esp32选型指南
ESP32选型,ESP32-WROOM-32、ESP32-WROVER、ESP32-S衍生模组、ESP32-PICO差异
随着 ESP32-S2、C3、S3 的陆续发布与量产,ESP32 阵营愈加壮大。但由于产品定位和规划上可能出现了一点点的偏差,壮大的同时也带来了混乱。并且随着新旧IC型号的替换,各个模组间的差异也越来越同质化。下面进行各个模组和芯片型号的汇总,以方便硬件选型。
乐鑫IOT模组 - 官网选型链接:https://www.espressif.com/zh-hans/products/modules
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一、ESP32在售产品线概况
进行详细模组的对比前,先说下各个型号IC的概况:
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ESP32 搭载Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率,片内520 KB SRAM,还可外扩PSRAM。支持 802.11b/g/n,802.11n 数据速率高达 150 Mbps,支持蓝牙V4.2 BR/EDR 和蓝牙 LE 标准,支持RMII有线以太网、摄像头、SDIO、I2S、IR、UART、I2C、SPI、CAN、ADC、DAC、触摸、PWM 等多种外设。几经岁月沧桑,ESP32依旧是乐鑫WIFI芯片中,能量产使用的性能翘楚。大哥的位置坐了好几年,S3也要来接它的班了,不过凭借以前积累的丰富代码资源,其未来依旧长青。
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ESP32-S2 砍掉了蓝牙,导致其很难应用在连接手机和蓝牙的场合。且SRAM较小,很多时候要扩展PSRAM使用。(哭了,S2砍内核也就砍了,单核240MHz也不差,偏偏还带着SRAM也来一刀。美名其曰降低成本替换ESP8266,结果紧接着发布了C3。这下替换ESP8266的任务全都靠C3了,S2出道即退圈。蓝牙、以太网、CAN统统被砍,导致S2的定位及其尴尬,全靠USB和多出的IO撑门面。)
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ESP32-C3 价格美丽,性能尚可,搭载 RISC-V 32 位单核处理器,时钟频率高达 160 MHz,支持 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE)。虽然其内部的SRAM空间比ESP32小,但实际的用户可用堆栈容量较ESP32相差无几,详见:ESP32 与 ESP32-C3 可用存储空间对比。IO较少,不能扩展PSRAM。另外比较新,SDK待完善。
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ESP32-S3 并没有带来太多的惊喜,或者说S3才应该是S2本来的样子,而不是现在的四不像S2。ESP32-S3 搭载 Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器,主频高达 240 MHz,内置 512 KB SRAM。加入了用于加速神经网络计算和信号处理等工作的向量指令,性能对比ESP32有可观的提升。集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE),拥有 45 个可编程 GPIO,外设新增LCD接口、USB。因为太新了,现在在售的只有样板,SDK支持不全,价格不明,观望。
通过以上简述,能大概了解ESP32目前在售的产品线。现阶段,从学习资源上讲,推荐 ESP32入手。考虑量产成本,推荐 ESP32-C3 ,不过目前 ESP32-C3 的SDK没那么完善,更多的问题需要联系FAE。
二、ESP32 乐鑫官方模组型号
因为 ESP32 的时间跨度较长,导致模组型号众多,下面仅对 ESP32 的官方模组进行对比。(S2、S3、C3的模组不多,两个手就能数的过来,不做比较)
ESP32 概况
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搭载Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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片内 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM。
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集成 802.11b/g/n,802.11n 数据速率高达 150 Mbps,支持蓝牙 V4.2 BR/EDR 和蓝牙 LE 标准。
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+19.5 dBm 天线端输出功率,确保良好的覆盖范围
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外设包括电容式触摸传感器,霍尔传感器,SD 卡接口,以太网,高速 SPI,UART,I2S 和 I2C,CAN,ADC,DAC,PWM,IR。
ESP32 模组封装差异
ESP32的模组,主要有2种封装:WROOM 和 WROVER。
ESP32-WROOM 模组
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WROOM 内置Flash,主要有 板载天线 和 IPEX外置天线(U) 两个版本。
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【注意】在最新版本的 ESP32-WROOM-32E/UE 中,下排的用于扩展PSRAM的IO被改为了NC,不能再外扩PSRAM。
ESP32-WROVER 模组
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WROVER 内置 Flash、8MB-PSRAM,PCB有焊接IPEX和不焊接IPEX两个版本。
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与 ESP32-WROOM 的封装相比,WROVER兼容大部分引脚。不同之处在于, WROVER 将 WROOM 的底部引脚,从中分两列均匀放置到了两侧。而因为内置了PSRAM,所以PSRAM的IO位为NC。
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【注意】WROVER 没有IO16、IO17,他俩被用作为 PSRAM 的 CS、SCLK。
而因为 WROOM
与 WROVER
的引脚位置绝大部分相同,所以设计时可以使用像这样的兼容封装。
模组型号列表
1、ESP32-WROOM-32E & ESP32-WROOM-32UE
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内置 ESP32-D0WD-V3 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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4 MB SPI flash,无PSRAM,没有引出PSRAM扩展IO。
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802.11b/g/n。802.11n 数据速率高达 150 Mbps
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蓝牙 V4.2 BR/EDR 和蓝牙 LE 标准
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40 MHz 晶振。工作电压/供电电压:3.0 ~ 3.6 V
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工作温度范围:–40 ~ 85 °C
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ESP32-WROOM-32E (PCB)。尺寸 18.0 × 25.5 × 3.1。
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ESP32-WROOM-32UE (IPEX)。尺寸 18.0 × 19.2 × 3.2。
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可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
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ESP32-WROOM-32UE 没有禁止布线区 (keepout zone),管脚布局和 ESP32-WROOM-32E 一样。
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与 ESP32-WROOM-32 相比,封装一致,但底部没有将PSRAM的IO引出,不能外扩PSRAM。
2、ESP32-WROOM-DA
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内置 ESP32-D0WD-V3 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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8 MB SPI flash,无PSRAM,没有引出PSRAM扩展IO。
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尺寸 35.6 x 34.4 x 3.5。
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工作环境温度:–40 ~ 85 °C
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PCB 板载双天线。
3、ESP32-WROVER-E & ESP32-WROVER-IE
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内置 ESP32-D0WD-V3 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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4 MB SPI flash,8 MB SPI PSRAM。
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工作温度范围:–40 ~ 85 °C
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ESP32-WROVER-E (PCB)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
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ESP32-WROVER-IE (IPEX)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
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可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
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与 ESP32-WROOM 的封装相比,WROVER兼容大部分引脚。不同之处在于, WROVER 将 WROOM 的底部引脚,从中分两列均匀放置到了两侧。而因为内置了PSRAM,所以PSRAM的IO位为NC。
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【注意】WROVER 没有IO16、IO17,他俩被用作为 PSRAM 的 CS、SCLK。
4、ESP32-MINI-1 & ESP32-MINI-1U
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内置 ESP32-U4WDH 芯片,Xtensa 单核 32 位LX6 微处理器,支持高达 160 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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28 个 GPIO。
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4 MB SPI flash,无PSRAM,但模组引出了PSRAM扩展IO。
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ESP32-U4WDH 芯片配置 4 MB 嵌入式 flash(SIP封装于IC内)。
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工作环境温度:
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– 85 °C 版模组:–40 ~ 85 °C
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– 105 °C 版模组:–40 ~ 105 °C
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ESP32-MINI-1 (PCB)。尺寸 13.2 × 19.0 × 2.4。
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ESP32-MINI-1U (IPEX)。尺寸 13.2 × 13.5 × 2.4。
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与 ESP32-WROOM-32 相比,封装完全不一致,LGA的封装。但因为是单核160MHz,性能要弱。资料较少,详情不明。
5、ESP32-PICO-V3-ZERO
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内置 ESP32-PICO-V3 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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4 MB SPI flash,无PSRAM,没有引出PSRAM扩展IO。
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ESP32-PICO-V3 芯片配置 4 MB 嵌入式 flash(SIP封装于IC内)。
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工作温度范围:–40 ~ 85 °C
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ESP32-PICO-V3-ZERO (PCB)。尺寸 (16 × 23 × 2.3) mm。
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与 ESP32-WROOM-32 相比,封装完全不一致。且模组引出的IO非常少,应用有限。不过此模组使用的IC,flash是通过SIP封装于IC内部,更适合直接用裸芯片进行设计,进一步缩小PCB面积。
6、ESP32-PICO-MINI-02 & ESP32-PICO-MINI-02U
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内置 ESP32-PICO-V3-02 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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8 MB SPI flash,2 MB PSRAM。
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ESP32-PICO-V3-02 芯片配置 8 MB 嵌入式 flash、2 MB PSRAM(SIP封装于IC内)。
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工作温度范围:–40 ~ 85 °C
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ESP32-PICO-MINI-02 (PCB)。尺寸 13.2 × 16.6 × 2.4。
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ESP32-PICO-MINI-02U (IPEX)。尺寸 13.2 × 11.2 × 2.4。
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与 ESP32-WROOM-32 相比,封装完全不一致。不过此模组使用的IC,flash和PSRAM都是通过SIP封装于IC内部,更适合直接用裸芯片进行设计,进一步缩小PCB面积。
7、ESP32-SOLO-1
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内置 ESP32-S0WD 芯片,单核、低成本设计,QFN 5*5。
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与 ESP32-WROOM-32 相比,封装完全一致,但因为其芯片资料不多,个人并不打算以后使用。
8、ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U
(不推荐用于新设计)
(替代型号可选用 ESP32-WROOM-32E & ESP32-WROOM-32UE,新设计没有引出PSRAM扩展IO)
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内置 ESP32-D0WD 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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4 MB SPI flash,无PSRAM,但模组引出了PSRAM扩展IO。
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工作温度范围:–40 ~ 85 °C
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ESP32-WROOM-32D (PCB)。尺寸 18.0 × 25.5 × 3.1。
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ESP32-WROOM-32U (IPEX)。尺寸 18.0 × 19.2 × 3.2。
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可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
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与 ESP32-WROOM-32 的封装完全一致。
9、ESP32-WROOM-32SE
(不推荐用于新设计)
ESP32-WROOM-32SE 模组内置 ESP32-D0WD 芯片,模组集成了 ATECC608A 安全芯片,支持设备证书的安全存储。用量稀少,不做介绍。
10、ESP32-WROOM-32
(不推荐用于新设计)
(替代型号可选用 ESP32-WROOM-32E & ESP32-WROOM-32UE,新设计没有引出PSRAM扩展IO)
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内置 ESP32-D0WDQ6 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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4 MB SPI flash,,无PSRAM,但模组引出了PSRAM扩展IO。
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工作温度范围:–40 ~ 85 °C
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ESP32-WROOM-32 (PCB)。尺寸 18.0 × 25.5 × 3.1。
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可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
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管脚布局与尺寸见上图 ESP32-WROOM-32D,完全一致。
11、ESP32-WROVER-B & ESP32-WROVER-IB
(不推荐用于新设计)
(替代型号可选用 ESP32-WROVER-E & ESP32-WROVER-IE)
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内置 ESP32-D0WD 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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4 MB SPI flash,8 MB SPI PSRAM。
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工作温度范围:–40 ~ 85 °C
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ESP32-WROVER-B (PCB)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
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ESP32-WROVER-IB (IPEX)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
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可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
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与 ESP32-WROOM 的封装相比,WROVER兼容大部分引脚。不同之处在于, WROVER 将 WROOM 的底部引脚,从中分两列均匀放置到了两侧。而因为内置了PSRAM,所以PSRAM的IO位为NC。
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【注意】WROVER 没有IO16、IO17,他俩被用作为 PSRAM 的 CS、SCLK。
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管脚分布于尺寸见上图 ESP32-WROVER-E & ESP32-WROVER-IE,完全一致。
12、ESP32-WROVER & ESP32-WROVER-I
(不推荐用于新设计)
(替代型号可选用 ESP32-WROVER-E & ESP32-WROVER-IE)
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内置 ESP32-D0WDQ6 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
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448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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4 MB SPI flash,8 MB SPI PSRAM。
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工作温度范围:–40 ~ 85 °C
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ESP32-WROVER (PCB)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
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ESP32-WROVER-I (IPEX)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
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与 ESP32-WROOM 的封装相比,WROVER兼容大部分引脚。不同之处在于, WROVER 将 WROOM 的底部引脚,从中分两列均匀放置到了两侧。而因为内置了PSRAM,所以PSRAM的IO位为NC。
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【注意】WROVER 没有IO16、IO17,他俩被用作为 PSRAM 的 CS、SCLK。
ESP32 选型技巧
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可不可以扩展PSRAM看有没有引出 GPIO7、8、9、10、16、17。
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IO7、8、9、10 是 Flash 与 PSRAM 共用的数据线。IO6、11 是 Flash 的 CS、SCLK。
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【注意】ESP32-WROVER 模组,没有IO16、IO17,他俩被用作为 PSRAM 的 CS、SCLK。
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推荐使用的模组有(新设计):
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ESP32-WROOM-32E & ESP32-WROOM-32UE(4 MB SPI flash,无PSRAM,没有引出PSRAM扩展IO。)
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ESP32-WROVER-E & ESP32-WROVER-IE(4 MB SPI flash,8 MB SPI PSRAM)
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推荐的模组是为了取代老设计:
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ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U、ESP32-WROOM-32、ESP32-WROVER-B & ESP32-WROVER-IB、ESP32-WROVER & ESP32-WROVER-I。
类似的模组也可选择安信可的 ESP32-S 模组,封装完全兼容 ESP32-WROOM-32,且可选 IPEX外接天线。安信可ESP32模组
三、ESP32 芯片型号
Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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ESP32-D0WD,不推荐用于新设计。(模组有 ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U、ESP32-WROOM-32SE、ESP32-WROVER-B & ESP32-WROVER-IB)
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ESP32-D0WDQ6,不推荐用于新设计。(模组有 ESP32-WROOM-32、ESP32-WROVER & ESP32-WROVER-I)
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ESP32-D0WD-V3(模组有 ESP32-WROOM-32E & ESP32-WROOM-32UE、ESP32-WROOM-DA、ESP32-WROVER-E & ESP32-WROVER-IE)
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ESP32-PICO-V3,芯片配置 4 MB 嵌入式 flash(SIP封装于IC内)。(模组有 ESP32-PICO-V3-ZERO)
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ESP32-PICO-V3-02,芯片配置 8 MB 嵌入式 flash、2 MB PSRAM(SIP封装于IC内)。(模组有 ESP32-PICO-MINI-02 & ESP32-PICO-MINI-02U)
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ESP32-PICO-D4,ESP32 系统级封装 (SiP),3.3V 4 MB flash,无内置 PSRAM,双核 MCU,Wi-Fi & 蓝牙双模,LGA48-pin
Xtensa 单核 32 位LX6 微处理器,支持高达 160 MHz 的时钟频率。448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
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ESP32-U4WDH 芯片配置 4 MB 嵌入式 flash(SIP封装于IC内)。(模组有 ESP32-MINI-1 & ESP32-MINI-1U)
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ESP32-S0WD,资料少,详情不了解(模组有 ESP32-SOLO-1)
P32-PICO 几款芯片的详细区别
SP32-PICO 系列为乐鑫推出的功能强大的 SIP 芯片,其内部叠封 ESP32 的同时,亦将 Flash、PSRAM(可选)、晶振,阻容等器件叠封在 7mmX7mm 的 LGA 封装中。不仅降低了设计的复杂度,而且极大的减少了 PCB 面积,十分适用于空间紧凑的设计场景。稚晖君的es32项目中用的最多得就是ESP32-PICO-D4,所以详细说下鑫目前主推的三款 ESP32-PICO SIP 芯片
1、ESP32-PICO-D4
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ESP32 系统级封装 (SiP),3.3V 4 MB flash,无内置 PSRAM,双核 MCU,Wi-Fi & 蓝牙双模
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工作电压 3.0 ~ 3.6V
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LGA48-pin,7x7x0.94 mm
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–40 °C ~ +85 °C
有以下几点需要注意:
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嵌入式 flash 连接至 VDD_SDIO,由 VDD3P3_RTC 通过约 6 Ω 电阻直接供电。因此,VDD_SDIO 相对 VDD3P3_RTC会有一定电压降
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IO16、IO17、CMD、CLK、SD0 和 SD1 用于连接嵌入式 flash,不建议用于其他功能,SD2、SD3 可当做普通的 GPIO 口来使用,具体参考如下原理图
如果外接 PSRAM,参考如下:
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推荐使用 SD3 (GPIO10) 用于 PSRAM_CS
ESP32-PICO-D4 datasheet下载地址:
https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-pico-d4_datasheet_cn.pdf
2、 ESP32-PICO-V3
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ESP32 ECO V3 系统级封装 (SiP),3.3V 4 MB flash,无内置 PSRAM,双核 MCU,Wi-Fi & 蓝牙双模
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ESP32-PICO-V3 增加了 GPIO20 管脚。另外,考虑到芯片的安全性能,flash 管脚 DI, DO, /HOLD, /WP 均未引出
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工作电压 3.0 ~ 3.6V
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LGA48-pin,7x7x0.94 mm
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–40 °C ~ +85 °C
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嵌入式 flash 连接至 VDD_SDIO,由 VDD3P3_RTC 通过约 6 Ω 电阻直接供电。因此,VDD_SDIO 相对 VDD3P3_RTC
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会有一定电压降。
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CMD/IO11 和 CLK/IO6 管脚用于连接嵌入式 flash,不建议用作其他用途
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IO6/IO7/IO8/IO9/IO10/IO11/IO20 由 VDD_SDIO 供电,VDD_SDIO 电源关闭时则无法工作。
ESP32-PICO-V3 与 ESP32-PICO-D4 的兼容性
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ESP32-PICO-V3 上的内部 flash 数据管脚均未外接,而是内部连接到 GPIO16、GPIO17、GPIO18 和 GPIO23
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ESP32-PICO-V3 无法外接 PSRAM
ESP32-PICO-V3 内部原理图
ESP32-PICO-V3 datasheet下载地址:
https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-pico-v3_datasheet_cn.pdf
ESP32-PICO-V3-02
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ESP32 ECO V3 系统级封装 (SiP),3.3V 8MB flash & 2MB PSRAM,双核 MCU,Wi-Fi & 蓝牙双模
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ESP32-PICO-V3 增加了 GPIO20 管脚。另外,考虑到芯片的安全性能,flash 管脚 DI, DO, /HOLD, /WP 均未引出
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工作电压 3.0 ~ 3.6V
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LGA48-pin,7x7x0.94 mm
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–40 °C ~ +85 °C
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