网络。相比几天的铺线工作量,无线可能只需要半天或者几个小时就搞定了。 5.产品安全性 随着技术的发展和新威胁的不断出现,安全维护的升级能力是必不可少的。新的加密策略和隐蔽的数据传送预示着无线的安全级别将超过有线系统。 6.可集成MEMS技术 微机电系统(MEMS)在感知能力方面提供了巨大的应用前景和经济效益,而集成无线模块,传感器能够避免这种由于微型设备上附着大量电缆而导致的故障。随着无线传感器体积的继续缩小,这样的优势会呈现显着的增长趋势。 7.无线通讯的可靠性高 当多年前无线技术还没有那么完善的时候,无线通讯在工业上还没有被广大客户所认可,随着技术和材料的不断进步,集成无线传感器的系统能够满足无线通信技术在艰苦工业环境所要求的持久性和可靠性。相比有线电缆连接,电缆的活动性会造成逐渐的老化从而导致连接上的失效。
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2022-06

无线传输模块通信优点室外传输难点汇总

发布时间: : 2022-06--27
无线传输模块通信优点室外传输难点汇总,数据传输可以简单地分为有线和无线两大类方式。相比较而言,用无线传输模块建立专用无线数据传输方式比其它方式具有如下优点,下面介绍一下用无线传输模块建立专用无线数据传输方式相比于有线通讯的优点。 1.无线传输模块通信成本廉价 有线通信方式的建立必须架设电缆,或挖掘电缆沟,因此需要大量的人力和物力;而用无线数传电台建立专用无线数据传输方式则无需架设电缆或挖掘电缆沟,只需要在每个终端连接无线数传电台和架设适当高度的天线就可以了。相比之下用无线传输模块建立专用无线数据传输方式,节省了人力物力,投资是相当节省的。 2.无线传输模块通信适应性好 有线通讯的局限性太大,在遇到一些特殊的应用环境,布线比较困难的应用环境的时候,将对有线网络的布线工程有着极强的制约力,而用无线传输模块建立专用无线数据传输方式将不受这些限制,所以说用无线传输模块建立专用无线数据传输方式将比有线通讯有更好的更广泛的适应性,几乎不受地理环境限制。 3.无线通信设备维护上更容易实现 有线通讯链路的维护需沿线路检查,出现故障时,一般很难及时找出故障点,而采用无线传输模块建立专用无线数据传输方式只需维护数传模块,出现故障时则能快速找出原因,恢复线路正常运行。 4.无线传输模块通信扩展性好 在用户组建好一个通讯网络之后,常常因为系统的需要增加新的设备。如果采用有线的方式,需要重新的布线,施工比较麻烦,而且还有可能破坏原来的通讯线路,但是如果采用无线数传电台建立专用无线数据传输方式,只需将新增设备与无线数传电台相连接就可以实现系统的扩充了,相比之下有更好的扩展性。 5.无线通信建设工程周期短 当要把相距数公里到数十公里距离的远程站点相互连接通讯的时候,采用有线的方式,必须架设长距离的电缆或者挖掘漫长的电缆沟,这个工程周期可能就需要数个月的时间,而用数传模块建立专用无线数据传输的方式,只需要架设适当高度的天线,工程周期只需要几天或者几周就可以,相比之下,无线的方式可以迅速组建起通信链路,工程周期大大缩短。 无线室外传输的难点汇总,随着无线网络技术的飞速发展,为我们组建局域网提供了一个新的手段。我们再也不会因为没有事先做好布线工作而苦恼了,而今我们可以利用无线模块技术来搭建企业内部无线网络。不过在实际工作和搭建过程中,难免会遇到跨越建筑物网络的延伸,这时如何将无线信号在楼宇或建筑物外进行传输呢?我们需要购买哪些设备呢? 室外无线传输的难点: 搭建过WLAN无线局域网的用户一定都知道无线网络信号传输的难点就在于距离,当然在室内可以通过建立多个无线路由器或AP的方法中继无线信号,或者通过无线和有线网络相结合相补充的方法延伸无线信号的覆盖范围。 那么当我们需要为两栋楼之间建立局域网络,而又因为某种原因无法通过有线网络连接该如何操作呢?理论上是可以通过在两栋楼的各自楼顶建立一个无线信号发射接收器,这样两栋楼之间信号传递就通过这两个无线射频模块设备来解决。但是在室外传输无线信号却存在着这样或那样的问题。具体表现如下: (1)信号弱 一般两栋楼之间的间隔比较大,用普通的AP或无线路由器是无法成功将信号发送到目的地的。 (2)雷击问题严重 一般来说要在楼上安装无线设备都要选择开阔的地方,也就是楼顶。然而楼顶上的设备都需要有防雷击处理,否则一旦被雷电打中后果不堪设想。 (3)恶劣天气损坏设备 不管是太阳直晒还是大雨直浇,无疑室外设备所处环境都是非常恶劣的,所以说室外设备的品质一定要经得起考验。
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