ESP-32S

2018/6/13 ESP32S 数据手册 [安信可科技] esp32:spec:esp32s ESP32S 数据手册 本文档为用户提供 ESP32S 模组的技术规格。 免责申明和版权公告 本文中的信息，包括供参考的URL地址，如有变更，恕不另行通知。 文档“按现状”提供，不负任何担保责任，包括对适销性、适用于特定用途或非侵权性的任何担保，和任何提案、规格或样品在他处提到的任何担保。本文档不负任何责任，包括使用本 文档内信息产生的侵犯任何专利权行为的责任。本文档在此未以禁止反言或其他方式授予任何知识产权使用许可，不管是明示许可还是暗示许可。 Wi-Fi 联盟成员标志归 Wi-Fi 联盟所有。 蓝牙标志是Bluetooth SIG的注册商标。 文中提到的所有商标名称、商标和注册商标均属其各自所有者的财产，特此声明。 注意 由于产品版本升级或其他原因，本手册内容有可能变更。深圳市安信可科技有限公司保留在没有任何通知或者提示的情况下对本手册的内容进行修改的权利。本手册仅作为使用指导， 深圳市安信可科技有限公司尽全力在本手册中提供准确的信息，但是深圳市安信可科技有限公司并不确保手册内容完全没有错误，本手册中的所有陈述、信息和建议也不构成任何明示 或暗示的担保。 1. 概述 ESP32S 是一款通用型WiFi-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。 此款模组的核心是ESP32芯片，具有可扩展、自适应的特点。两个CPU核可以被单独控制或上电。时钟频率的调节范围为80 MHz到240 MHz。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、低噪声传感放大器，SD卡接口、以太网接 口、高速SDIO／SPI、UART、I2S 和I2C 等。 ESP-WROOM-32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5uA，使其适用于电池供电的可穿戴电子设备。ESP-WROOM-32支持的数据传输速率高达150 Mbps，经过功率放大器后， 输出功率可达到22 dBm，可实现最大范围的无线通信。因此，这款芯片拥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最佳。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，开发者可以在产品发布之后继续升级。软件发布被列入ESP32 bug赏金计划，用户可 以向bug-bounty@espressif.com报告任何bug。 用户可以将对于模组、芯片、API和固件的反馈意见发送到 support@aithinker.com。 表1列出了 ESP32S的产品规格。 类别 项目 产品规格 Wi-Fi 标准 FCC/CE/TELEC/KCC 协议 802.11 b/g/n/d/e/i/k/r (802.11n，速度高达150 Mbps) A-MPDU和A-MSDU聚合，支持0.4us防护间隔 蓝牙 频率范围 2.4~2.5 GHz () 协议 符合蓝牙v4.2 BR/EDR和BLE标准 射频 具有-98 dBm灵敏度的NZIF接收器 Class-1, Class-2和Class-3发射器 AFH 硬件 音频 CVSD和SBC音频 模组接口 SD卡、UART、SPI、SDIO、I2C、LED PWM、电机PWM、I2S、I2C、IR GPIO、电容式触摸传感器、ADC、DACLNA前置放大器 软件 片上传感器 霍尔传感器、温度传感器 板上时钟 26 MHz晶振、32 kHz晶振 工作电压 2.2~3.6V 工作电流 平均：80 mA 工作温度范围 -40°C~+85°C 1) 环境温度范围 正常温度 封装尺寸 18 mm x 20 mm x 3 mm Wi-Fi模式 Station/softAP/SoftAP+station/P2P 安全机制 WPA/WPA2/WPA2-Enterprise/WPS 加密类型 AES/RSA/ECC/SHA 固件升级 UART下载/OTA（通过网络/通过主机下载和写固件 软件开发 支持云服务器开发/SDK用于用户固件开发 网络协议 IPv4、IPv6、SSL、TCP/UDP/HTTP/FTP ()/MQTT 用户配置 AT+指令集、云端服务器、安卓/iOS APP http://wiki.ai-thinker.com/esp32/spec/esp32s#esp32s_数据手册 1/12 2018/6/13 ESP32S 数据手册 [安信可科技] 2. 管脚定义 2.1管脚布局 图1: ESP32S 引脚尺寸图 表2: ESP32S模组尺寸 长 宽 高 PAD尺寸（底部） 管脚间距 屏蔽盖高度 PCB厚度 18 mm 25.5 mm 2.8 ± 0.1 mm 0.45 mm x 0.9 mm 1.27 mm 2 mm 0.8 ± 0.1 mm 2.2管脚描述 ESP32S共有38个管脚，具体描述参见表3。 表3: ESP32S管脚定义 名称 序号 功能 GND 1 接地 3V3 2 供电 EN 3 使能芯片，高电平有效。 SENSOR_VP 4 GPI36, SENSOR_VP, ADC_H, ADC1_CH0, RTC_GPIO0 SENSOR_VN 5 GPI39, SENSOR_VN, ADC1_CH3, ADC_H, RTC_GPIO3 IO34 6 GPI34, ADC1_CH6, RTC_GPIO4 IO35 7 GPI35, ADC1_CH7, RTC_GPIO5 IO32 8 GPIO32, XTAL_32K_P (32.768 kHz crystal oscillator input), ADC1_CH4, TOUCH9, RTC_GPIO9 IO33 9 GPIO33, XTAL_32K_N (32.768 kHz crystal oscillator output), ADC1_CH5, TOUCH8, RTC_GPIO8 IO25 10 GPIO25, DAC_1, ADC2_CH8, RTC_GPIO6, EMAC_RXD0 IO26 11 GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7, EMAC_RXD1 IO27 12 GPIO27, ADC2_CH7, TOUCH7, RTC_GPIO17, EMAC_RX_DV IO14 13 GPIO14, ADC2_CH6, TOUCH6, RTC_GPIO16, MTMS, HSPICLK, HS2_CLK, SD_CLK, EMAC_TXD2 IO12 14 GPIO12, ADC2_CH5, TOUCH5, RTC_GPIO15, MTDI, HSPIQ, HS2_DATA2, SD_DATA2, EMAC_TXD3 GND 15 接地 IO13 16 GPIO13, ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK, HSPID, HS2_DATA3, SD_DATA3, EMAC_RX_ER SHD/SD2 17 GPIO9, SD_DATA2, SPIHD, HS1_DATA2, U1RXD SWP/SD3 18 GPIO10, SD_DATA3, SPIWP, HS1_DATA3, U1TXD SCS/CMD 19 GPIO11, SD_CMD, SPICS0, HS1_CMD, U1RTS SCK/CLK 20 GPIO6, SD_CLK, SPICLK, HS1_CLK, U1CTS SDO/SD0 21 GPIO7, SD_DATA0, SPIQ, HS1_DATA0, U2RTS SDI/SD1 22 GPIO8, SD_DATA1, SPID, HS1_DATA1, U2CTS IO15 23 GPIO15, ADC2_CH3, TOUCH3, MTDO, HSPICS0, RTC_GPIO13, HS2_CMD, SD_CMD, EMAC_RXD3 http://wiki.ai-thinker.com/esp32/spec/esp32s#esp32s_数据手册 2/12 2018/6/13 ESP32S 数据手册 [安信可科技] IO2 24 GPIO2, ADC2_CH2, TOUCH2, RTC_GPIO12, HSPIWP, HS2_DATA0, SD_DATA0 IO0 25 GPIO0, ADC2_CH1, TOUCH1, RTC_GPIO11, CLK_OUT1, EMAC_TX_CLK IO4 26 GPIO4, ADC2_CH0, TOUCH0, RTC_GPIO10, HSPIHD, HS2_DATA1, SD_DATA1, EMAC_TX_ER IO16 27 GPIO16, HS1_DATA4, U2RXD, EMAC_CLK_OUT IO17 28 GPIO17, HS1_DATA5, U2TXD, EMAC_CLK_OUT_180 IO5 29 GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK IO18 30 GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7 IO19 31 GPIO19, VSPIQ, U0CTS, EMAC_TXD0 NC 32 - IO21 33 GPIO21, VSPIHD, EMAC_TX_EN RXD0 34 GPIO3, U0RXD, CLK_OUT2 TXD0 35 GPIO1, U0TXD, CLK_OUT3, EMAC_RXD2 IO22 36 GPIO22, VSPIWP, U0RTS, EMAC_TXD1 IO23 37 GPIO23, VSPID, HS1_STROBE GND 38 接地 2.3 Strapping 管脚 ESP32共有6个Strapping管脚，软件可以读取寄存器“GPIO_STRAPPING”中这6个位的值。 在芯片上电复位过程中，Strapping管脚对电平釆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管脚输人电平的默认值。 为改变Strapping比特的值，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 电复位时的Strapping管脚电平。 复位后，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2) 内置 LDO (VDD_SDIO)电压 管脚 默认 3.3V 1.8V MTDI/GPIO12 下拉 0 1 管脚 默认 SPI Flash启动模式 下载启动模式 GPIO0 上拉 1 0 GPIO2 下拉 无关项 0 系统启动模式 系统启动过程中，U0TXD输出log 打印信息 管脚 默认 U0TXD翻转 U0TXD静止 MTDO/GPIO15 上拉 1 0 SDIO从机信号输入输出时序 管脚 默认 下降沿输入 下降沿输出 下降沿输入 上升沿输出 上升沿输入 下降沿输出 上升沿输入 上升沿输出 MTDO/GPIO15 上拉 0 0 1 1 GPIO5 上拉 0 1 0 1 3.功能描述 本章描述了 ESP32S的各个模块和功能。 3.1 CPU和内存 ESP32 内置两个低功耗 Xtensa®32-bit LX6 MCU。片上存储包括： 448KBytes 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 KBytes片上SRAM RTC 中 8KBytes 的 SRAM,即RTC慢速存储器，可以在Deep-sleep模式下被协处理器访问 RTC 中 8kBytes 的 SRAM,即RTC快速存储器，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 1kbit 的 EFUSE，其中256 bits为系统专用（MAC地址和芯片设置）；其余768 bits保留给用户应用，这些应用包括Flash加密和芯片ID 3.2 外部 Flash 和 SRAM http://wiki.ai-thinker.com/esp32/spec/esp32s#esp32s_数据手册 3/12 2018/6/13 ESP32S 数据手册 [安信可科技] ESP32最多支持4个16 MBytes的外部QSPI Flash和静态随机存储器（SRAM），具有基于AES的硬件加密功 能，从而保护开发者的程序和数据。 ESP32通过高速缓存访问外部QSPI Flash和SRAM。高达16 MBytes的外部Flash映射到CPU代码空 间，支持8-bit、16-bit和32-bit访问，并可执行代码。 高达8 MBytes的外部Flash和SRAM映射到CPU数据空间，支持8-bit、16-bit和32-bit访问。Flash仅 支持读操作，SRAM可支持读写操作。 3.3晶振 支持频率为40 MHz、26 MHz和24 MHz的晶振。晶振的精确度在±10 PPM之间，工作温度范围在-40°C到85°C之间。 在使用下载工具时请选择正确的晶振类型。在电路设计中，对地调节电容C1和C2被分别添加到晶振的输入和输出终端。两个电容的值可以灵活设定，范围从6 pF到22 pF。但是，具体 电容值还需要对整个电路的整体表现进行匹配后才能确定。一般来讲，如果晶振的频率为26 MHz，则C1和C2的电容值在10 pF以内；如果晶振的频率为40 MHz，则C1和C2的电容值为 10 pF 3 MHz () - -50 - dBm ∆f1avg - - - 265 kHz ∆f2max - 247 - - kHz ∆f2avg/∆f1avg - - -0.92 - - ICFT - - -10 - kHz 频率漂移率 - - 0.7 - kHz/50us 频率漂移 - - 2 - kHz 4.6回流焊温度曲线 表13:回流焊温度曲线 项目 值 升温速率TS最大值到TL 最大值3°C/秒 预热 最小温度值（TS Min.) 150°C 典型温度值（TSTyp.) 175°C 最大温度值（TS Max.) 200°C 时间(TS) 60-180秒 升温速率（TL到TP) 最大值3°C/秒 持续时间：温度（TL) /时间（TL) 217°C/60~150秒 温度峰值（TP) 最高温度260°C，持续10秒 目标温度峰值（TP目标值） 260°C +0/-5°C 实际温度峰值（tP) 5°C持续时间 20~40秒 降温速率TS最大值到TL 最大值6°C/秒 从25°C调至温度峰值所需时间(t) 最长8分钟 说明： 32 kHz的板上晶振连接ESP32的GPIO32和GPIO33。要使用IO32和IO33的ADC、Touch或GPIO功能，需要移除 32 kHz的晶振和其电容器C13和C17,并且焊接0ohm电阻器 R5和R6。 5.原理图 ESP32S电路原理图4) http://wiki.ai-thinker.com/esp32/spec/esp32s#esp32s_数据手册 9/12 2018/6/13 ESP32S 数据手册 [安信可科技] 附1.最小系统电路 http://wiki.ai-thinker.com/esp32/spec/esp32s#esp32s_数据手册 10/12 2018/6/13 ESP32S 数据手册 [安信可科技] 附2.自动烧录电路 将模组的 EN、GPIO 引脚与串口芯片的 DTR 和 RTS 连接，即可实现软件控制运行模式 http://wiki.ai-thinker.com/esp32/spec/esp32s#esp32s_数据手册 11/12 2018/6/13 ESP32S 数据手册 [安信可科技] 1) 可另行定制通过125°C条件下2000小时可靠性测试的高温版模组。 2) 固件可以通过配置一些寄存器比特位，在启动后改变“内置LDO (VDD_SDIO)电压”和“SDIO从机信号输入输出时序”的设定。 3) 电机PWM、LEDPWM、UART、I2C、I2S、通用SR和红外遥控器的功能可以被配置到任意GPIO。 4) C1、C2的容值随晶振的选择而定  esp32/spec/esp32s.txt  最后更改: 16月前 (外部编辑) 除额外注明的地方外，本维基上的内容按下列许可协议发布： CC Attribution-Share Alike 4.0 International (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/) http://wiki.ai-thinker.com/esp32/spec/esp32s#esp32s_数据手册 12/12