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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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雷达传感器摄像头视频复合障碍物检测识别防撞探测系统

雷达传感器摄像头视频复合障碍物检测识别防撞探测系统,普通公共交通工具有地铁、公交、轻轨等,由于其不排放SO2等有毒尾气等有害气体的优点,在国内许多城市交通建设部门受到青睐。为保证行车安全,电车一般都是在马路中间行驶,在人行横道与拐弯处有必要采取保护措施。作为一种比较成熟的产品,毫米波雷达的检测性能十分稳定,对环境要求不高,即使在雨雪天气下,它也能很好地工作。其功能主要是对目标距离的测量,对目标的速度和方位进行测量。除功能多样外,毫米波雷达在其它方面也有其优势。比如,它的结构很简单,利用新的RF收发芯片,很快就能形成一套完整的系统;由于工作频率的关系,毫米波雷达发射功率很小,并且可以达到很高的分辨率和灵敏度;与此同时,它的天线可以做的非常小,在主动防撞系统中,毫米波雷达传感器已经成为必然的选择。经实践检验,雷达系统存在人和车不能检测的问题,因此该系统增加了视频设备对近距离行人、单车和车辆的探测预警。 电车雷达视频复合防撞系统是利用雷达传感器和视频传感器联合检测列车行驶前障碍物,评估其危害程度,给出相应的等级预警信号。它具有检测有轨车前障碍物、危险预警和实现与车信号系统控制主机网络通讯等功能。它主要由雷达传感器、雷达系统主机、视频传感器、视频系统主机、防撞障碍物视频融合系统组成。障碍防撞系统主要包括雷达系统和视频系统,它是对远距离车辆目标的跟踪预警,以及视频系统对近距离目标的探测预警。 雷达系统构成障碍物防撞雷达系统由雷达传感器、数据处理模块、电源模块、线缆、安装架和系统软件组成,其中数据处理模块和电源模块采用一体化设计构成系统主机。视频系统构成视频系统,由视频传感器、摄像单元、数据转换和供电模块组成,其中包含镜头和视频处理模块,摄象机对视频数据进行采集和处理,数据转换和供电模块负责视频系统的供电,以及视频系统和雷达主机之间的数据传输功能。 采用毫米波雷达传感器FMCW体制实现了对障碍物的探测与识别,通过两次多收天线方式,可有效地检测多个目标参数。雷达法是利用障碍物反射电磁波现象来发现和确定目标位置的。该方案将障碍物探测雷达安装在有轨电车上,工作于24GHz毫米波段,采用FM连续波测量障碍物距离,并采用数字波束形成技术进行目标定位。接受波束形成器利用n个接收天线阵元构成的天线阵列,接收波束形成技术将多个接收天线所接收的信号合成一个波束。综合的信号在接收波束增强时,通过相位补偿确定波束方向,并根据所需接收回波信号,通过相位补偿确定波束角,可以接收到所需的回波信号。所以起到了空间滤波作用。该接收天线具有较高的灵敏度,能够检测到每一个接收波束在空间辐射范围内具有与多个接收波束相同的微弱信号,因此从技术实现上来说,与多波束收发相比,多波束接收更容易实现,且易于处理,故采用宽波束、多波束接收方式。该雷达安装在有轨电车上,其天线采用两次多接收方式,可进行短距离和远距离混合测量。近距离测量采用宽波束,雷达的方位角50°,垂直波束角4°,探测距离60m;远距离测量采用窄波束,雷达的方位角20°,垂直波束角4°,探测距离200m。窄波束主要用于捕捉远距离目标,帮助驾驶员及时发现目标,并有足够的反应时间,可以有效地避免有轨电车在通过交叉路口时,由于某些突发事件而造成的交通事故。宽频雷达波束主要捕获车头近区域内视觉盲区不易察觉的近距目标,从而避免有轨电车发生一系列因盲区而引起的碰撞事故。 通过距离-多普勒二维回波处理,实现目标距离、速度信息的一体化测量,改进数据处理的实时性,提高信号处理累积增益,从而有效地提高雷达传感器系统对目标的检测灵敏度,是解决多目标识别问题的一种有效方法。多普勒处理方法利用锯齿形调频连续波信号,通过采集多个循环的数据获取平均值,并以每个周期的实际值减去该平均值,可有效地抑制固定杂波的部分,从而简化了后续信号处理。在复杂环境下,该算法还可实现运动目标的距离和速度的去耦合。雷达波形采用锯齿波线性调频连续波,该雷达信号由单扫频信号构成,每一周期仅有一个调频斜率,即信号频率在一个周期内先逐渐升高,到设定值后迅速降至初始值,循环重复。这类信号对于现有的信号发生器来说是比较容易产生的,因此在现代雷达系统中得到了更广泛的应用。 视频近距探测系统雷达传感器视频复合防撞系统视频系统采用成熟的产品。它主要应用于对近距离目标的前方避碰预警(FCW)和行人碰撞预警(PCW)。录像机的摄像是非广角拍摄,拍摄角度有限,因此需要将摄像机安装在距离中轴线左右两侧15cm以内,同时安装位置应尽量不遮挡司机视线。在雷达视频复合防撞系统中,由视频采集器的主机过滤,然后与雷达发出的报警信息融合,输出预警信息,对有轨电车驾驶员发出警告信息,避免碰撞。 雷达传感器限界内障碍物检测识别障碍物探测系统能在有轨电车运行限界内探测到目标、距离、速度、利用现代数字滤波器,根据其运动特性(近/远)的运动特性,对目标轨迹进行测向计算,再利用现代数字滤波器预测它的运动轨迹。计算评价有轨电车目标移动速度和制动特性时,对电车危险程度进行评定。静态指标。在限界内要识别静态目标,并移除有轨。动态目标。在限界内,动态目标应该按照其运动轨迹进行危险度评价。障碍检测系统不能误报、漏报前方障碍。 雷达传感器限界外障碍物检测识别障碍物探测系统,能在有轨电车在运行过程中探测到目标,测速、测速、方位,然后用现代数字滤波跟踪预测有轨电车的轨迹。通过运动特征(接近/远离等)、到电车的距离、目标物的速度、电车的速度、制动特性,计算出其对电车的危险程度。静态指标。在限制范围外,应该去掉静态目标。动态目标。在限定范围外,需要确定动态目标,并根据其运动轨迹判断是否有害。 坡道、弯道障碍物检测识别障碍物检测系统根据线路数据和列车定位信息,识别出当前的列车坡道、弯道路况等线路状态。 (1)斜坡。对于上、下坡道道路,障碍物检测系统需要分析线路坡度等情况,并进行障碍物报警识别,不能因为上、下坡道的误报或漏报。 (2)弯曲。障碍物检测系统在弯道路况下,对弯道转弯半径等线路状况进行分析,调整线路限界,并进行障碍物报警识别,避免误报和误报。 平交路口障碍物检测识别障碍检测系统根据线路数据和列车定位信息,判断列车当前位置是否是平交口。对于交叉路口的路况,障碍物检测系统需要考虑前方车辆较多和车头近距盲区的情况,调整探测分析和预警算法,对障碍物进行报警识别,不应因平交路口造成误报或漏报。 多级预警功能障碍探测系统可以检测32个障碍物的距离、方位及移动障碍物的轨迹。该系统的处理中心根据检测信息和电车本身的运动参数,例如列车运行速度等,来确定碰撞可能发生碰撞的位置和预计碰撞的时间,识别前方障碍物的危险等级,并将危险目标实时传送到车载设备上。依据电车紧急制动速率,常用制动速率将预警情况分为三种,分别为有碰撞危险、有无可避免碰撞的可能性。如果障碍物检测系统检测到障碍物有碰撞危险,就会发出警报。火车在靠近障碍物位置或可能发生碰撞的地点时,系统判定列车极有可能发生碰撞,应及时采取常规的制动措施。并且当列车接近于障碍物位置或可能发生碰撞的地点时,系统判定为无法避免的碰撞,必须采取紧急制动措施。 视频系统功能(1)正面防撞。发出警告音的声音是在与前车有可能发生碰撞之前的2.7秒内;警报声是一连串的高声蜂鸣声。(2)低转速防撞。警告音可能是在与前车低速相撞之前发出警告声;在30km/h以下的时速,以一系列短促的高音量蜂鸣声报警。(3)行人躲避碰撞。在经过车辆前行的道路时,行人发出警报;只有当日间车速低于50km/h时才启动;在昏暗或夜间,系统不能工作;报警声是一连串高音蜂鸣声。气候、光照等因素会对视频系统的识别和反应能力产生很大影响,如部分或完全阻隔视觉传感器的视野,将导致视频系统功能的丧失或减弱。 障碍防撞雷达视频组合系统为有轨电车运行提供辅助安全预警功能,提示可能出现的危险;雷达传感器和录像设备虽然已应用到相关领域的先进创新技术,但是仍然无法保证百分之一百的准确探测车辆和行人,因此无法保证提供所有相应的声音警告。由于道路、道路设施、天气等因素都会对系统识别和反应能力产生很大影响,因此,应继续遵循安全驾驶规范和安全驾驶惯例,并辅以该系统的使用。
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03
2021-12

以gd芯片代理商GD32为基础制造业实现智能化通用变频方案GD集成栅极驱动器赋能电动工具应用

发布时间: : 2021-12--03
以gd芯片代理商GD32为基础制造业实现智能化通用变频方案GD集成栅极驱动器赋能电动工具应用,以GD32F303为基础,支持制造业实现智能化改造,通用变频方案设计。2020年9月,我国确定了碳达峰和2060年碳中和的目标,今后40年内实现碳减排净零排放对中国来说将是一项艰巨的任务。对电动机行业而言,电机在工业领域占据着重要地位,据统计,我国电机年消耗电力总量的69%和工业用电总量的75%左右。所以降低电机寿命中的碳排放,加快电机减碳过程是电机工业面临的重要课题。变频器技术能够正确地控制交流电动机的转速,使其处于节能状态,是对传统电动机系统进行调速,提高电动机系统运行效率的关键措施。常规变频器具有体积大、性能低、价格高等特点,另外对环境也有一定要求,对于分散控制的场合,传统变频器很难满足工业应用的需要。 本文以以gd芯片代理商GD32MCU为核心的VF/矢量变频器控制系统,采用模块化设计,控制面板,用户界面可根据需要自由组合,安装方便.编程及初始化设计,容易实现异步电机调速要求。结合总线技术,可以方便地与控制系统.集散系统相连,实现计算机驱动系统控制和工厂车间集中控制。所以本变频器在汽车、食品、物料输送.工业控制等智能制造领域有着广阔的应用空间。 方案特点: 设计内核采用GD32F303RCT6控制,使系统结构简单、易于实现、成本低、可靠性高。系统在优化硬件结构的同时,不降低系统性能,硬件系统模块清晰、直观,便于安装使用和程序初始化。采用SVPWM控制技术,可以有效地降低逆变器输出电压谐波成份,提高电压利用率,提高控制精度。 以gd芯片代理商GD32F303介绍: 1、Cortex®-M4内核@120MHz。 2、软件和硬件支持DSP指令。 3、flash存取为0等待。 4、内建256KB到3072KB的闪存。 5、内装48KB到96KBSRAM。 6、EXMC接口支持外部SDRAM。 7、多达5个UART(9Mbit/s) 8、多达3个SPI(30Mbit/s) 9、多达2个I2C(400Kbit/s) 10、多可达到2CAN2.0B。 11、I2S的高值是2。 12、SDIO.EthernetMAC支持。 13、USBOTGFS支持。 14、高达3个12位,2.6MSPSADC(多达24路) 15、多达为2DAC。 16、备用电流是2毫安。 关键的控制原则与实施: 该调制器具有线性范围宽、高次谐少、易实现数字化等特点,广泛应用于异步电动机。MOS管在传统的三相桥驱动电路中有8种开关组合,即000.001.010.011.100.101.110.111。000.111是零向量。6个非零基压空间矢量把αβ平面分成6个扇区。通过对8个基本空间电压矢量作用时间的控制,得出了各基本空间电压矢量作用时间及输出次序,获得圆周旋转磁场。 TIMER0模块是以gd芯片代理商GD32中的一个增强型定时器模块,天生用于电机控制,可产生3组6路PWM,每组2路PWM可作为互补,并可带死区使用,可用于驱动H桥。用三通道TIM0模块产生总共6路PWM输出。以下是详细的步骤: 打开TIM0时钟,将相应的IO口设置为多路输出。 将TIM0设定为ARR和PSC,当TIM0打开时钟后,设定ARR和PSC两个寄存器的值,以控制输出PWM的周期。 为TIM0_CH0.TIM0_CH1.TIM0_CH2设置PWM模式。 通过TIM0的CH0~CH2输出,使能量达到TIM0。 修正TIM0_CCR1~TIM0_CCR2以控制占空比。 利用上述配置,配合GD32F303运算能力,实时调整占空比,达到矢量控制效果。 赋能型电动工具应用GD30DR8306高集成栅极驱动器,电气工具是以电为动力的各种通用构造器具,一般还是依靠工人手工操作,广泛用于建筑装修、轻工制造等领域。与纯人工手工工具相比,电动工具通过电力大幅度提高工具的扭力.转速.冲击力等,大大提高工作效率。普通电动工具有电钻.电动砂轮机.电动扳手.电动螺丝刀.电锤.电钻.混凝土振动器.电刨等。根据等级,电动工具可以分为专业级、工用级和通用级。 1、根据市场规模,2020年全球电动工具市场约为360亿美元,2025年约为460亿美元,而2017年CAGR约为5.3%。 2、从市场细分来看,专业级以上电动工具占商业用途的比重为63.2%,相对于一般居民用途的30.8%,这种结构在较长时期内将保持基本稳定。 3、从区域市场上看,2019年北美市场份额.亚太市场份额与欧洲份额持平,分别为30.8%.28.7%和28.6,另外11.9%的地区,如拉美非洲,这类结构同样也将保持相对稳定,到2025年,亚太地区将略升至31.1%。 以gd芯片代理商GD30DR8306驱动器主要特性: GD30DR8306是三相栅极驱动器,带有可选的DC/DC降压控制器。所述芯片包含三个半桥驱动器,每个驱动器可以驱动两个NMOSFET,并支持大的拉电流和1A的灌流能力。根据应用中所用功率MOSFET的不同,驱动电流会自动调节。专用转换率控制用于降低栅极驱动EMI值。GD30DR8306可以在4.5V到30V单电源下工作。这个装置与一个支持100%占空比的可调节电荷泵相结合,从而提供门极驱动电流和内部LDO。 1、电压4.5-30V宽压供电; 2、可编程序的门极驱动电流,峰值1A灌流和1.2A拉电流; 3、智能化的高端低端压摆控制; 4、PWM输入控制高可达200kHz; 5、可选择2个PWM模式(6x和3x); 6、内置5V/2ADC-DC电压降控制器; 7、3.3V和5V数字接口; 8、整合5VLDO; 9、散热增强:QFN32(5x5); 10、保护职能: --死区时间插入; --MOSFET直通保护; --过温保护; --故障诊断; --VDD欠压闭锁(UVLO); 成功案例: GD32F303+GD30DR8306。 配置1650中空杯型无刷马达。 电源电压:锂电池7.4V,锂电池11.1V。 速度:100~30000rpm。 控制模式:无霍尔FOC/无霍尔方波。 这个方案的主要特征: 1、所用的以gd芯片代理商GD30DR8306驱动芯片将3个开关二极管集成在一起,例如IN4148,1个5VLDO,1个DC-DCBuck控制器,使得外围电路元件大大减少,节省了PCB空间,降低了BOM成本。 2、使用完全的NMOSFET,一致性好,稳定性好。与传统的P+NMOSFET电路设计相比,由于PMOSFET和NMOSFET的Rdson阻值有较大差别,PMOSFET的管道速度比N慢,在弦波控制/或方波调速时很难做到均衡。 3、利用FOC算法控制中空杯无感电机,具有良好的动态性、低噪声、高效率、长寿命及良好的使用体验。
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02
2021-12

RTG起重机雷达传感器防撞装置轮胎式龙门起重机防撞领域应用

发布时间: : 2021-12--02
RTG起重机雷达传感器防撞装置轮胎式龙门起重机防撞领域应用,轮胎式龙门起重机(rubber-tyredgantrycrane,RTG)是专业化集装箱码头堆场中的主要作业机械。在堆场设备稠密的环境中,随着作业箱数的增加,设备防撞防护显得尤为重要。在堆场设备防撞器中,目前主要采用超声波和激光传感器。这两种测距离防撞器都容易受到光、噪声、雨雪等环境的影响,出现频率误报,实际使用效果不佳。为保证RTG作业安全性,在充分调研市场的基础上,研制了雷达传感器进行RTG防撞。雷达感应器不受光、噪音、雨雪等环境的影响,性能更可靠,能有效地防止RTG间和RTG车间的碰撞。 1、雷达传感器在RTG防撞领域的应用研究 在RTG防撞领域中应用的传感器应符合探测距离不小于20m、减速区、停车范围可调、反应时间不超过0.5s、直接与可编程序逻辑控制器的输入输出端连接。环境因素如积雪、雾气、冰雹、强光等。由于采用了广泛的24GHzFM连续波技术,该技术在RTG防撞领域的适用性主要体现在: (1)能实时检测到探测区域内的静止及移动目标; (2)支持20米的探测距离; (3)发出警报(红色),警报(黄色)、信息(绿色)等3个可单独设置的警报区域; (4)具有非常正确而灵活的可配置区域(1.8~20.0m); (5)3种继电器输出; (6)可以通过计算机软件对其进行配置,并且可以通过通用的串行总线接口进行各种调节和配置。 根据雷达波探测的特点,雷达传感器不仅能防止RTG间的碰撞,还能检测RTG前方障碍物和人员,具有广泛的防护范围。利用雷达传感器进行有效挖掘,可以弥补港口机械测距和激光测距所存在的不足。 2、雷达传感器与RTG的安装与应用 常规RTG防撞器一般安装在主梁上方,以降低干扰源,因此,它只能防止RTG之间的碰撞,也不能阻止RTG与其车道上的障碍物碰撞。根据雷达传感器具有满足多种保护要求的特点,把它装入RTG大轮位置,可同时防止RTG机箱和RTG机箱之间的碰撞,极大地节约了集装箱码头的防撞费用。在RTG大车护栏距地面约1.5m处安装雷达传感器,扫描范围为水平7°(可调),垂直28°(可调)。当前,大多数港口已经实行RTG“油改电”,采用滑触线供电,因此,在RTG防撞领域,城市电滑触线防护尤其重要。RTG雷达传感器证明:车道侧滑触线柱、正常堆叠集装箱(包括普通集装箱和冷藏集装箱)及地面杂波都不会使雷达传感器发出错误的减速或停止信号;当RTG逐渐靠近前方RTG时,雷达感应器发出正确的减速或停止信号,20m的探测距离可保证RTG有足够的减速或停止反应距离;雷达传感器能准确地探测车道内的工作人员,并控制RTG及时制动;如果集卡在规定的白线区域内,那么雷达传感器就不会发出引起RTG误动的信号;如果集卡驶出,或者它的尾挂盘在白线区域之外,雷达传感器就可以正确地探测到它的距离,并控制RTG减速或停止。 3、雷达传感器在RTG防撞方面的应用效果 通过对RTG防撞系统的实际应用,雷达传感器具有超声波或激光传感器的测距功能,适用于RTG间防撞和RTG防撞两种工况,并且不受暴雨、强风、高温等环境因素的影响,使用效果良好。雷达传感器具有远距离、高抗干扰性好等优点,因此,雷达防撞器作为RTG大车辅助安全防护装置,在未来提升机自动化操作领域中起着重要作用。
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02
2021-12

乐鑫wifi模块代理商ESP32的IoT心电监测应用智能扬声器荣获AlexaVoxCon年度创新奖

发布时间: : 2021-12--02
乐鑫wifi模块代理商ESP32的IoT心电监测应用智能扬声器荣获AlexaVoxCon年度创新奖,应用ESP32进行IoT心电监测,AlexNewton提供了一个基于ESP32的IoT心电监测(ECG)教程,它显示远程心脏监测可以在医生和病人无论之间有多远。 心脏疾病不可忽视。对病患进行早期心电图(ECG)信号的监测和分析,可防止心脏病的恶化。ECG是一种心电信号,它能为判断病人心脏状况、诊断病人心律失常.起搏功能.心衰等提供重要信息。采用AD8232传感器和乐鑫wifi模块代理商ESP32的IoT心电监测产品并非医疗设备,也并非打算用作医疗设备,但它展示了如何利用物联网来改进病人的心脏监测。此外,该项目还显示,IoT技术能够将医生和偏远地区的病人隔离开来,医生可以远程在线监控来自患者心脏的心电信号。‘ 该项目要求的组成部分如下: 1、AD8232心电传感器及电极 2、乐鑫wifi模块代理商ESP32 3、一种带有小型USB接口的5V适配器电源 AlexNewton的教程展示如何在任何IoT云平台上监控同样的心电图。一个是AD8232心电传感器需要与ESP32相连。心电图就会连接到患者胸部或手,产生ECG信号。使用Ubidots参数(比如API键或标记),心电图可以通过MQTTBroker向云发送。AD8232心电传感器是一种经济有效地测量心电活动的PCB板。设计的初衷是采集噪声(如由于移动或远距离电极产生的噪声等),可放大并过滤微弱的生物电信号。由于AD8232单引心率监测仪像运放器一样,能很容易地得到清晰的心脏信号。 ESP32可以通过它的SPI/SDIO或I2C/UART接口连接到这样的系统,提供Wi-Fi和蓝牙功能。AD8232心电传感器项目采用的乐鑫wifi模块代理商ESP32模块为ESP32-WROOM-32。这个模块包含了ESP32芯片、Flash闪存器、高精度分立元件,和拥有良好RF性能的PCB天线。 根据线路图,将AD8232心电传感器与ESP32-WROOM-32连接,该模块供电电压为3.3V。GND随后被连接到GND。AD8232的输出管脚是模拟信号,它与ESP32-WROOM-32的VP管脚相连。与此类似,AD8232上的LO+和LO-针应分别在ESP32-WROOM-32上与D2和D3插针相连。同时,我们也需要像Ubidots这样的物联网平台来把数据放到云端,使开发者很容易地获得传感器数据,并将其转换成有用的信息。 ESP32智能扬声器荣获AlexaVoxCon“年度创新奖”,乐鑫的合作公司SirenaTechnologies推出了基于乐鑫ESP32和ESP32-LyraTD-DSPG设计的智能语音产品,并在印度获得了AlexaVoxCon的年度创新奖。 AlexaVoxConConference,印度首都新德里,音乐合作公司SirenaTechnologiesPrivateLimited获得了“Alexa语音服务”(AlexaVoiceService)又称AVS年度佳创新奖。优胜者AlexaAdaptor和SmartSpeaker均采用乐鑫wifi模块代理商ESP32芯片和ESP32-LyraTD-DSPG音频开发板作为参考设计。基于乐鑫ESP32和乐鑫ESP-IDF操作系统的参考设计相比,采用的BOM数量很少,大大降低了设计智能音箱的成本,并减少了投入市场的时间。 亚马逊推出的一款智能助手Alexa可以进行语音交互、音乐播放、制作任务清单、设置闹铃、流媒体播客、播放有声书,并提供天气、交通、体育和其他实时信息。Alexa语音服务允许开发人员通过话筒和扬声器向连接的产品提供语音功能。整合后,您的产品将能够使用上述Alexa内建功能,并可以使用Alexa技能工具箱开发第三方技能。SirenaTechnologies基于Alexa设计的智能语音产品AlexaAdaptor和SmartSpeaker采用乐鑫wifi模块代理商ESP32-LyraTD-DSPG音频开发板,搭配DBMD5PDSP芯片,3麦克风。除具有Alexa的多轮对话.音乐流媒体服务.设置闹钟、代办提醒等功能外,AlexaAdaptor也支持外接功放器来播放音频,音乐的流媒体可以通过本地扬声器播放;SmartSpeaker也能用智能手机播放本地音乐。 乐鑫ESP32芯片接入了Alexa语音服务,并且支持所有的LyraT开发板。其中的核心ESP32-LyraTD-DSPG是一款与DBMD5PDSP芯片配套使用的乐鑫wifi模块代理商ESP32芯片的乐鑫音频开发板。它具有消声回波(AEC)功能,适用于语音识别、近、远场语音唤醒等应用场景,可对WAV、MP3、AAC、FLAC、OPUS和OGG等多种音频文件格式进行无损编码/解码。这款开发版也支持与亚马逊的AVS(Alexa语音服务)相连接、谷歌的Dialogflow和谷歌语音助手GVA。
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01
2021-12

AI人机智能穿戴无线交互式雷达传感器物体移动接近远离感应手势识别

发布时间: : 2021-12--01
AI人机智能穿戴无线交互式雷达传感器物体移动接近远离感应手势识别,人机交互技术作为人工智能(AI)的一大技术基础,随着近十年的不断突破,人类-计算机交互(HCI)逐渐成为人类-机器交互(HCI)的发展,其更高效率的传感技术迎来了巨大的市场需求。在人-机交互过程中需要大量的传感器,高清晰摄像机、声音传感器、毫米波雷达传感器、电容感应器、近程传感器、红外线传感器等,它们都可以用来探测外部环境和物体的反应。伴随着半导体技术的发展和微波/毫米波集成电路(MMIC)技术的发展,毫米波传感器在人机交互中的应用逐渐成为现实。目前,全球的主要公司已经开始开发毫米波交互技术,比如,德国的英飞凌(Infineon)和美国的Google等。毫米波雷达传感器有很宽的带宽,能够非常正确地检测并反馈信息,例如某些物体的移动或手势的改变。在此基础上,毫米波传感器被用来对可穿戴设备进行手势控制,以检测用户接近、远离或改变姿势。 可穿戴的毫米波人机交互技术构想,人-机交互经历了鼠标到多点触控阶段,发展到目前流行的体感技术。就其发展趋势而言,可穿戴设备人机交互技术能够通过毫米波雷达传感器感知人体的动作(姿势、姿态、距离、速度、加速度等),虚拟用户表达模块经过信号采集、处理、理解和管理后,与计算机进行交互式对话,可以大大提高用户的交互体验,不仅仅是体感游戏,更重要的是将来学习、工程训练、机械操作、运动训练等许多场合,都有很好的应用前景。相对于红外线等光学人机交互技术,采用毫米波雷达传感器的人机交互技术具有以下优势:(1)毫米波人机交互技术具有更好的抗干扰能力;(2)毫米波不依赖自然光、不分昼夜、不分昼夜、具有良好的全天候工作特性;(3)毫米波雷达通过计算相移,(4)利用极低的计算量获得目标的运动特性;(4)基于人机交互技术的毫米波雷达传感器在商业应用中有其优点。(5)毫米波对塑料、砖、板等材料具有良好的穿透性,可用于某些特殊场合。单频率连续波(CW)和FMCW型式的毫米波雷达传感器是由周期直流或三角/锯齿波函数调制的。被调制发射的雷达信号从目标反射/散射回接收器后就产生了时间、频率和相位的差异,其中,时间延迟就是毫米波往返的时间;可用于计算目标的距离;频率变化是由物体的相对运动引起的多普勒效应,可用来计算目标的速度;相位的差别是物体相对波前阵面的位置差;可用于计算目标方位。将接收器信号与发送器信号进行参数化,减去静止不变的背景环境噪声,可得到表示目标特征的各种信号参数。 在FMCW模式雷达中,调制波形为锯齿波,连续波(CW)模式为常数电平。CW/FMCW双模式毫米波雷达的传感设计了一种应用于人机交互的毫米波雷达传感器,采用两种雷达共用一个雷达前端,CW和FMCW两种雷达系统的切换控制。采用时域分离的方法,将VCO通过单刀双抛开关(SPDT)开关(SPDT),将VCO分别装入两种不同的调制信号(恒定或锯齿波),并对相应的中频信号处理电路进行处理。该雷达工作于CW模式,调制波形为一个正常电常数,而调制波形为锯齿波时,雷达工作于FMCW模式。整体雷达的前端主要包括天线单元、射频单元、中频信号处理器。外部电路包括波形发生器(WaveGenerator)、电源供电单元、数模转换(DA)单元、数字信号处理(DSP)等。几个雷达前端呈线形排列,与周边电路单元构成一套完整的人机交互应用的毫米波传感器组件系统。雷达头发射毫米波,把接收回波转换成中频信号,再经中频信号处理单元放大、滤波,再由数字信号处理单元采集中频信号,再进行数字信号处理,分析得到人体三维运动特征信息。再将控制信号输出到中频信号处理器,使中频处理单元可根据雷达工作方式选择相应的中频信号处理电路。该天线采用平面微带阵列天线,发射4个单元,接收4个单元。该雷达采用中央控制器,控制3台SPDT,选择相应的调制波形和中频信号处理电路。CW工作方式中,雷达中频信号的处理电路经过LPF滤波后,再进行特征识别,FMCW工作模式下的雷达中频信号处理电路进行特征识别。 毫米波雷达传感器的测试结果是对毫米波雷达传感器进行人体静息和运动模拟测试。通过将中频滤波器的滤波带宽调谐到50kHz-100kHz,使得雷达只能探测7m到10m范围内的人体静止和运动;但对于其它距离的目标运动信号,当双模雷达处于FMCW模式下,它能很好地检测和识别目标距离为7m~10m的人体静止状态,利用CW模式下的常数调制雷达,在雷达距离为9m处向雷达走来,速度由慢向快,中频信号具有较好的频谱变化。通过对信号的后期处理和目标特征识别算法,可以较好地对人体姿态特征进行识别,实现人体可穿戴设备的无线交互功能。 对可穿戴设备无线应用的毫米波传感器技术进行了研究,以MMIC技术为基础,设计了CW/FMCW双模毫米波雷达传感器,并对人体运动进行了简单测试。传感可以很好的用于人体运动的识别,但是在后续的信号处理、特征识别、算法优化等方面仍有待改进。在三维体感游戏中运用了毫米波人技术,能在三维空间正确地对人体的各种运动进行数学建模,为了让3D体感游戏更正确、更有仿真的3D体感游戏,特征识别、信号处理、算法学习、特征识别和无线互连,与此同时,降低大型3D体感游戏的装备成本,使3D体感游戏技术更加普及、普及。
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2021-12

兆易创新gd代理商电源管理GD30LD330xLDO芯片工业GD30DR8306电机驱动开发平台

发布时间: : 2021-12--01
兆易创新gd代理商电源管理GD30LD330xLDO芯片工业GD30DR8306电机驱动开发平台,电源管理行业需求深度挖掘GD30LD330xLDO芯片详细说明。功率管理芯片在几乎所有的电子产品和设备上都有应用,如便携式产品、数字消费电子产品、计算机、通讯网络设备、工业设备、汽车电子等。在这些芯片中,消费电子是大的功率管理芯片。随着中国大陆移动设备产能的进一步扩大,消费类电子产品的电源管理芯片也迅速增长,增长幅度在13.7%左右。近年来,新能源汽车产业迅速崛起,这也促使汽车电子领域功率管理芯片快速增长,市场占有率显著提高。根据统计,2020年国内电源管理芯片的市场规模已达790.1亿元,2021年有望突破800亿元,达到844.3亿元。 低电压线性稳压器(lowdropoutput)是一种线性降压型电源管理芯片,它是中国电源管理芯片需求大的单一产品,占19.3%,在电源开关方面深受电子市场的青睐。LDO芯片同样受到电子工程师们的青睐,它以其低成本、低噪声、低电流等特点,在电子市场上占有重要地位。那到底LDO芯片的特点和优点是什么呢? LDO芯片有较好的降压稳压效果。如果有大量的输入,输出基本上是稳定的。其次,LDO芯片上的一项重要指标是PSRR(电源电压噪声抑制系数),输入电源的噪声通过LDO芯片可以产生良好的抑制效果。再次,通过LDO芯片电路,可以滤除绝大多数无用的转换信号,具有很好的滤波效果。有一种LDO芯片,可调节输出电压,用户可根据不同的应用场景选择合适的LDO芯片。 Memorial公司推出的LDO芯片GD30LD3300/3301是一款高性能、低噪声、低电压降的线性稳压器,具有高PSRR,高抗噪;集成欠压锁定、软启动控制和多种保护功能。这种LDO芯片主要应用于无线基础设施、通信网络和工业应用等。该成果对兆易创新LDO芯片领域具有重大突破,丰富了GD30PMU系列产品。 GD30LD3300/3301xLDO概述。兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301是两种低噪声低压降线性稳压(LDO),能提供3A负载电流,其大压降只有180mV同时采用了低噪声、高功率抑制比和高输出电流特性的组合,适合高速通信、射频、医疗等噪声敏感领域。通过设置内部引脚(Pin-setting)和外部电阻(Externalresistancesetting)两种方法来调节器件的输出电压。 GD30LD3300采用Pin-setting,输出电压在0.5~2.075V之间,通过Externalresistancesetting输出电压可达0.5V~5.2V。GD30LD3301采用Pin-setting,输出电压0.8V~3.95V,步长50mV,通过Externalresistancesetting输出电压0.8V~5.2V。就特定用途集成电路(ASIC)而言,现场可编程门阵列(FPGA)和一些特殊应用要求的低输入低输出(LILO)状态,兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301可以通过提供BIAS偏压实现。 兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301x主特性。 1、输入电压范围大 没有BIAS偏压:1.4V~6.5V。 BIAS偏压:1.1V~6.5V。 2、高精度的输出电压 GD30LD3300。 Pin-setting:0.5V~2.075V。 Externalresistancesetting:0.5V~5.2V。 GD30LD3301。 Pin-setting:0.8V~3.95V。 Externalresistancesetting:0.8V~5.2V。 两者的输出电压精度均为±1%。 3、UltraLowDropoutVoltage。 在3A输出的情况下,大压差只有180mV。 4、UltraHighPSRR。 42dBat10KHz和39dBat500KHz 5、 Excellent Noise Immunity 5.9uVRMSat0.8VOutput 9.8uVRMSat5VOutput。 6、UVLO 欠压锁(UVLO)电路在输入或偏置电源到达小工作电压范围前,确保设备在输入或偏置电源崩溃时仍处于停用状态。 7、PowerGoodIndicator。 GD30LD3300/3301内部的PowerGood电路可以监控反馈管脚上的电压,以指示输出电压的状态。 8、“软起动”控制功能。 兆易创新gd代理商GD30LD3300/3301具有软启动控制功能,通过外电容CNR/SS设定,可在启动过程中减小大浪涌电流,有效地避免了电压过冲。 9、保护功能 多种保护功能,如短路、过流、过温。 兆易创新为各系列电源管理产品配备了完整的软、硬件配套资料,包括开发板、配套示意图、使用指南等,为用户的开发、调试提供了便利。 新GD30DR8306电机驱动开发平台,推动工业4.0创新。在工业领域,电动机是动力来源。电能与动能是通过电与磁相互作用而相互转化的。电动机在世界范围内占有举足轻重的地位,其应用范围广泛,如信息处理、音响设备、汽车电器、航空航天、工农业生产等各领域。 近年来,随着无人驾驶、智能机器人、智能家电和汽车电子市场的兴起,驱动和控制领域的市场潜力逐步得到释放,电机控制器市场规模逐年扩大。据《中国电机控制器产业数据2020年度发展研究报告》,2019年电机控制器行业市场规模达2400亿元,2011-2019年市场增长率保持10%以上。预期未来一段时期仍将保持较好的发展势头。 电动机控制器作为电池组和电机之间的连接转换单元,是电机传动和控制系统的核心,其重要性不言而喻。在日益扩大的市场需求下,对电机驱动技术和控制器性能的要求日益提高。电机系统数字化是未来的必然趋势。基于高性能高速处理器的电驱动控制系统,可实现复杂多变的控制算法,进一步提高电机效率。第二,电动机系统的轻量化与一体化也是大势所趋。就控制器而言,实现功率器件、驱动、控制、传感器、电源等的集成化,不仅减小了体积,而且有利于提高电机系统效率,减少能耗损失。 兆易创新gd代理商GD30DR8306驱动芯片,具有电机驱动、保护、LDO、BUCK等多种功能,与GD32E230系列MCU相匹配,研制了GD32E230C-FOC电机驱动参考设计,为电机驱动领域迈出了一大步。 介绍GD32E230C-FOC。GD32E230C-FOC是一款电动机驱动的开发平台,GigaDeviceGD32E230C8T6芯片,采用Cortex®-M23内核,采用GD30DR8306作为驱动芯片,完成了电机驱动功能。GD30DR8306x是一种三相门驱动装置,可配置DC/DC降压控制器。驱动装置包括三个半桥驱动器,每个驱动器可以驱动两个NMOSFET,并支持高达1.2A的电流和1A的灌流电流。驱动装置在一个固定的死时间内插入,防止了高低侧的MOSFET在切换时发生短路。 GD32E230C-FOC可以通过按键开关和拨号开关来控制电动机(模式选择、启停、制动、转向等),1.3寸OLED液晶显示器的工作状态,实现多种定位算法。此面板提供船型电源开关、SWD接口、回位键、旋钮编码器、电机接口、USART调试口等外部资源,可实现过压/欠压检测,过流检测等保护功能。 兆易创新gd代理商GD32E230C-FOC支持BLDC或PMSM电机,电压4.5V-30V,流量限制2A。电机控制采用状态机机制,电机状态主要为INIT(初始)、IDLE(闲置)、RUNNING(运行)、图中BRAKE(制动器)和FAULT(错)5种,电机控制状态机具体切换过程如图状态控制机所示,只要满足相应条件就可进行电机控制状态切换。利用状态机机理对电机控制进行管理,使控制过程清晰,效率高。 GD32E230C-FOC特性 1.GD32E230C-FOC电机驱动开发平台特性: 1)FOC向量控制系统; 2)SVPWM调制技术支持七段、五段实现模式; 3)支持三电阻和一阻流采样; 4)支持有感(HALL/递增编码器)定位方式和无感觉(Runnberg/super)定位方式; 5)支持HALL,自动识别编码器偏移角度; 6)超压,欠压和过流检测和保护电路; 7)1.3寸OLED屏实现电机控制,工作参数显示,FAULT状态报警显示; 8)旋钮编码器开关EC11调速; 9)键实现模式选择、启动、制动等功能; 2.GD30DR8306xPMU主要规格说明: 1)电源电压4.5-30V; 2)可编程序门极驱动电流,峰值1A源极和1.2A灌流; 3)高精度、低端摆率控制; 4)PWM输入控制高可达200kHz; 5)PWM模式2(6x和3x); 6)内置5V/2ADC-DC电压降控制器; 7)3.3V和5V数字接口; 8)整合5VLDO; 9)散热增强:QFN32(5x5); 10)保护职能: 11)插入死区时间; 12)MOSFET直通保护; 13)防止温度过高; 14)故障诊断; 15)VP和VDD欠压锁(UVLO); 3.GD32E230系列MCU主要规格说明: 1)ArmCortex-M23@72MHz,55DMIPS的处理性能; 2)Flash:64KB/32KB/16KB; 3)SRAM:8KB/6KB/4KB; 4)12BitsADCx1@2.6Msps,高速高精度ADC10通道; 5)先进的计时器x1,可以产生6路死区可调的互补PWM输出; 6)普通计时器x5; 7)闪光灯具有硬件加密保护; 8)多种串行通信:I2Cx2、SPIx2、UARTx2; 9)包装种类丰富:TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48; 10)电源电压:1.8V~3.6V; 11)工业级工作温度范围:-40℃~+85℃; 12)工业级ESD特性:6000伏特; 4.说明马达的参数: (本平台选择常州精控电机为例,具体参数如下) 机型:常州精控电机JK57BLS02型PMSM电机; 三相绕组接线顺序:U(黄)V(绿)W(蓝); 终端:+5V(红色)GND(黑)A(黄)B(绿)C(蓝); 极数:四极; 电阻值:0.33Ω; 标定电压:DC24V; 扭矩额定值:0.22N·M; 车速:3000±10%RPM; 转速:3800±10%RPM; 无负载电流:0.7安培; 出力:69W; 反电势常数:6.3V/KRPM; 转矩系数:0.06N·M/A; 绝热层:ClassB; 绕线方式:星型式; 优点GD32E230C-FOC: 1.驱动电压范围广。 GD30DR8306x支持4.5-30V宽电压输入,可满足不同的解决方案。 2.LDO输出容量高。 GD30DR8306x自带的LDO支持5.0V/40mA的输出,并能装载一些外部设备,同时保证驱动芯片正常工作。 3.BUCK线路的可选。 GD30DR8306x内置一个DC/DC降压力器,驱动外部高端N通道MOSFET,提供2A输出电流,输出可调至5V。 4.驱动电流。 可编程序的栅极驱动电流,能承受1A的峰值电流和1.2A的灌流。 5.高频PWM控制。 GD30DR8306x支持200KHzPWM输入控制。 6.支持多种算法。 GD32E230C-FOC支持HALL、ENCODER、LUENBURGER和SMO四个控制程序。 7.多种保护性。 支持过热保护,故障诊断,VP和VDD欠压锁定,整个系统支持输入过压、欠压、过流等多种保护。 浏览飞睿科技兆易创新gd代理商网站和遍及各地的销售和技术支持网络,你可以更深入地了解和利用GD32系列产品的特性和特性。在你进行设计之前,会发现GD32智能创新解决方案有很多优点。
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