ESP32 系列芯片
技术规格书
包括:
ESP32-D0WD-V3
ESP32-D0WDQ6-V3
ESP32-D0WD
ESP32-D0WDQ6
ESP32-D2WD
ESP32-S0WD
ESP32-U4WDH
版本 3.4
乐鑫信息科技
版权 © 2020
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关于本手册
本文档为用户提供 ESP32 系列芯片的技术规格。
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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。
版权归 © 2020 乐鑫所有。保留所有权利。
目录
1 概述
1
专用解决方案
1
1.1.1 超低功耗
1
1.1.2 高集成度
1
1.2
Wi-Fi 主要特性
1
1.3
蓝牙主要特性
2
1.4
MCU 和高级特性
2
1.4.1 CPU 和存储
2
1.4.2 时钟和定时器
3
1.4.3 高级外设接口
3
1.4.4 安全机制
3
1.1
1.5
应用(部分举例)
4
1.6
功能框图
5
2 管脚定义
6
2.1
管脚布局
6
2.2
管脚描述
8
2.3
电源管理
11
2.4
Strapping 管脚
12
3 功能描述
14
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
CPU 和存储
14
3.1.1 CPU
14
3.1.2 片上存储
14
3.1.3 外部 Flash 和 SRAM
15
3.1.4 存储器映射
15
定时器和看门狗
17
3.2.1 64-bit 通用定时器
17
3.2.2 看门狗定时器
17
系统时钟
18
3.3.1 CPU 时钟
18
3.3.2 RTC 时钟
18
3.3.3 音频 PLL 时钟
18
射频
18
3.4.1 2.4 GHz 接收器
18
3.4.2 2.4 GHz 发射器
19
3.4.3 时钟生成器
19
Wi-Fi
19
3.5.1 Wi-Fi 射频和基带
19
3.5.2 Wi-Fi MAC
20
蓝牙
20
3.6.1 蓝牙射频和基带
20
3.6.2 蓝牙接口
20
3.7
3.6.3 蓝牙协议栈
21
3.6.4 蓝牙链路控制器
21
RTC 和低功耗管理
4 外设接口和传感器
4.1
4.2
外设和传感器描述
21
23
23
4.1.1 通用输入/输出接口 (GPIO)
23
4.1.2 模/数转换器 (ADC)
23
4.1.3 霍尔传感器
24
4.1.4 数/模转换器 (DAC)
24
4.1.5 触摸传感器
24
4.1.6 超低功耗协处理器 (ULP)
24
4.1.7 以太网 MAC 接口
24
4.1.8 SD/SDIO/MMC 主机控制器
25
4.1.9 SDIO/SPI 从机控制器
25
4.1.10 通用异步收发器 (UART)
25
4.1.11 I²C 接口
25
4.1.12 I²S 接口
26
4.1.13 红外遥控器
26
4.1.14 脉冲计数器
26
4.1.15 脉冲宽度调制 (PWM)
26
4.1.16 LED PWM
26
4.1.17 串行外设接口 (SPI)
26
4.1.18 硬件加速器
27
外设管脚分配
5 电气特性
27
32
5.1
绝对最大额定值
32
5.2
建议工作条件
32
5.3
直流电气特性 (3.3 V, 25 °C)
33
5.4
可靠性
33
5.5
射频功耗参数
34
5.6
Wi-Fi 射频
34
经典蓝牙射频
35
5.7
5.8
5.7.1 接收器 - 基础数据率 (BR)
35
5.7.2 发射器 - 基础数据率 (BR)
35
5.7.3 接收器 - 增强数据率 (EDR)
36
5.7.4 发射器 - 增强数据率 (EDR)
36
低功耗蓝牙射频
37
5.8.1 接收器
37
5.8.2 发射器
37
6 封装信息
39
7 产品型号和订购信息
40
8 学习资源
41
8.1
必读资料
41
8.2
必备资源
41
附录 A - ESP32 管脚清单
42
A.1. 管脚清单说明
42
A.2. GPIO_Matrix
44
A.3. Ethernet_MAC
49
A.4. IO_MUX
49
修订历史
51
表格
1
管脚描述
2
ESP32 上电、复位时序图参数说明
12
3
Strapping 管脚
12
4
Strapping 管脚的的建立时间和保持时间的参数说明
13
5
存储器和外设地址映射
16
6
不同功耗模式下的功耗
22
7
ADC 特性
23
8
ADC 校准结果
23
9
ESP32 上的电容式传感 GPIO
24
10
外设和传感器表
27
11
绝对最大额定值
32
12
建议工作条件
32
13
直流电气特性 (3.3 V, 25 °C)
33
14
可靠性
33
15
射频功耗参数
34
16
Wi-Fi 射频特性
34
17
接收器特性 - 基础数据率 (BR)
35
18
发射器特性 - 基础数据率 (BR)
35
19
接收器特性 - 增强数据率 (EDR)
36
20
发射器特性 - 增强数据率 (EDR)
36
21
低功耗蓝牙接收器特性
37
22
低功耗蓝牙发射器特性
37
23
订购信息
40
24
管脚清单说明
42
25
GPIO_Matrix
44
26
Ethernet_MAC
49
8
插图
1
功能框图
5
2
ESP32 管脚布局(封装为 QFN 6*6,顶视图)
6
3
ESP32 管脚布局(封装为 QFN 5*5,顶视图)
7
4
ESP32 数字电源管理
11
5
ESP32 上电、复位时序图
11
6
Strapping 管脚的的建立时间和保持时间
13
7
地址映射结构
15
8
QFN48 (6x6 mm) 封装
39
9
QFN48 (5x5 mm) 封装
39
10
ESP32 产品型号
40
1. 概述
1. 概述
ESP32 是集成 2.4 GHz Wi-Fi 和蓝牙双模的单芯片方案,采用台积电 (TSMC) 超低功耗的 40 纳米工艺,具有超
高的射频性能、稳定性、通用性和可靠性,以及超低的功耗,满足不同的功耗需求,适用于各种应用场景。
目前 ESP32 系列的产品型号包括 ESP32-D0WD-V3,ESP32-D0WDQ6-V3,ESP32-D0WD,ESP32-D0WDQ6,
ESP32-D2WD,ESP32-S0WD 和 ESP32-U4WDH,其中 ESP32-D0WD-V3,ESP32-D0WDQ6-V3 和 ESP32U4WDH 是基于 ECO V3 的芯片型号。
产品型号说明和订购信息请参考章节 7。
有关 ECO V3 的更多信息,请参考文档 《ESP32 ECO V3 使用指南》。
1.1 专用解决方案
1.1.1 超低功耗
ESP32 专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网 (IoT) 应用而设计。作为业内领先的低功耗芯片,ESP32 具有精
细的时钟门控、省电模式和动态电压调整等特性。
例如,在低功耗 IoT 传感器 Hub 应用场景中,ESP32 只有在特定条件下才会被周期性地唤醒。低占空比可以极
大降低 ESP32 芯片的能耗。射频功率放大器的输出功率也可调节,以实现通信距离、数据率和功耗之间的最佳
平衡。
说明:
更多信息请参阅第 3.7 节:RTC 和低功耗管理。
1.1.2 高集成度
ESP32 是业内领先的高度集成的 Wi-Fi+ 蓝牙解决方案,外部元器件只需大约 20 个。ESP32 集成了天线开关、射
频 Balun、功率放大器、低噪声放大器、滤波器以及电源管理模块,极大减少了印刷电路板 (PCB) 的面积。
ESP32 采用 CMOS 工艺实现单芯片集成射频和基带,还集成了先进的自校准电路,实现了动态自动调整,可以
消除外部电路的缺陷,更好地适应外部环境的变化。因此,ESP32 的批量生产可以不需要昂贵的专用 Wi-Fi 测
试设备。
1.2 Wi-Fi 主要特性
• 802.11 b/g/n
• 802.11 n (2.4 GHz) 速度高达 150 Mbps
• 无线多媒体 (WMM)
• 帧聚合 (TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU)
• 立即块回复 (Immediate Block ACK)
• 重组 (Defragmentation)
• Beacon 自动监测(硬件 TSF)
• 4 × 虚拟 Wi-Fi 接口
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1
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
1. 概述
• 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 在 Station 模式下扫描时,SoftAP 信道会同时改变
• 天线分集
说明:
更多信息,请参阅第 3.5 节:Wi-Fi。
1.3 蓝牙主要特性
• 蓝牙 v4.2 完整标准,包含传统蓝牙 (BR/EDR) 和低功耗蓝牙 (BLE)
• 支持标准 Class-1、Class-2 和 Class-3,且无需外部功率放大器
• 增强型功率控制 (Enhanced Power Control)
• 输出功率高达 +12 dBm
• NZIF 接收器具有–94 dBm 的 BLE 接收灵敏度
• 自适应跳频 (AFH)
• 基于 SDIO/SPI/UART 接口的标准 HCI
• 高速 UART HCI,最高可达 4 Mbps
• 支持蓝牙 4.2 BR/EDR 和 BLE 双模 controller
• 同步面向连接/扩展同步面向连接 (SCO/eSCO)
• CVSD 和 SBC 音频编解码算法
• 蓝牙微微网 (Piconet) 和散射网 (Scatternet)
• 支持传统蓝牙和低功耗蓝牙的多设备连接
• 支持同时广播和扫描
1.4 MCU 和高级特性
1.4.1 CPU 和存储
• Xtensa® 32-bit LX6 单/双核处理器,运算能力高达 600 MIPS(除 ESP32-S0WD/ESP32-U4WDH 为 200
MIPS,ESP32-D2WD 为 400 MIPS)
• 448 KB ROM
• 520 KB SRAM
• 16 KB RTC SRAM
• QSPI 支持多个 flash/SRAM
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2
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
1. 概述
1.4.2 时钟和定时器
• 内置 8 MHz 振荡器,支持自校准
• 内置 RC 振荡器,支持自校准
• 支持外置 2 MHz 至 60 MHz 的主晶振(如果使用 Wi-Fi/蓝牙功能,则目前仅支持 40 MHz 晶振)
• 支持外置 32 kHz 晶振,用于 RTC,支持自校准
• 2 个定时器群组,每组包括 2 个 64-bit 通用定时器和 1 个主系统看门狗
• 1 个 RTC 定时器
• RTC 看门狗
1.4.3 高级外设接口
• 34 个 GPIO 口
• 12-bit SAR ADC,多达 18 个通道
• 2 个 8-bit D/A 转换器
• 10 个触摸传感器
• 4 个 SPI
• 2 个 I²S
• 2 个 I²C
• 3 个 UART
• 1 个 Host SD/eMMC/SDIO
• 1 个 Slave SDIO/SPI
• 带有专用 DMA 的以太网 MAC 接口,支持 IEEE 1588
• CAN2.0
• IR (TX/RX)
• 电机 PWM
• LED PWM,多达 16 个通道
• 霍尔传感器
1.4.4 安全机制
• 安全启动
• flash 加密
• 1024-bit OTP,用户可用的高达 768 bit
• 加密硬件加速器:
– AES
– Hash (SHA-2)
– RSA
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3
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
1. 概述
– ECC
– 随机数生成器 (RNG)
说明:
更多信息请参考第 8 章:学习资源。
1.5 应用(部分举例)
• 通用低功耗 IoT 传感器 Hub
– 智能灌溉
• 通用低功耗 IoT 数据记录器
– 农业机器人
• 摄像头视频流传输
• 音频设备
• OTT 电视盒/机顶盒设备
– 网络音乐播放器
• 语音识别
– 音频流媒体设备
• 图像识别
– 网络广播
• Mesh 网络
• 健康/医疗/看护
• 家庭自动化
– 健康监测
– 智能照明
– 婴儿监控器
– 智能插座
• Wi-Fi 玩具
– 智能门锁
– 遥控玩具
• 智慧楼宇
– 距离感应玩具
– 照明控制
– 早教机
– 能耗监测
• 可穿戴电子产品
• 工业自动化
– 智能手表
– 工业无线控制
– 智能手环
– 工业机器人
• 零售 & 餐饮
• 智慧农业
– POS 系统
– 智能温室大棚
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– 服务机器人
4
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
1. 概述
1.6 功能框图
说明:
Embedded flash 和 CPU 数量在不同型号的芯片之间有差异,详见章节产品型号和订购信息 。
RF
receive
Clock
generator
I2C
I2S
Bluetooth
baseband
Wi-Fi MAC
Wi-Fi
baseband
Balun
SPI
Bluetooth
link
controller
Switch
Embedded Flash
RF
transmit
SDIO
UART
CAN
ETH
Core and memory
2 or 1 x Xtensa® 32bit LX6 Microprocessors
ROM
Cryptographic hardware
acceleration
SRAM
IR
PWM
SHA
RSA
AES
RNG
RTC
Touch sensor
DAC
ULP
co-processor
PMU
Recovery
memory
ADC
图 1: 功能框图
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5
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
2. 管脚定义
2. 管脚定义
CAP1
CAP2
VDDA
XTAL_P
XTAL_N
VDDA
GPIO21
U0TXD
U0RXD
GPIO22
GPIO19
VDD3P3_CPU
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
2.1 管脚布局
VDDA
1
36
GPIO23
LNA_IN
2
35
GPIO18
VDD3P3
3
34
GPIO5
VDD3P3
4
33
SD_DATA_1
SENSOR_VP
5
32
SD_DATA_0
SENSOR_CAPP
6
31
SD_CLK
SENSOR_CAPN
7
30
SD_CMD
SENSOR_VN
8
29
SD_DATA_3
CHIP_PU
9
28
SD_DATA_2
VDET_1
10
27
GPIO17
VDET_2
11
26
VDD_SDIO
32K_XP
12
25
GPIO16
21
22
23
24
GPIO2
GPIO0
GPIO4
18
MTDI
MTDO
17
MTMS
20
16
GPIO27
MTCK
15
GPIO26
19
14
GPIO25
VDD3P3_RTC
13
32K_XN
ESP32
49 GND
图 2: ESP32 管脚布局(封装为 QFN 6*6,顶视图)
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6
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
CAP1
CAP2
VDDA
XTAL_P
XTAL_N
VDDA
GPIO21
U0TXD
U0RXD
GPIO22
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
2. 管脚定义
VDDA
1
38
GPIO19
LNA_IN
2
37
VDD3P3_CPU
VDD3P3
3
36
GPIO23
VDD3P3
4
35
GPIO18
SENSOR_VP
5
34
GPIO5
SENSOR_CAPP
6
33
SD_DATA_1
SENSOR_CAPN
7
32
SD_DATA_0
SENSOR_VN
8
31
SD_CLK
CHIP_PU
9
30
SD_CMD
VDET_1
10
29
SD_DATA_3
VDET_2
11
28
SD_DATA_2
32K_XP
12
27
GPIO17
32K_XN
13
26
VDD_SDIO
GPIO25
14
25
GPIO16
22
23
24
GPIO2
GPIO0
GPIO4
19
VDD3P3_RTC
21
18
MTDI
MTDO
17
MTMS
20
16
GPIO27
MTCK
15
GPIO26
ESP32
49 GND
图 3: ESP32 管脚布局(封装为 QFN 5*5,顶视图)
说明:
关于 ESP32 芯片型号对应的封装规格,请参考章节产品型号和订购信息。
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7
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
2. 管脚定义
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2.2 管脚描述
表 1: 管脚描述
名称
No.
类型
功能
模拟
模拟电源 (2.3 V ∼ 3.6 V)
VDDA
1
P
LNA_IN
2
I/O
VDD3P3
3
P
模拟电源 (2.3 V ∼ 3.6 V)
VDD3P3
4
P
模拟电源 (2.3 V ∼ 3.6 V)
射频输入和输出
VDD3P3_RTC
5
I
GPIO36, ADC1_CH0,
RTC_GPIO0
SENSOR_CAPP
6
I
GPIO37, ADC1_CH1,
RTC_GPIO1
SENSOR_CAPN
7
I
GPIO38, ADC1_CH2,
RTC_GPIO2
SENSOR_VN
8
I
GPIO39, ADC1_CH3,
RTC_GPIO3
8
反馈文档意见
SENSOR_VP
高电平:芯片使能;
CHIP_PU
9
I
低电平:芯片关闭;
注意:不能让 CHIP_PU 管脚浮空。
ESP32 技术规格书 V3.4
VDET_1
10
I
GPIO34, ADC1_CH6,
RTC_GPIO4
VDET_2
11
I
GPIO35, ADC1_CH7,
RTC_GPIO5
32K_XP
12
I/O
GPIO32, ADC1_CH4,
RTC_GPIO9,
TOUCH9,
32K_XP (32.768 kHz 晶振输入)
32K_XN
13
I/O
GPIO33, ADC1_CH5,
RTC_GPIO8,
TOUCH8,
32K_XN (32.768 kHz 晶振输出)
GPIO25
14
I/O
GPIO25, ADC2_CH8,
RTC_GPIO6,
DAC_1,
EMAC_RXD0
GPIO26
15
I/O
GPIO26, ADC2_CH9,
RTC_GPIO7,
DAC_2,
EMAC_RXD1
GPIO27
16
I/O
GPIO27, ADC2_CH7,
RTC_GPIO17, TOUCH7,
EMAC_RX_DV
MTMS
17
I/O
GPIO14, ADC2_CH6,
RTC_GPIO16, TOUCH6,
EMAC_TXD2,
HSPICLK,
HS2_CLK,
MTDI
18
I/O
GPIO12, ADC2_CH5,
RTC_GPIO15, TOUCH5,
EMAC_TXD3,
HSPIQ,
HS2_DATA2, SD_DATA2,
MTDI
VDD3P3_RTC
19
P
MTCK
20
I/O
GPIO13, ADC2_CH4,
RTC_GPIO14, TOUCH4,
EMAC_RX_ER, HSPID,
HS2_DATA3, SD_DATA3,
MTCK
MTDO
21
I/O
GPIO15, ADC2_CH3,
RTC_GPIO13, TOUCH3,
EMAC_RXD3,
HS2_CMD,
MTDO
SD_CLK,
MTMS
RTC IO 电源输入 (2.3 V ∼ 3.6 V)
HSPICS0,
SD_CMD,
No.
类型
功能
GPIO2
22
I/O
GPIO2,
ADC2_CH2,
RTC_GPIO12, TOUCH2,
GPIO0
23
I/O
GPIO0,
ADC2_CH1,
RTC_GPIO11, TOUCH1,
EMAC_TX_CLK, CLK_OUT1,
GPIO4
24
I/O
GPIO4,
ADC2_CH0,
RTC_GPIO10, TOUCH0,
EMAC_TX_ER,
HSPIWP,
VDD_SDIO
25
I/O
GPIO16, HS1_DATA4,
U2RXD,
EMAC_CLK_OUT
VDD_SDIO
26
P
GPIO17
27
I/O
GPIO17, HS1_DATA5,
U2TXD,
EMAC_CLK_OUT_180
SD_DATA_2
28
I/O
GPIO9,
HS1_DATA2,
U1RXD,
SD_DATA2,
SPIHD
SD_DATA_3
29
I/O
GPIO10, HS1_DATA3,
U1TXD,
SD_DATA3,
SPIWP
SD_CMD
30
I/O
GPIO11, HS1_CMD,
U1RTS,
SD_CMD,
SPICS0
SD_CLK
31
I/O
GPIO6,
HS1_CLK,
U1CTS,
SD_CLK,
SPICLK
SD_DATA_0
32
I/O
GPIO7,
HS1_DATA0,
U2RTS,
SD_DATA0,
SPIQ
SD_DATA_1
33
I/O
GPIO8,
HS1_DATA1,
U2CTS,
SD_DATA1,
SPID
1.8 V 或 VDD3P3_RTC 电源输出
VDD3P3_CPU
9
反馈文档意见
GPIO16
ESP32 技术规格书 V3.4
GPIO5
34
I/O
GPIO5,
HS1_DATA6,
VSPICS0,
EMAC_RX_CLK
GPIO18
35
I/O
GPIO18, HS1_DATA7,
VSPICLK
GPIO23
36
I/O
GPIO23, HS1_STROBE, VSPID
VDD3P3_CPU
37
P
CPU IO 电源输入 (1.8 V ∼ 3.6 V)
GPIO19
38
I/O
GPIO19, U0CTS,
VSPIQ,
EMAC_TXD0
GPIO22
39
I/O
GPIO22, U0RTS,
VSPIWP,
EMAC_TXD1
U0RXD
40
I/O
GPIO3,
U0RXD,
CLK_OUT2
U0TXD
41
I/O
GPIO1,
U0TXD,
CLK_OUT3,
EMAC_RXD2
GPIO21
42
I/O
GPIO21,
VSPIHD,
EMAC_TX_EN
模拟
VDDA
43
P
模拟电源 (2.3 V ∼ 3.6 V)
XTAL_N
44
O
外部主晶振输出
XTAL_P
45
I
外部主晶振输入
VDDA
46
P
模拟电源 (2.3 V ∼ 3.6 V)
CAP2
47
I
并联 3 nF 电容和 20 kΩ 电阻到 CAP1
HSPIHD,
HS2_DATA0, SD_DATA0
HS2_DATA1, SD_DATA1
2. 管脚定义
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名称
No.
类型
功能
CAP1
48
I
串联 10 nF 电容到地
GND
49
P
接地
说明:
• ESP32-D2WD/ESP32-U4WDH 中的内置 flash 端口与芯片管脚对应关系是:CS# = GPIO16,IO1/DO = GPIO17,IO3/HOLD# = SD_CMD,CLK = SD_CLK,IO2/WP# =
SD_DATA_0,IO0/DI = SD_DATA_1。芯片的这几个管脚不建议用于其他功能。
• 通常情况下,除 ESP32-D2WD/ESP32-U4WDH 的其他 ESP32 芯片和外接 flash 的数据端口连接关系是:
SD_DATA0/SPIQ = IO1/DO,
SD_DATA1/SPID = IO0/DI,
SD_DATA2/SPIHD
= IO3/HOLD#,SD_DATA3/SPIWP = IO2/WP#。
• IO_MUX、Ethernet MAC、GIPO Matrix 请见附件管脚清单。
2. 管脚定义
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名称
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2. 管脚定义
2.3 电源管理
ESP32 的数字管脚可分为 3 种不同的电源域:
• VDD3P3_RTC
• VDD3P3_CPU
• VDD_SDIO
VDD3P3_RTC 同时是 RTC 和 CPU 的输入电源。VDD3P3_CPU 是 CPU 的输入电源。VDD_SDIO 与一个内置
LDO 的输出相连,该内置 LDO 的输入是 VDD3P3_RTC。当 VDD_SDIO 与 VDD3P3_RTC 连接在相同的电源上,
内置 LDO 会自动关闭。ESP32 的数字电源管理示意图如下所示:
VDD3P3_RTC
1.8 V
LDO
LDO
1.1 V
VDD3P3_CPU
LDO
1.1 V
VDD_SDIO
3.3 V/1.8 V
SDIO
RTC
CPU
Domain
Domain
Domain
图 4: ESP32 数字电源管理
内置 LDO 可被配置成 1.8 V 或与 VDD3P3_RTC 相同的电压。在 Deep-sleep 模式下,为了使 flash 电流降到最
低, 可以通过软件关闭内置 LDO。
关于 CHIP_PU 的说明:
• 下图为 ESP32 上电、复位时序图。各参数说明如表 2 所示。
t0
t1
VDD3P3_RTC Min
VDD
VIL_nRST
CHIP_PU
图 5: ESP32 上电、复位时序图
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2. 管脚定义
表 2: ESP32 上电、复位时序图参数说明
参数
说明
最小值
单位
t0
CHIP_PU 管脚上电晚于系统电源 3.3 V 上电的延时时间
50
µs
t1
CHIP_PU 电平低于 VIL_nRST (其值可在表 13 直流电气特性中查看)的时间
50
µs
• 在实际应用中,如果需要快速反复开关 VDD33,且 VDD33 外围电路上有大电容,且 CHIP_PU 与 VDD33
相连,在先关后开的动作中,CHIP_PU 电平降到 0 的过程会非常缓慢,在下一次重新上电时,CHIP_PU
还来不及降到足够低的电平,从而导致不能充分复位芯片。
此时需要额外的放电电路来加速 VDD33 上大电容的放电。放电电路图请见《ESP32-WROOM-32 技术规
格书》 中 ESP32-WROOM-32 外围原理图。
• 当使用电池给 ESP32 系列芯片和模组供电时,为避免电池电压过低导致芯片进入异常状态不能正常启
动,一般推荐外接 Power Supply Supervisor。建议检测到供给 ESP32 的电压低于 2.3 V 时将 ESP32 的
CHIP_PU 脚拉低。复位电路请见《ESP32-WROOM-32 技术规格书》中 ESP32-WROOM-32 外围原理图。
关于电源电压的说明:
• ESP32 工作电压范围为 2.3 V ~ 3.6 V;使用单电源供电时,建议电源电压为 3.3 V,输出电流需要达到 500
mA 及以上。
• 当使用 VDD_SDIO 的 1.8 V 模式给 flash/PSRAM 等外设供电时,需要在 VDD_SDIO 上接个对地 2 kohm
的电阻,参考《ESP32-WROVER 技术规格书》 中原理图。
• 在使用这些数字电源为外设供电的使用场景中,比如 3.3 V flash,电源电压还应满足外设的使用要求。
2.4 Strapping 管脚
芯片共有 5 个 Strapping 管脚。
• MTDI
• GPIO0
• GPIO2
• MTDO
• GPIO5
软件可以读取寄存器“GPIO_STRAPPING”中这 5 个管脚 strapping 的值。
在芯片的系统复位(上电复位、RTC 看门狗复位、欠压复位)放开的过程中,Strapping 管脚对电平采样并存储
到锁存器中,锁存为“0”或“1”
,并一直保持到芯片掉电或关闭。
每一个 Strapping 管脚都会连接内部上拉/下拉。如果一个 Strapping 管脚没有外部连接或者连接的外部线路处
于高阻抗状态,内部弱上拉/下拉将决定 Strapping 管脚输入电平的默认值。
为改变 Strapping 的值,用户可以应用外部下拉/上拉电阻,或者应用主机 MCU 的 GPIO 控制芯片上电复位放开
时的 Strapping 管脚电平。
复位放开后,Strapping 管脚和普通管脚功能相同。
配置 Strapping 管脚的详细启动模式请参阅表 3 。
表 3: Strapping 管脚
内置 LDO (VDD_SDIO) 电压
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2. 管脚定义
管脚
默认
3.3 V
1.8 V
MTDI
下拉
0
1
系统启动模式
管脚
默认
SPI 启动模式
下载启动模式
GPIO0
上拉
1
0
GPIO2
下拉
无关项
0
系统启动过程中,控制 U0TXD 打印
管脚
默认
U0TXD 正常打印
U0TXD 上电不打印
MTDO
上拉
1
0
SDIO 从机信号输入输出时序
下降沿采样
下降沿采样
上升沿采样
上升沿采样
下降沿输出
上升沿输出
下降沿输出
上升沿输出
管脚
默认
MTDO
上拉
0
0
1
1
GPIO5
上拉
0
1
0
1
说明:
• 固件可以通过配置寄存器,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。
• 带有内置 flash 的芯片型号需要注意上电时的 MTDI 电平,比如 ESP32-D2WD 的内置 flash 的工作电压是 1.8 V,
上电时需要将 MTDI 拉高;ESP32-D4WDH 的内置 flash 的工作电压是 3.3 V,上电时需要将 MTDI 拉低。
图 6 显示了 CHIP_PU 上电前和上电后 Strapping 管脚的的建立时间和保持时间。各参数说明如表 4 所示。
t0
CHIP_PU
t1
VIL_nRST
VIH
Strapping pin
图 6: Strapping 管脚的的建立时间和保持时间
表 4: Strapping 管脚的的建立时间和保持时间的参数说明
参数
说明
最小值
单位
t0
CHIP_PU 上电前的建立时间
0
ms
t1
CHIP_PU 上电后的保持时间
1
ms
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3. 功能描述
3. 功能描述
本章描述 ESP32 的具体功能。
3.1 CPU 和存储
3.1.1 CPU
ESP32 搭载低功耗 Xtensa® LX6 32-bit 单/双核处理器,具有以下特性:
• 7 级流水线架构,支持高达 240 MHz 的时钟频率(除 ESP32-S0WD ,ESP32-D2WD 和 ESP32-U4WDH
为 160 MHz)
• 16-bit/24-bit 指令集提供高代码密度
• 支持浮点单元 (FPU)
• 支持 DSP 指令,例如 32-bit 乘法器、32-bit 除法器和 40-bit 累加乘法器 (MAC)
• 支持来自约 70 个中断源的 32 个中断向量
单/双核处理器接口包括:
• Xtensa RAM/ROM 指令和数据接口
• 用于快速访问外部寄存器的 Xtensa 本地存储接口
• 具有内外中断源的中断接口
• 用于调试的 JTAG 接口
3.1.2 片上存储
ESP32 片上存储包括:
• 448 KB 的 ROM,用于程序启动和内核功能调用
• 用于数据和指令存储的 520 KB 片上 SRAM
• RTC 快速存储器,为 8 KB 的 SRAM,可以在 Deep-sleep 模式下 RTC 启动时用于数据存储以及被主 CPU
访问
• RTC 慢速存储器,为 8 KB 的 SRAM,可以在 Deep-sleep 模式下被协处理器访问
• 1 Kbit 的 eFuse,其中 256 bit 为系统专用(MAC 地址和芯片设置); 其余 768 bit 保留给用户程序, 这些程
序包括 flash 加密和芯片 ID
• 嵌入式 flash
说明:
ESP32 芯片是否有嵌入式 flash,以及嵌入式 flash 的大小与芯片型号有关。详见章节产品型号和订购信息 。
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3. 功能描述
3.1.3 外部 Flash 和 SRAM
ESP32 支持多个外部 QSPI flash 和静态随机存储器 (SRAM)。详情可参考《ESP32 技术参考手册》中的 SPI 章
节。ESP32 还支持基于 AES 的硬件加解密功能,从而保护开发者 flash 中的程序和数据。
ESP32 可通过高速缓存访问外部 QSPI flash 和 SRAM:
• 外部 flash 可以同时映射到 CPU 指令和只读数据空间。外部 flash 最大可支持 16 MB。
– 当映射到 CPU 指令空间时,一次最多可映射 11 MB + 248 KB。如果一次映射超过 3 MB + 248 KB,
则 cache 性能可能由于 CPU 的推测性读取而降低。
– 当映射到只读数据空间时,一次最多可以映射 4 MB。支持 8-bit、16-bit 和 32-bit 读取。
• 外部 SRAM 可映射到 CPU 数据空间。外部 SRAM 最大可支持 8 MB。一次最多可映射 4 MB。支持 8-bit、
16-bit 和 32-bit 访问。
说明:
芯片启动完成后,软件可以自定义外部 SRAM 或 flash 到 CPU 地址空间的映射。
3.1.4 存储器映射
ESP32 的地址映射结构如图 7 所示。ESP32 存储器和外设地址映射如表 5 所示。
图 7: 地址映射结构
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3. 功能描述
表 5: 存储器和外设地址映射
种类
片上存储器
目标
开始地址
结束地址
大小
内部 ROM 0
0x4000_0000
0x4005_FFFF
384 KB
内部 ROM 1
0x3FF9_0000
0x3FF9_FFFF
64 KB
内部 SRAM 0
0x4007_0000
0x4009_FFFF
192 KB
0x3FFE_0000
0x3FFF_FFFF
0x400A_0000
0x400B_FFFF
0x3FFA_E000
0x3FFD_FFFF
0x3FF8_0000
0x3FF8_1FFF
0x400C_0000
0x400C_1FFF
0x5000_0000
0x5000_1FFF
8 KB
0x3F40_0000
0x3F7F_FFFF
4 MB
0x400C_2000
0x40BF_FFFF
11 MB+248 KB
片外 RAM
0x3F80_0000
0x3FBF_FFFF
4 MB
DPort 寄存器
0x3FF0_0000
0x3FF0_0FFF
4 KB
AES 加速器
0x3FF0_1000
0x3FF0_1FFF
4 KB
RSA 加速器
0x3FF0_2000
0x3FF0_2FFF
4 KB
SHA 加速器
0x3FF0_3000
0x3FF0_3FFF
4 KB
安全启动
0x3FF0_4000
0x3FF0_4FFF
4 KB
Cache MMU Table
0x3FF1_0000
0x3FF1_3FFF
16 KB
PID 控制器
0x3FF1_F000
0x3FF1_FFFF
4 KB
UART0
0x3FF4_0000
0x3FF4_0FFF
4 KB
SPI1
0x3FF4_2000
0x3FF4_2FFF
4 KB
SPI0
0x3FF4_3000
0x3FF4_3FFF
4 KB
GPIO
0x3FF4_4000
0x3FF4_4FFF
4 KB
RTC
0x3FF4_8000
0x3FF4_8FFF
4 KB
IO MUX
0x3FF4_9000
0x3FF4_9FFF
4 KB
SDIO Slave
0x3FF4_B000
0x3FF4_BFFF
4 KB
UDMA1
0x3FF4_C000
0x3FF4_CFFF
4 KB
I2S0
0x3FF4_F000
0x3FF4_FFFF
4 KB
UART1
0x3FF5_0000
0x3FF5_0FFF
4 KB
I2C0
0x3FF5_3000
0x3FF5_3FFF
4 KB
UDMA0
0x3FF5_4000
0x3FF5_4FFF
4 KB
SDIO Slave
0x3FF5_5000
0x3FF5_5FFF
4 KB
RMT
0x3FF5_6000
0x3FF5_6FFF
4 KB
PCNT
0x3FF5_7000
0x3FF5_7FFF
4 KB
SDIO Slave
0x3FF5_8000
0x3FF5_8FFF
4 KB
LED PWM
0x3FF5_9000
0x3FF5_9FFF
4 KB
eFuse 控制器
0x3FF5_A000
0x3FF5_AFFF
4 KB
Flash 加密
0x3FF5_B000
0x3FF5_BFFF
4 KB
PWM0
0x3FF5_E000
0x3FF5_EFFF
4 KB
TIMG0
0x3FF5_F000
0x3FF5_FFFF
4 KB
TIMG1
0x3FF6_0000
0x3FF6_0FFF
4 KB
内部 SRAM 1
内部 SRAM 2
RTC 快速存储器
RTC 慢速存储器
片外存储器
外设
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外部 flash
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128 KB
200 KB
8 KB
ESP32 技术规格书 V3.4
3. 功能描述
种类
外设
目标
开始地址
结束地址
大小
SPI2
0x3FF6_4000
0x3FF6_4FFF
4 KB
SPI3
0x3FF6_5000
0x3FF6_5FFF
4 KB
SYSCON
0x3FF6_6000
0x3FF6_6FFF
4 KB
I2C1
0x3FF6_7000
0x3FF6_7FFF
4 KB
SDMMC
0x3FF6_8000
0x3FF6_8FFF
4 KB
EMAC
0x3FF6_9000
0x3FF6_AFFF
8 KB
PWM1
0x3FF6_C000
0x3FF6_CFFF
4 KB
I2S1
0x3FF6_D000
0x3FF6_DFFF
4 KB
UART2
0x3FF6_E000
0x3FF6_EFFF
4 KB
PWM2
0x3FF6_F000
0x3FF6_FFFF
4 KB
PWM3
0x3FF7_0000
0x3FF7_0FFF
4 KB
RNG
0x3FF7_5000
0x3FF7_5FFF
4 KB
3.2 定时器和看门狗
3.2.1 64-bit 通用定时器
芯片内置 4 个 64-bit 通用定时器,具有 16-bit 分频器和 64-bit 可自动重载的向上/向下计时器。
定时器特性:
• 16-bit 时钟分频器,分频系数为 2 至 65536
• 64-bit 计时器
• 计时器方向可配置:递增或递减
• 软件控制计数暂停和继续
• 定时器超时自动重载
• 软件控制的即时重载
• 电平触发中断和边沿触发中断
3.2.2 看门狗定时器
芯片中有 3 个看门狗定时器:2 个定时器模块中各有 1 个(称作主看门狗定时器,即 MWDT)
,RTC 模块中也有
1 个(称作 RTC 看门狗定时器,即 RWDT)
。意外的软件或硬件问题会导致应用程序工作失常,而看门狗定时器
可以帮助系统从中恢复。看门狗定时器有 4 个阶段。如果当前阶段超过预定时间,但没有喂狗或关闭看门狗定
时器,可能引发以下 3 到 4 种动作中的 1 种。这些动作是: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,将复位包括 RTC 在内的整个芯片。每个阶段的超时时间长度均可单独设置。
在 flash 启动期间,RWDT 和第一个 MWDT 会自动开启,以便检测和修复启动问题。
看门狗具有以下特性:
• 4 个阶段,每一阶段都可被单独配置或关闭
• 各阶段时间段可被编程
• 如阶段超时,会采取 3 到 4 种可能动作中的 1 种(中断、CPU 复位、内核复位和系统复位)
• 32-bit 超时计数器
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ESP32 技术规格书 V3.4
3. 功能描述
• 写保护,防止 RWDT 和 MWDT 配置被误写
• SPI flash 启动保护;如果在预定时间内,来自 SPI flash 的启动过程没有完成,看门狗会重启整个系统。
3.3 系统时钟
3.3.1 CPU 时钟
一旦重启,外置主晶振时钟源会被选为默认的 CPU 时钟。这个外置晶振也会与 PLL 连接产生一个高频时钟(通
常为 160 MHz)。
另外,ESP32 内置了一个 8 MHz 的振荡器。应用程序可以在外置主晶振、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。
3.3.2 RTC 时钟
RTC 时钟有 5 种可能的时钟源:
• 外置低速 (32 kHz) 晶振时钟
• 外置主晶振的 4 分频时钟
• 内置 RC 振荡器(通常为 150 kHz,频率可调节)
• 内置 8 MHz 振荡器时钟
• 内置 31.25 kHz 时钟(由内置 8 MHz 振荡器时钟经 256 分频生成)
当芯片处于正常功耗模式且需要更快速的 CPU 访问时,应用程序可选择外置主晶振的 4 分频时钟或者内置 8
MHz 振荡器时钟。当芯片在低功耗模式下运行时,应用程序可选择外部低速 (32 kHz) 晶振时钟、内置 RC 振荡
器时钟或内置 31.25 kHz 时钟。
3.3.3 音频 PLL 时钟
音频时钟由超低噪声 fractional-N PLL 生成。更多信息请参考《ESP32 技术参考手册》。
3.4 射频
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
3.4.1 2.4 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,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。
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ESP32 技术规格书 V3.4
3. 功能描述
3.4.2 2.4 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,使得 802.11b 无线传输功率可达 +20.5 dBm,802.11n
无线传输功率可达 +18 dBm。
为了抵消射频接收器的瑕疵,芯片还另增了校准措施,例如:
• 载波泄露消除
• I/Q 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的测试时间,不再需要测试设备。
3.4.3 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。
时钟生成器含有内置校准电路和自测电路。运用拥有自主知识产权的校准算法,正交时钟相噪特性在片上经过
算法优化处理(该算法拥有自主知识产权)
,以确保接收器和发射器达到最佳性能。
3.5 Wi-Fi
芯片支持 TCP/IP 协议,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。支持通过最小化主机交互来优化有效工作时长,以实现功耗管理。
3.5.1 Wi-Fi 射频和基带
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 (RX)
• 802.11n 0.4 µs 保护间隔
• 数据率高达 150 Mbps
• 接收 STBC 2×1
• 发射功率高达 20.5 dBm
• 可调节的发射功率
• 天线分集
芯片支持带有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,用来选择最
合适的天线以减少信道衰减的影响。
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3. 功能描述
3.5.2 Wi-Fi MAC
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,立即块回复 (Immediate Block ACK)
• 重组 (Defragmentation)
• TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU
• TXOP
• 无线多媒体 (WMM)
• CCMP(CBC-MAC,计数器模式)
、TKIP (MIC,RC4)、WAPI (SMS4)、WEP (RC4) 和 CRC
• 自动 Beacon 监测(硬件 TSF)
3.6 蓝牙
芯片集成了蓝牙链路控制器和蓝牙基带,支持基带协议和其他底层链路协议,例如调制/解调、包处理、比特流
处理和跳频等。
3.6.1 蓝牙射频和基带
芯片蓝牙射频和基带支持以下特性:
• Class-1、Class-2 和 Class-3 发射输出功率,动态控制范围高达 24 dB
• π/4 DQPSK 和 8 DPSK 调制
• NZIF 接收器灵敏度高,动态范围超过 94 dBm
• 无需外部 PA 即可支持 Class-1 操作
• 内置 SRAM 支持全速数据传送、混合语音和数据以及完整的微微网 (Piconet) 运行
• 用于前向纠错、包头错误控制、接入码检查、CRC、解调、加密比特流生成、白化和发送脉冲成形的逻辑
电路
• ACL、SCO、eSCO 和 AFH
• PCM 接口中的 A-law、µ-law 和 CVSD 数字音频编解码
• SBC 音频编解码
• 低功耗应用的电源管理
• 带有 128-bit AES 的 SMP
3.6.2 蓝牙接口
• 提供 UART HCI 接口,速度高达 4 Mbps
• 提供 SDIO/SPI HCI 接口
• 提供 PCM/I²S 音频接口
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ESP32 技术规格书 V3.4
3. 功能描述
3.6.3 蓝牙协议栈
芯片的蓝牙协议栈支持蓝牙 v4.2 BR/EDR 和 Bluetooth LE 标准。
3.6.4 蓝牙链路控制器
链路控制器主要可实现 3 种操作:Standby、Connection 和 Sniff。可实现多路连接以及查询、寻呼和安全简易配
对 (SSP) 等操作,因此能够组建微微网 (Piconet) 和散射网 (Scatternet)。以下为链路控制器的主要特性:
• 传统蓝牙
– 设备发现(查询和查询扫描)
– 建立连接(寻呼和寻呼扫描)
– 多连接
– 支持异步数据收发
– 同步连接 (SCO/eSCO)
– 主从切换
– 自适应跳频 (AFH) 和信道选择
– 加密广播
– 授权和加密
– 安全简易配对 (SSP)
– 多点连接和散射网管理
– Sniff(呼吸)模式
– 非连接的从模式广播(收发)
– 增强型功率控制
– Ping
• 低功耗蓝牙
– 广播
– 扫描
– 支持同时广播和扫描
– 多连接
– 异步数据收发
– 自适应跳频和信道选择
– 连接参数更新
– 支持扩展的数据包长度
– 链路层加密
– LE Ping
3.7 RTC 和低功耗管理
ESP32 采用了先进的电源管理技术,可以在不同的功耗模式之间切换。
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3. 功能描述
• 功耗模式
– Active 模式: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,时钟可被配置。Wi-Fi/蓝牙基带和射频关闭。
– Light-sleep 模式:CPU 暂停运行。RTC 存储器和外设以及 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。
– 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
和蓝牙连接数据存储在 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 内存恢复电源被切断。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,详情请见下表。
表 6: 不同功耗模式下的功耗
功耗模式
描述
功耗
Wi-Fi Tx packet
Active(射频工作)
详见表 15
Wi-Fi/BT Tx packet
Wi-Fi/BT Rx 和侦听
240 MHz
Modem-sleep
CPU 处于工作状态
160 MHz
*
*
正常速度:80 MHz
Light-sleep
Deep-sleep
Hibernation
关闭
双核芯片
30 mA ~ 68 mA
单核芯片
N/A
双核芯片
27 mA ~ 44 mA
单核芯片
27 mA ~ 34 mA
双核芯片
20 mA ~ 31 mA
单核芯片
20 mA ~ 25 mA
-
0.8 mA
ULP 协处理器处于工作状态
150 µA
超低功耗传感器监测方式
100 µA @1% duty
RTC 定时器 + RTC 存储器
10 µA
仅有 RTC 定时器处于工作状态
5 µA
CHIP_PU 脚拉低,芯片处于关闭状态
1 µA
说明:
• * ESP32 系列芯片中,ESP32-D0WD-V3,ESP32-D0WDQ6-V3,ESP32-D0WD 和 ESP32-D0WDQ6 的 CPU 最
大频率为 240 MHz;ESP32-D2WD,ESP32-S0WD 和 ESP32-U4WDH 的 CPU 最大频率为 160 MHz。
• 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 协处理器和传感器周期性工作,ADC 以 1% 占空比工作,系统功
耗典型值为 100 µA。
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4. 外设接口和传感器
4. 外设接口和传感器
4.1 外设和传感器描述
4.1.1 通用输入/输出接口 (GPIO)
ESP32 共有 34 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,包括如下几类 GPIO:
只有数字功能的 GPIO、带模拟功能的 GPIO、带电容触摸功能的 GPIO 等。带模拟功能的 GPIO 和带电容触摸
功能的 GPIO 可以被配置为数字 GPIO。
大部分带数字功能的 GPIO 都可以被配置为内部上拉/下拉,或者被设置为高阻。当被配置为输入时,可通过读
取寄存器获取输入值。输入管脚也可以被设置为通过边缘触发或电平触发来产生 CPU 中断。大部分数字 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
SDIO、UART、SPI 等(更多信息请参考附录 IO_MUX)
。当芯片低功耗运行时,GPIO 可被设定为保持状态。
4.1.2 模/数转换器 (ADC)
ESP32 集成了 12-bit SAR ADC,共支持 18 个模拟通道输入。为了实现更低功耗,ESP32 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。
通过适当的设置,最多可配置 18 个管脚的 ADC,用于电压模数转换。
表 7 描述了 ADC 特性:
表 7: ADC 特性
参数
描述
最小值
最大值
单位
–7
7
LSB
–12
12
LSB
RTC 控制器
-
200
ksps
DIG 控制器
-
2
DNL(差分非线性) RTC 控制器;ADC 外接 100 nF 电容;
INL(积分非线性)
输入为 DC 信号;常温 25 °C;Wi-Fi&BT 关闭
采样速度
Msps
说明:
• Atten=3 时,测量值大于 3000(电压值约为 2450 mV)之后,精度会比上表所述低。
• 使用过滤器多次采样或计算平均值可以获得更好的 DNL 结果。
• VDD3P3_RTC 电源域的 GPIO 管脚输入电压范围请严格遵守表 13 直流电气特性规范,否则会引入 ADC
测量误差,且影响芯片正常工作。
默认情况下,芯片之间的测量差异会有 ±6%。ESP-IDF 提供了对 ADC1 的多种校准方法。使用 eFuse Vref 参考
值校准后的结果如表 8 所示。用户如需要更高的精度可选用其他方法自行校准。
表 8: ADC 校准结果
参数
总误差
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描述
最小值
最大值
Atten=0, 有效测量范围 100 ∼ 950 mV
–23
23
mV
Atten=1, 有效测量范围 100 ∼ 1250 mV
–30
30
mV
Atten=2, 有效测量范围 150 ∼ 1750 mV
–40
40
mV
Atten=3, 有效测量范围 150 ∼ 2450 mV
–60
60
mV
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单位
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4. 外设接口和传感器
4.1.3 霍尔传感器
ESP32 集成的霍尔传感器是基于空穴 (N-carrier) 电阻设计的。当芯片置于电磁场中时,霍尔传感器会在电阻上
横向产生一个小电压,这个小电压可由 ADC 直接测量。
4.1.4 数/模转换器 (DAC)
ESP32 有 2 个 8-bit 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。这 2 个 DAC 可以作为参考电压使用。
4.1.5 触摸传感器
ESP32 提供了多达 10 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
种设计的低噪声特性和电路的高灵敏度支持使用相对较小的触摸板。也可以使用触摸板阵列以探测更大区域或
更多点。表 9 列出了 10 个电容式传感 GPIO。
表 9: ESP32 上的电容式传感 GPIO
电容式传感信号名称
管脚名称
T0
GPIO4
T1
GPIO0
T2
GPIO2
T3
MTDO
T4
MTCK
T5
MTDI
T6
MTMS
T7
GPIO27
T8
32K_XN
T9
32K_XP
4.1.6 超低功耗协处理器 (ULP)
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 模式下访问外设、内置定时器和内置传感器。在 CPU 需要由
外部事件、定时器或者这些事件的组合来唤醒的应用中,可用于保持最低的功耗。
4.1.7 以太网 MAC 接口
ESP32 为以太网通信提供了一个符合 IEEE-802.3-2008 标准的媒体访问控制器 (MAC) 接口。ESP32 需要一个外
部物理层接口芯片 (PHY) 来连接实体 LAN 总线(双绞线、光纤等)
。物理层接口芯片通过 17 个 MII 信号或 9 个
RMII 信号与 ESP32 连接。以太网 MAC 接口 (EMAC) 支持以下特性:
• 10 Mbps 和 100 Mbps 的速率
• 专用的 DMA 控制器实现以太网 MAC 接口与专用 SRAM 之间的高速传输
• 带标记的 MAC 帧(支持 VLAN)
• 半双工 (CSMA/CD) 和全双工操作
• MAC 控制子层(控制帧)
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4. 外设接口和传感器
• 32-bit CRC 自动生成和消除
• 用于单播和组播地址(广播和组地址)的多种地址过滤模式
• 记录每个收发帧的 32-bit 状态码
• 内部 FIFO 用于缓存发射和接收帧。发送 FIFO 和接收 FIFO 均为 512 字 (32-bit)
• 符合 IEEE 1588 2008 (PTP V2) 标准的硬件 PTP(精确时间协议)
• 25 MHz/50 MHz 的时钟输出
4.1.8 SD/SDIO/MMC 主机控制器
ESP32 集成一个 SD/SDIO/MMC 主机控制器,支持:
• SD 卡 3.0 和 3.01 版本
• SDIO 3.0 版本
• CE-ATA 1.1 版本
• 多媒体卡(MMC 4.41 版本、eMMC 4.5 版本和 4.51 版本)
控制器实现了高达 80 MHz 的时钟输出,并且支持 3 种数据总线模式:1 bit、4 bit 和 8 bit。在 4-bit 数据总线模
式中,可以支持 2 个 SD/SDIO/MMC4.41 卡,还支持 1 个以 1.8 V 电压工作的 SD 卡。
4.1.9 SDIO/SPI 从机控制器
ESP32 集成了符合工业标准 SDIO 2.0 规格的 SD 设备接口,并允许主机控制器使用 SDIO 总线协议访问 SoC 设
备。ESP32 用作 SDIO 总线上的从机。主机可以直接访问 SDIO 接口的寄存器并通过使用 DMA 引擎访问设备中
的共享内存,从而不需要处理器内核即可使性能最优化。
SDIO/SPI 从机控制器具有以下特性:
• 时钟范围为 0 至 50 MHz,支持 SPI、1-bit SDIO 和 4-bit SDIO 的传输模式
• 采样和驱动的时钟边沿可配置
• 主机可直接访问的专用寄存器
• 可中断主机,启动数据传输
• 支持自动填充 SDIO 总线上的发送数据,同样支持自动丢弃 SDIO 总线上的填充数据
• 字节块大小可达 512 字节
• 主机与从机间有中断向量可以相互中断对方
• 用于数据传输的 DMA
4.1.10 通用异步收发器 (UART)
ESP32 有 3 个 UART 接口,即 UART0、UART1 和 UART2,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)
。3 个接口均可被
DMA 访问或者 CPU 直接访问。
4.1.11 I²C 接口
ESP32 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:
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4. 外设接口和传感器
• 标准模式 (100 Kbit/s)
• 高速模式 (400 Kbit/s)
• 速度最高可达 5 MHz,但受制于 SDA 上拉强度
• 7-bit/10-bit 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。
4.1.12 I²S 接口
ESP32 有 2 个标准 I²S 接口。这 2 个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 8/16/32/48/64-bit 的输入输出通道,支持频率从 10 kHz 到 40 MHz 的 BCK 时钟。当 1 个或 2 个 I²S 接口
被配置为主机模式时,主机时钟可以输出到外部 DAC/CODEC。
2 个 I²S 接口都有专用的 DMA 控制器。支持 PDM 和 BT PCM 接口。
4.1.13 红外遥控器
红外遥控器支持 8 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。8 个通道
共用 1 个 512 x 32-bit 的存储模块来存放收发的波形。
4.1.14 脉冲计数器
脉冲计数器通过 7 种模式捕捉脉冲并对脉冲边沿计数。内部有 8 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。当计数器达到了设定的阈值,就会产生 1 个中断。
4.1.15 脉冲宽度调制 (PWM)
PWM 控制器可以用于驱动数字马达和智能灯。该控制器包含 PWM 定时器、PWM 执行器和 1 个专用的捕捉子
模组。定时器可以同步定时,也可以独立运行。每个 PWM 执行器为 1 个 PWM 通道生成波形。专用的捕捉子模
组可以精确捕捉外部定时事件。
4.1.16 LED PWM
LED PWM 控制器可以生成 16 路独立的数字波形,波形的周期和占空比可配置。
16 路信号在 80 MHz APB 总线时钟下工作,其中 8 路信号还可以选择使用芯片内置的 8 MHz 振荡器时钟,可
在 Light-sleep 模式下工作。每路信号可选择 1 个 20-bit 定时器,定时器的计数范围可配置,在输出信号周期为
1 ms 时,占空比的精确度可以高达 16 bit。
通过软件可以实时改变占空比。另外,每路 LED PWM 支持自动步进式地增加或减少占空比,可以用于 LED RGB
彩色梯度发生器。
4.1.17 串行外设接口 (SPI)
ESP32 共有 3 组 SPI(SPI、HSPI 和 VSPI)接口,可以在主机或从机模式,在 1-line 全双工或 1/2/4-line 半双工
通信模式下工作,作为通用 SPI 支持以下特性:
• 4 种模式的 SPI 传输格式,模式取决于 SPI 时钟的极性 (CPOL) 和相位 (CPHA)
• 最高支持到 80 MHz(实际可支持频率还受限于所用 pad、PCB 走线、外接器件规格等)
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4. 外设接口和传感器
• 最高支持 64 byte 的 FIFO
所有 SPI 接口都可以连接外部 flash/SRAM 和 LCD。每一个 SPI 控制器都可连接到 DMA 通道。
4.1.18 硬件加速器
ESP32 配备硬件加速器,支持一些通用加密算法,比如 AES (FIPS PUB 197)、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。硬件加速器支持的 RSA、ECC、大数乘法和大数模乘运算最
大长度可达 4096 bit。
硬件加速器极大提高了运算速度,显著减小了软件的复杂度。硬件加速器还支持对 flash 的加密与动态解密,确
保 flash 中的代码不被窃取。
4.2 外设管脚分配
表 10: 外设和传感器表
接口
ADC
DAC
触摸传感器
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信号
管脚
功能
ADC1_CH0
SENSOR_VP
ADC1_CH1
SENSOR_CAPP
ADC1_CH2
SENSOR_CAPN
ADC1_CH3
SENSOR_VN
ADC1_CH4
32K_XP
ADC1_CH5
32K_XN
ADC1_CH6
VDET_1
ADC1_CH7
VDET_2
ADC2_CH0
GPIO4
ADC2_CH1
GPIO0
ADC2_CH2
GPIO2
ADC2_CH3
MTDO
ADC2_CH4
MTCK
ADC2_CH5
MTDI
ADC2_CH6
MTMS
ADC2_CH7
GPIO27
ADC2_CH8
GPIO25
ADC2_CH9
GPIO26
DAC_1
GPIO25
DAC_2
GPIO26
TOUCH0
GPIO4
TOUCH1
GPIO0
TOUCH2
GPIO2
TOUCH3
MTDO
TOUCH4
MTCK
TOUCH5
MTDI
TOUCH6
MTMS
TOUCH7
GPIO27
TOUCH8
32K_XN
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2 个 12-bit SAR ADC
2 个 8-bit DAC
电容式触摸传感器
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4. 外设接口和传感器
接口
信号
管脚
TOUCH9
32K_XP
MTDI
MTDI
MTCK
MTCK
MTMS
MTMS
MTDO
MTDO
HS2_CLK
MTMS
HS2_CMD
MTDO
SD/SDIO/MMC 主机
HS2_DATA0
GPIO2
控制器
HS2_DATA1
GPIO4
HS2_DATA2
MTDI
HS2_DATA3
MTCK
JTAG
功能
软件调试 JTAG
支持 V3.01 标准 SD 内存卡
PWM0_OUT0~2
PWM1_OUT_IN0~2
16-bit 计时器的 3 路通道可产生 PWM 波
PWM0_FLT_IN0~2
电机 PWM
PWM1_FLT_IN0~2
任意 GPIO 管脚
形,每路包括 1 对输出信号、3 个故障检
PWM0_CAP_IN0~2
测信号、3 个事件捕捉信号,及 3 个同步
PWM1_CAP_IN0~2
信号。
PWM0_SYNC_IN0~2
PWM1_SYNC_IN0~2
SDIO/SPI 从机控制器
SD_CLK
MTMS
SD_CMD
MTDO
SD_DATA0
GPIO2
SD_DATA1
GPIO4
SD_DATA2
MTDI
SD_DATA3
MTCK
SDIO 接口,符合 SDIO V2.0 卡行业标准。
U0RXD_in
U0CTS_in
U0DSR_in
U0TXD_out
U0RTS_out
U0DTR_out
UART
U1RXD_in
任意 GPIO 管脚
2 部 UART 设备,支持硬件流控制和 DMA
任意 GPIO 管脚
2 部 I²C 设备,支持主机或从机模式
U1CTS_in
U1TXD_out
U1RTS_out
U2RXD_in
U2CTS_in
U2TXD_out
U2RTS_out
I2CEXT0_SCL_in
I2CEXT0_SDA_in
I2CEXT1_SCL_in
I²C
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I2CEXT1_SDA_in
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4. 外设接口和传感器
接口
信号
管脚
功能
I2CEXT0_SCL_out
I2CEXT0_SDA_out
I2CEXT1_SCL_out
I2CEXT1_SDA_out
LED PWM
ledc_hs_sig_out0~7
ledc_ls_sig_out0~7
任意 GPIO 管脚
16 路独立通道;采用 @80 MHz 时钟/RTC
时钟。占空比精确度:16-bit。
I2S0I_DATA_in0~15
I2S0O_BCK_in
I2S0O_WS_in
I2S0I_BCK_in
I2S0I_WS_in
I2S0I_H_SYNC
I2S0I_V_SYNC
I2S0I_H_ENABLE
I2S0O_BCK_out
I2S0O_WS_out
I2S0I_BCK_out
I2S
I2S0I_WS_out
用于串行立体声数据的输入输出,并行
I2S0O_DATA_out0~23 任意 GPIO 管脚
LCD 数据的输出,camera 并行数据的输
I2S1I_DATA_in0~15
入。
I2S1O_BCK_in
I2S1O_WS_in
I2S1I_BCK_in
I2S1I_WS_in
I2S1I_H_SYNC
I2S1I_V_SYNC
I2S1I_H_ENABLE
I2S1O_BCK_out
I2S1O_WS_out
I2S1I_BCK_out
I2S1I_WS_out
I2S1O_DATA_out0~23
红外遥控器
RMT_SIG_IN0~7
RMT_SIG_OUT0~7
任意 GPIO 管脚
8 路 IR 收发器,支持不同波形标准。
HSPIQ_in/_out
HSPID_in/_out
通用 SPI
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HSPICLK_in/_out
Standard SPI 接口包括时钟、片选、MOSI
HSPI_CS0_in/_out
和 MISO。这些接口可连接至 LCD 等外设
HSPI_CS1_out
设备,支持以下功能:
HSPI_CS2_out
任意 GPIO 管脚
• 主机和从机模式;
VSPIQ_in/_out
• 4 种模式的 SPI 传输格式;
VSPID_in/_out
• 可配置 SPI 频率;
VSPICLK_in/_out
• 高达 64 字节 FIFO 和 DMA。
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4. 外设接口和传感器
接口
信号
管脚
功能
VSPI_CS0_in/_out
VSPI_CS1_out
VSPI_CS2_out
并行 QSPI
EMAC
SPIHD
SD_DATA_2
SPIWP
SD_DATA_3
SPICS0
SD_CMD
SPICLK
SD_CLK
SPIQ
SD_DATA_0
SPID
SD_DATA_1
HSPICLK
MTMS
HSPICS0
MTDO
HSPIQ
MTDI
HSPID
MTCK
HSPIHD
GPIO4
HSPIWP
GPIO2
VSPICLK
GPIO18
VSPICS0
GPIO5
VSPIQ
GPIO19
VSPID
GPIO23
VSPIHD
GPIO21
VSPIWP
GPIO22
EMAC_TX_CLK
GPIO0
EMAC_RX_CLK
GPIO5
EMAC_TX_EN
GPIO21
EMAC_TXD0
GPIO19
EMAC_TXD1
GPIO22
EMAC_TXD2
MTMS
EMAC_TXD3
MTDI
EMAC_RX_ER
MTCK
EMAC_RX_DV
GPIO27
EMAC_RXD0
GPIO25
EMAC_RXD1
GPIO26
EMAC_RXD2
U0TXD
EMAC_RXD3
MTDO
EMAC_CLK_OUT
GPIO16
支持 Standard SPI、Dual SPI 和 Quad SPI,
可以连接外部 Flash 和 SRAM。
以太网 MAC、MII/RMII 接口
EMAC_CLK_OUT_180 GPIO17
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EMAC_TX_ER
GPIO4
EMAC_MDC_out
任意 GPIO 管脚
EMAC_MDI_in
任意 GPIO 管脚
EMAC_MDO_out
任意 GPIO 管脚
EMAC_CRS_out
任意 GPIO 管脚
EMAC_COL_out
任意 GPIO 管脚
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4. 外设接口和传感器
接口
信号
管脚
功能
pcnt_sig_ch0_in0
pcnt_sig_ch1_in0
pcnt_ctrl_ch0_in0
pcnt_ctrl_ch1_in0
pcnt_sig_ch0_in1
pcnt_sig_ch1_in1
pcnt_ctrl_ch0_in1
pcnt_ctrl_ch1_in1
pcnt_sig_ch0_in2
pcnt_sig_ch1_in2
pcnt_ctrl_ch0_in2
pcnt_ctrl_ch1_in2
pcnt_sig_ch0_in3
pcnt_sig_ch1_in3
pcnt_ctrl_ch0_in3
脉冲计数器
pcnt_ctrl_ch1_in3
任意 GPIO 管脚
脉冲计数器通过 7 种模式捕捉脉冲并对脉
冲边沿计数。
pcnt_sig_ch0_in4
pcnt_sig_ch1_in4
pcnt_ctrl_ch0_in4
pcnt_ctrl_ch1_in4
pcnt_sig_ch0_in5
pcnt_sig_ch1_in5
pcnt_ctrl_ch0_in5
pcnt_ctrl_ch1_in5
pcnt_sig_ch0_in6
pcnt_sig_ch1_in6
pcnt_ctrl_ch0_in6
pcnt_ctrl_ch1_in6
pcnt_sig_ch0_in7
pcnt_sig_ch1_in7
pcnt_ctrl_ch0_in7
pcnt_ctrl_ch1_in7
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5. 电气特性
5. 电气特性
5.1 绝对最大额定值
超出绝对最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。建议工作条
件请参考表 12。
表 11: 绝对最大额定值
符号
参数
最小值
最大值
电源管脚电压
–0.3
3.6
Ioutput *
IO 输出总电流
-
1200
mA
Tstore
存储温度
–40
150
°C
VDDA, VDD3P3, VDD3P3_RTC,
VDD3P3_CPU, VDD_SDIO
单位
V
* 芯片的 IO 输出总电流的测条件为 25 °C 环境温度,VDD3P3_RTC, VDD3P3_CPU, VDD_SDIO 三个电源域的管脚输出高电
平且直接接地。此时芯片在保持工作状态 24 小时后,仍能正常工作。
5.2 建议工作条件
表 12: 建议工作条件
符号
参数
最小值
典型值
最大值
单位
电源管脚电压
2.3
3.3
3.6
V
VDD3P3_CPU
电源管脚电压
1.8
3.3
3.6
V
IV DD
外部电源的供电电流
0.5
-
-
A
T3
工作温度
–40
-
125
1
VDDA, VDD3P3, VDD3P3_RTC ,
VDD_SDIO (3.3 V mode) 2
°C
1. 写 eFuse 时,VDD3P3_RTC 应至少 3.3 V。
2.
• VDD_SDIO 为 IO 的供电电源,通常也作为外接设备的供电电源。具体信息可参考附录 IO_MUX。
• VDD_SDIO 可由 ESP32 的 VDD3P3_RTC 生成:
– 当 VDD_SDIO 处于 3.3 V 模式时,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。
– 当 VDD_SDIO 处于 1.8 V 模式时,由 ESP32 内部的 LDO 产生。LDO 能提供的最大电流为 40 mA,输出电
压范围为 1.65 V ~ 2.0 V。
• VDD_SDIO 也可由外部电源供电。
• 更多信息请参考章节 2.3 电源管理。
3. 由于 ESP32-D2WD 和 ESP32-U4WDH 的嵌入式 flash 工作温度为–40 °C ~ 105 °C,所以 ESP32-D2WD 芯片的整体
工作温度为–40 °C ~ 105 °C。ESP32 系列中其他型号的芯片无嵌入式 flash,工作温度为–40 °C ~ 125 °C。
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5. 电气特性
5.3 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C)
表 13: 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C)
符号
CIN
VIH
参数
最小值
典型值
管脚电容
-
2
高电平输入电压
1
0.75×VDD
最大值
1
单位
pF
-
VDD +0.3
V
1
V
VIL
低电平输入电压
–0.3
-
IIH
高电平输入电流
-
-
50
nA
IIL
低电平输入电流
-
-
50
nA
高电平输出电压
1
-
-
V
-
-
1
V
-
40
-
mA
-
40
-
mA
-
20
-
mA
-
28
-
mA
VOH
VOL
低电平输出电压
VDD3P3_CPU 电
高电平拉电流
1
(VDD = 3.3 V,
IOH
0.8×VDD
VOH >= 2.64 V,
管脚输出强度设为
最大值)
源域 1,
2
VDD3P3_RTC 电
源域 1,
2
VDD_SDIO 电 源
域 1,
3
0.25×VDD
0.1×VDD
低电平灌电流
IOL
(VDD1 = 3.3 V, VOL = 0.495 V,
管脚输出强度设为最大值)
RP U
上拉电阻
-
45
-
kΩ
RP D
下拉电阻
-
45
-
kΩ
VIL_nRST
CHIP_PU 关闭芯片的低电平输入电压
-
-
0.6
V
说明:
1. VDD 是 I/O 的供电电源,具体请参考附录 IO_MUX。
2. VDD3P3_CPU 和 VDD3P3_RTC 电源域的单个管脚的拉电流随管脚数量增加而减小,从约 40 mA 减小到约 29 mA。
3. VDD_SDIO 电源域的单个管脚的拉电流随管脚数量增加而减小,从约 30 减小到约 10 mA。
5.4 可靠性
表 14: 可靠性
测试
标准
测试条件
结果
JEDEC EIA/JESD22-C101
±500 V, 所有管脚
Pass
JEDEC EIA/JESD22-A114
±1500 V, 所有管脚
Pass
闩锁(过电流测试)
JEDEC STANDARD NO.78
±50 mA ~ ±200 mA, 室温, IO 测试
Pass
闩锁(过压试验)
JEDEC STANDARD NO.78
1.5 × Vmax, 室温, Vsupply 测试
Pass
湿度敏感等级 (MSL)
J-STD-020, MSL 3
静电放电 (ESD), 充电器件
模式 (CDM) 1
静电放电 (ESD), 人体放电
模式 (HBM) 2
30 °C, 60% RH, 192 小时, IR × 3
@260 °C
Pass
1. JEDEC 文档 JEP157 规定:250 V CDM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
2. JEDEC 文档 JEP155 规定:500 V HBM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
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33
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ESP32 技术规格书 V3.4
5. 电气特性
5.5 射频功耗参数
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 50% 的
占空比测得。
表 15: 射频功耗参数
模式
最小值
典型值
最大值
单位
发送 802.11b,DSSS 1 Mbps,POUT = +19.5 dBm
-
240
-
mA
发送 802.11g,OFDM 54 Mbps,POUT = +16 dBm
-
190
-
mA
发送 802.11n,OFDM MCS7,POUT = +14 dBm
-
180
-
mA
接收 802.11b/g/n
-
95 ~ 100
-
mA
发送 BT/BLE,POUT = 0 dBm
-
130
-
mA
接收 BT/BLE
-
95 ~ 100
-
mA
最小值
典型值
最大值
单位
-
2412
-
2484
MHz
-
-
见说明 2
-
12
13
14
dBm
18.5
19.5
20.5
dBm
11b, 1 Mbps
-
–98
-
dBm
11b, 11 Mbps
-
–88
-
dBm
11g, 6 Mbps
-
–93
-
dBm
11g, 54 Mbps
-
–75
-
dBm
11n, HT20, MCS0
-
–93
-
dBm
11n, HT20, MCS7
-
–73
-
dBm
11n, HT40, MCS0
-
–90
-
dBm
11n, HT40, MCS7
-
–70
-
dBm
11g, 6 Mbps
-
27
-
dB
11g, 54 Mbps
-
13
-
dB
11n, HT20, MCS0
-
27
-
dB
11n, HT20, MCS7
-
12
-
dB
5.6 Wi-Fi 射频
表 16: Wi-Fi 射频特性
参数
条件
工作频率范围
输出阻抗
2
输出功率 3
灵敏度
邻道抑制
1
11n, MCS7
11b 模式
Ω
1. 工作频率范围应符合国家或地区的规范标准。软件可以配置工作频率范围。
2. ESP32 Wi-Fi 射频的输出阻抗典型值与封装尺寸有关。封装为 QFN 6×6 的 ESP32 芯片的输出阻抗为 30+j10 Ω;封装
为 QFN 5×5 的 ESP32 芯片的输出阻抗为 35+j10 Ω。
3. 根据产品或认证的要求,用户可以配置目标功率。
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5. 电气特性
5.7 经典蓝牙射频
5.7.1 接收器 - 基础数据率 (BR)
表 17: 接收器特性 - 基础数据率 (BR)
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
灵敏度 @0.1% BER
-
–90
–89
–88
dBm
最大接收信号 @0.1% BER
-
0
-
-
dBm
共信道抑制比 C/I
-
-
+7
-
dB
F = F0 + 1 MHz
-
-
–6
dB
F = F0 –1 MHz
-
-
–6
dB
F = F0 + 2 MHz
-
-
–25
dB
F = F0 –2 MHz
-
-
–33
dB
F = F0 + 3 MHz
-
-
–25
dB
F = F0 –3 MHz
-
-
–45
dB
30 MHz ~ 2000 MHz
–10
-
-
dBm
2000 MHz ~ 2400 MHz
–27
-
-
dBm
2500 MHz ~ 3000 MHz
–27
-
-
dBm
3000 MHz ~ 12.5 GHz
–10
-
-
dBm
-
–36
-
-
dBm
最小值
典型值
最大值
单位
射频发射功率(见表 18 下方说明) -
-
0
-
dBm
增益控制步长
-
-
3
-
dB
射频功率控制范围
-
–12
-
+9
dBm
20 dB 带宽
-
-
0.9
-
MHz
F = F0 ± 2 MHz
-
–47
-
dBm
F = F0 ± 3 MHz
-
–55
-
dBm
F = F0 ± > 3 MHz
-
–60
-
dBm
∆ f 1avg
-
-
-
155
kHz
∆ f 2max
-
133.7
-
-
kHz
∆ f 2avg /∆ f 1avg
-
-
0.92
-
-
ICFT
-
-
–7
-
kHz
漂移速率
-
-
0.7
-
kHz/50 µs
偏移 (DH1)
-
-
6
-
kHz
偏移 (DH5)
-
-
6
-
kHz
邻道选择性抑制比 C/I
带外阻塞
互调
5.7.2 发射器 - 基础数据率 (BR)
表 18: 发射器特性 - 基础数据率 (BR)
参数
邻道发射功率
条件
说明:
从 0 到 7,共有 8 个功率级别,发射功率范围从–12 dBm 到 9 dBm。功率电平每增加 1 时,发射功率增加 3 dB。默认
情况下使用功率级别 4,相应的发射功率为 0 dBm。
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5. 电气特性
5.7.3 接收器 - 增强数据率 (EDR)
表 19: 接收器特性 - 增强数据率 (EDR)
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
π/4 DQPSK
灵敏度 @0.01% BER
-
–90
–89
–88
dBm
最大接收信号 @0.01% BER
-
-
0
-
dBm
共信道抑制比 C/I
-
-
11
-
dB
F = F0 + 1 MHz
-
–7
-
dB
F = F0 –1 MHz
-
–7
-
dB
F = F0 + 2 MHz
-
–25
-
dB
F = F0 –2 MHz
-
–35
-
dB
F = F0 + 3 MHz
-
–25
-
dB
F = F0 –3 MHz
-
–45
-
dB
邻道选择性抑制比 C/I
8DPSK
灵敏度 @0.01% BER
-
–84
–83
–82
dBm
最大接收信号 @0.01% BER
-
-
–5
-
dBm
共信道抑制比 C/I
-
-
18
-
dB
F = F0 + 1 MHz
-
2
-
dB
F = F0 –1 MHz
-
2
-
dB
F = F0 + 2 MHz
-
–25
-
dB
F = F0 –2 MHz
-
–25
-
dB
F = F0 + 3 MHz
-
–25
-
dB
F = F0 –3 MHz
-
–38
-
dB
邻道抑制比 C/I
5.7.4 发射器 - 增强数据率 (EDR)
表 20: 发射器特性 - 增强数据率 (EDR)
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
射频发射功率(见表 18 下方说明)
-
-
0
-
dBm
增益控制步长
-
-
3
-
dB
射频功率控制范围
-
–12
-
+9
π/4 DQPSK max w0
-
-
–0.72
-
kHz
π/4 DQPSK max wi
-
-
–6
-
kHz
π/4 DQPSK max |wi + w0|
-
-
–7.42
-
kHz
8DPSK max w0
-
-
0.7
-
kHz
8DPSK max wi
-
-
–9.6
-
kHz
8DPSK max |wi + w0|
-
-
–10
-
kHz
RMS DEVM
-
4.28
-
%
99% DEVM
-
100
-
%
Peak DEVM
-
13.3
-
%
RMS DEVM
-
5.8
-
%
99% DEVM
-
100
-
%
Peak DEVM
-
14
-
%
π/4 DQPSK 调制精度
8 DPSK 调制精度
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dBm
ESP32 技术规格书 V3.4
5. 电气特性
参数
条件
带内杂散发射
EDR 差分相位编码
最小值
典型值
最大值
单位
F = F0 ± 1 MHz
-
–46
-
dBm
F = F0 ± 2 MHz
-
–40
-
dBm
F = F0 ± 3 MHz
-
–46
-
dBm
F = F0 +/–> 3 MHz
-
-
–53
dBm
-
-
100
-
%
5.8 低功耗蓝牙射频
5.8.1 接收器
表 21: 低功耗蓝牙接收器特性
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
灵敏度 @30.8% PER
-
–94
–93
–92
dBm
最大接收信号 @30.8% PER
-
0
-
-
dBm
共信道抑制比 C/I
-
-
+10
-
dB
F = F0 + 1 MHz
-
–5
-
dB
F = F0 –1 MHz
-
–5
-
dB
F = F0 + 2 MHz
-
–25
-
dB
F = F0 –2 MHz
-
–35
-
dB
F = F0 + 3 MHz
-
–25
-
dB
邻道抑制比 C/I
F = F0 –3 MHz
带外阻塞
互调
-
–45
-
dB
30 MHz ~ 2000 MHz
–10
-
-
dBm
2000 MHz ~ 2400 MHz
–27
-
-
dBm
2500 MHz ~ 3000 MHz
–27
-
-
dBm
3000 MHz ~ 12.5 GHz
–10
-
-
dBm
-
–36
-
-
dBm
最小值
典型值
最大值
单位
5.8.2 发射器
表 22: 低功耗蓝牙发射器特性
参数
条件
射频发射功率(见表 18 下方说明)
-
-
0
-
dBm
增益控制步长
-
-
3
-
dB
射频功率控制范围
-
–12
-
+9
dBm
F = F0 ± 2 MHz
-
–52
-
dBm
F = F0 ± 3 MHz
-
–58
-
dBm
F = F0 ± > 3 MHz
-
–60
-
dBm
∆ f 1avg
-
-
-
265
kHz
∆ f 2max
-
247
-
-
kHz
∆ f 2avg /∆ f 1avg
-
-
0.92
-
-
ICFT
-
-
–10
-
kHz
漂移速率
-
-
0.7
-
kHz/50 µs
邻道发射功率
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ESP32 技术规格书 V3.4
5. 电气特性
参数
条件
偏移
-
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最小值
典型值
最大值
-
2
-
单位
kHz
ESP32 技术规格书 V3.4
6. 封装信息
6. 封装信息
Pin 1
Pin 2
Pin 3
Pin 1
Pin 2
Pin 3
图 8: QFN48 (6x6 mm) 封装
3 2 1
Pin 1 Pin 2 Pin 3
图 9: QFN48 (5x5 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。
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ESP32 技术规格书 V3.4
7. 产品型号和订购信息
7. 产品型号和订购信息
ESP32
-
D
0
WD
H
Q6
V3
ECO V3
Q6=QFN 6*6
N/A=QFN 5*5
WD=Wi-Fi b/g/n + BT/BLE
flash
0=
flash
2=2 MB flash
4=4 MB flash
D=
S/U=
图 10: ESP32 产品型号
下表列举 ESP32 各个型号的订购信息。
表 23: 订购信息
订购型号
内核
嵌入式 flash
封装
ESP32-D0WD-V3
双核
无嵌入式 flash
QFN 5*5
ESP32-D0WDQ6-V3
双核
无嵌入式 flash
QFN 6*6
ESP32-D0WD
双核
无嵌入式 flash
QFN 5*5
ESP32-D0WDQ6
双核
无嵌入式 flash
QFN 6*6
ESP32-D2WD
双核
2 MB 嵌入式 flash (40 MHz)
QFN 5*5
ESP32-S0WD
单核
无嵌入式 flash
QFN 5*5
ESP32-U4WDH
单核
4 MB 嵌入式 flash (80 MHz)
QFN 5*5
说明:所有芯片型号均支持 Wi-Fi b/g/n + BT/BLE 双模通信模式。
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ESP32 技术规格书 V3.4
8. 学习资源
8. 学习资源
8.1 必读资料
访问以下链接可下载有关 ESP32 的文档资料。
• 《ESP32 ECO V3 使用指南》
本文介绍 ESP32 ECO V3 较之前硅片的主要变化。
• 《ESP32 勘误表及解决办法》
本文收录了 ESP32 芯片的硬件问题并给出解决方法。
• 《ESP-IDF 编程指南》
ESP32 相关开发文档的汇总平台,包含硬件手册,软件 API 介绍等。
• 《ESP32 技术参考手册》
该手册提供了关于 ESP32 的具体信息,包括各个功能模块的内部架构、功能描述和寄存器配置等。
• ESP32 硬件资源
压缩包的内容主要是硬件原理图,PCB 布局,制造规范和物料清单。
• 《ESP32 硬件设计指南》
该手册提供了 ESP32 系列产品的硬件信息,包括 ESP32 芯片,ESP32 模组以及开发板。
• 《ESP32 AT 指令集与使用示例》
该文档描述 ESP32 AT 指令集功能以及使用方法,并介绍几种常见的 AT 指令使用示例。其中 AT 指令包括
基础 AT 指令,Wi-Fi 功能 AT 指令,TCP/IP 相关 AT 指令等;使用示例包括单连接 TCP 客户端,UDP 传
输,透传,多连接 TCP 服务器等。
• 《乐鑫产品订购信息》
8.2 必备资源
以下为有关 ESP32 的必备资源。
• ESP32 在线社区
工程师对工程师 (E2E) 的社区,用户可以在这里提出问题,分享知识,探索观点,并与其他工程师一起解
决问题。
• ESP32 GitHub
乐鑫在 GitHub 上有众多开源的开发项目。
• ESP32 工具
ESP32 flash 下载工具以及《ESP32 认证测试指南》。
• ESP32 IDF
ESP32 所有版本 IDF。
• ESP32 资源合集
ESP32 相关的所有文档和工具资源。
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ESP32 技术规格书 V3.4
附录 A
附录 A - ESP32 管脚清单
A.1. 管脚清单说明
表 24: 管脚清单说明
序号
说明
1
IO_MUX 表格中,黄色单元格表示这几个 GPIO 管脚仅为输入管脚。
以下管脚仅为输入管脚,不带输出驱动器或内置上拉/下拉电路:SENSOR_VP (GPIO36)、
2
SENSOR_CAPP (GPIO37)、SENSOR_CAPN (GPIO38)、SENSOR_VN (GPIO39)、VDET_1
(GPIO34)、VDET_2 (GPIO35)。
所有管脚分为 4 个电源域:VDDA(模拟电源)、VDD3P3_RTC(RTC 电源)、VDD3P3_CPU
(数字 IO 和 CPU 电源)
、VDD_SDIO(SDIO IO 电源)
。VDD_SDIO 是内置 SDIO-LDO 的输出源。
3
SDIO-LDO 的配置电压为 1.8 V 或与 VDD3P3_RTC 相同。Strapping 管脚和 eFuse bit 共同决
定 SDIO-LDO 的默认电压。此外,软件还可以配置寄存器来强制改变 SDIO-LDO 电压。详见
IO_MUX 表格中“Power Domain”一栏。
4
5
VDD3P3_RTC 域中的功能管脚具有模拟功能,包括 32 kHz 晶体振荡器、ADC、DAC 以及电
容式触摸传感器。请参考 IO_MUX 表格中“Analog Function 1~3”各栏。
这些 VDD3P3_RTC 管脚支持 RTC Function 功能,能够在 Deep-sleep 模式下使用。例如,RTCGPIO 可用于 Deep-sleep 模式下的芯片。
GPIO 管脚最多支持 IO_MUX 表格中“Function 1~6”各栏中所列的 6 个数字功能。功能选择
寄存器应设置为“N-1”,其中 N 为功能编号。以下为常用模块的信号前缀定义:
• SD_* 是 SDIO 从机的信号。
• HS1_* 是 SDIO 主机端口 1 的信号。
• HS2_* 是 SDIO 主机端口 2 的信号。
6
• MT* 是 JTAG 的信号。
• U0* 是 UART0 模块的信号。
• U1* 是 UART1 模块的信号。
• U2* 是 UART2 模块的信号。
• SPI* 是 SPI01 模块的信号。
• HSPI* 是 SPI2 模块的信号。
• VSPI* 是 SPI3 模块的信号。
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ESP32 技术规格书 V3.4
附录 A
序号
说明
每个数字 Function 栏均对应一列 Type。请参考下列描述来理解每个 Function 所对应 Type 的
意义。对于任意功能 Function-N 而言,Type 所指的是:
• I:仅为输入。如果选择了 Function-N 以外的其他功能,则该管脚的输入信号仍会连接
到 Function-N 的输入信号。
• I1:仅为输入。如果选择了 Function-N 以外的其他功能,则 Function-N 的输入信号恒为
1。
• I0:仅为输入。如果选择 Function-N 以外的其他功能,则 Function-N 的输入信号恒为 0。
7
• O:仅为输出。
• T:高抗阻。
• I/O/T:该功能信号包含输入、输出和高抗阻组合。
• I1/O/T:该函数信号包含输入、输出和高抗阻组合。如果选择了 Function-N 以外的其他
功能,则 Function-N 的输入信号恒为 1。
例如,30 号管脚可作为 HS1_CMD 或 SD_CMD 使用,其中 HS1_CMD 的类型为 I1/O/T。如
果 30 号管脚被选作 HS1_CMD,则该管脚的输入和输出均由 SDIO 主机控制。如果 30 号管
脚未被选作 HS1_CMD,则对 SDIO 主机的输入信号总为 1。
每一个数字输出管脚的驱动强度可以配置。IO_MUX 表格中的“Drive Strength”栏列出了默认
值。其中,驱动强度可通过寄存器配置为以下四种:
• 0: ~5 mA
• 1: ~10 mA
8
• 2: ~20 mA
• 3: ~40 mA
默认值为 2。
内置上拉 (wpu) 和内置下拉 (wpd) 驱动强度为 ~75 µA。
9
IO_MUX 表格中“At Reset”栏列出了复位时每个管脚的状态,包括输入使能 (ie=1)、内置上
拉 (wpu) 和内置下拉 (wpd)。复位时,所有管脚都处于输出禁用状态。
IO_MUX 表格中”After Reset” 栏列出了复位后每个管脚的即刻状态,包括输入使能 (ie=1)、内
10
置上拉 (wpu) 和内置下拉 (wpd)。复位后,每个管脚均设定为“Function 1”
。输出使能由其数
字 Function 1 控制。
表格 Ethernet_MAC 用于描述 Ethernet MAC 模块内的信号映射。Ethernet MAC 支持 MII 和
11
RMII 两种接口,同时支持内部 PLL 时钟和外部时钟源。对于 MII 接口来说,Ethernet MAC 可
配 TX_ERR 信号,也可不配 TX_ERR 信号。MDC、MDIO、CRS 和 COL 均为慢速信号,可通
过 GPIO 矩阵映射到任何 GPIO 管脚。
表格 GPIO_Matrix 用于描述 GPIO 交换矩阵。片上功能模组所发出的信号可映射到任何 GPIO
12
管脚上。如表格 GPIO_Matrix 中,“The same input signal from IO_MUX core” 栏说明的一样,
有些信号既可通过 IO-MUX,也可通过 GPIO 矩阵映射到管脚上。
* 表格 GPIO_Matrix 中,
“默认值”一栏表示未分配 GPIO 时,输入信号的默认值。信号的实际
13
值由寄存器位 GPIO_FUNCm_IN_INV_SEL 和寄存器域 GPIO_FUNCm_IN_SEL 共同决定。(m
的取值范围为 1~255。)
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43
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附录 A
A.2. GPIO_Matrix
表 25: GPIO_Matrix
信号可经由
输入信号
默认值 *
0
SPICLK_in
0
yes
SPICLK_out
SPICLK_oe
1
SPIQ_in
0
yes
SPIQ_out
SPIQ_oe
2
SPID_in
0
yes
SPID_out
SPID_oe
3
SPIHD_in
0
yes
SPIHD_out
SPIHD_oe
4
SPIWP_in
0
yes
SPIWP_out
SPIWP_oe
5
SPICS0_in
0
yes
SPICS0_out
SPICS0_oe
6
SPICS1_in
0
no
SPICS1_out
SPICS1_oe
7
SPICS2_in
0
no
SPICS2_out
SPICS2_oe
8
HSPICLK_in
0
yes
HSPICLK_out
HSPICLK_oe
9
HSPIQ_in
0
yes
HSPIQ_out
HSPIQ_oe
10
HSPID_in
0
yes
HSPID_out
HSPID_oe
11
HSPICS0_in
0
yes
HSPICS0_out
HSPICS0_oe
12
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29
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0
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1’d1
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0
no
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0
no
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0
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35
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1’d1
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-
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no
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no
-
1’d1
43
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no
-
1’d1
乐鑫信息科技
IO_MUX 输出
44
反馈文档意见
输出信号
输出信号的
序号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V3.4
附录 A
信号可经由
输入信号
默认值 *
44
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0
no
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1’d1
45
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1’d1
46
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no
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1’d1
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no
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1’d1
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no
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1’d1
49
pcnt_ctrl_ch0_in2
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no
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1’d1
50
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no
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-
1’d1
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-
1’d1
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VSPIWP_oe
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yes
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VSPICS0_oe
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0
no
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VSPICS1_oe
70
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no
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71
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1’d1
72
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83
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1’d1
84
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no
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1’d1
85
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no
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1’d1
87
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no
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1’d1
乐鑫信息科技
IO_MUX 输出
45
反馈文档意见
输出信号
输出信号的
序号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V3.4
附录 A
信号可经由
输出信号的
序号
输入信号
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-
-
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-
-
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1’d1
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-
-
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1’d1
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no
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no
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no
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1’d1
106
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no
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107
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no
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1’d1
108
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109
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113
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115
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116
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no
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1’d1
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1’d1
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0
no
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1’d1
120
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121
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122
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0
no
-
1’d1
123
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no
-
1’d1
124
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no
-
1’d1
140
I2S0I_DATA_in0
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1’d1
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1’d1
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1’d1
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0
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1’d1
乐鑫信息科技
IO_MUX 输出
46
反馈文档意见
输出信号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V3.4
附录 A
信号可经由
输入信号
默认值 *
146
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1’d1
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1’d1
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1’d1
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I2S0O_DATA_out12
1’d1
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I2S0O_DATA_out13
1’d1
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I2S0I_DATA_in14
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I2S0O_DATA_out14
1’d1
155
I2S0I_DATA_in15
0
no
I2S0O_DATA_out15
1’d1
156
-
-
-
I2S0O_DATA_out16
1’d1
157
-
-
-
I2S0O_DATA_out17
1’d1
158
-
-
-
I2S0O_DATA_out18
1’d1
159
-
-
-
I2S0O_DATA_out19
1’d1
160
-
-
-
I2S0O_DATA_out20
1’d1
161
-
-
-
I2S0O_DATA_out21
1’d1
162
-
-
-
I2S0O_DATA_out22
1’d1
163
-
-
-
I2S0O_DATA_out23
1’d1
164
I2S1I_BCK_in
0
no
I2S1I_BCK_out
1’d1
165
I2S1I_WS_in
0
no
I2S1I_WS_out
1’d1
166
I2S1I_DATA_in0
0
no
I2S1O_DATA_out0
1’d1
167
I2S1I_DATA_in1
0
no
I2S1O_DATA_out1
1’d1
168
I2S1I_DATA_in2
0
no
I2S1O_DATA_out2
1’d1
169
I2S1I_DATA_in3
0
no
I2S1O_DATA_out3
1’d1
170
I2S1I_DATA_in4
0
no
I2S1O_DATA_out4
1’d1
171
I2S1I_DATA_in5
0
no
I2S1O_DATA_out5
1’d1
172
I2S1I_DATA_in6
0
no
I2S1O_DATA_out6
1’d1
173
I2S1I_DATA_in7
0
no
I2S1O_DATA_out7
1’d1
174
I2S1I_DATA_in8
0
no
I2S1O_DATA_out8
1’d1
175
I2S1I_DATA_in9
0
no
I2S1O_DATA_out9
1’d1
176
I2S1I_DATA_in10
0
no
I2S1O_DATA_out10
1’d1
177
I2S1I_DATA_in11
0
no
I2S1O_DATA_out11
1’d1
178
I2S1I_DATA_in12
0
no
I2S1O_DATA_out12
1’d1
179
I2S1I_DATA_in13
0
no
I2S1O_DATA_out13
1’d1
180
I2S1I_DATA_in14
0
no
I2S1O_DATA_out14
1’d1
181
I2S1I_DATA_in15
0
no
I2S1O_DATA_out15
1’d1
182
-
-
-
I2S1O_DATA_out16
1’d1
183
-
-
-
I2S1O_DATA_out17
1’d1
184
-
-
-
I2S1O_DATA_out18
1’d1
185
-
-
-
I2S1O_DATA_out19
1’d1
186
-
-
-
I2S1O_DATA_out20
1’d1
187
-
-
-
I2S1O_DATA_out21
1’d1
乐鑫信息科技
IO_MUX 输出
47
反馈文档意见
输出信号
输出信号的
序号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V3.4
附录 A
信号可经由
输入信号
默认值 *
188
-
-
-
I2S1O_DATA_out22
1’d1
189
-
-
-
I2S1O_DATA_out23
1’d1
190
I2S0I_H_SYNC
0
no
pwm3_out1h
1’d1
191
I2S0I_V_SYNC
0
no
pwm3_out1l
1’d1
192
I2S0I_H_ENABLE
0
no
pwm3_out2h
1’d1
193
I2S1I_H_SYNC
0
no
pwm3_out2l
1’d1
194
I2S1I_V_SYNC
0
no
pwm3_out3h
1’d1
195
I2S1I_H_ENABLE
0
no
pwm3_out3l
1’d1
196
-
-
-
pwm3_out4h
1’d1
197
-
-
-
pwm3_out4l
1’d1
198
U2RXD_in
0
yes
U2TXD_out
1’d1
199
U2CTS_in
0
yes
U2RTS_out
1’d1
200
emac_mdc_i
0
no
emac_mdc_o
emac_mdc_oe
201
emac_mdi_i
0
no
emac_mdo_o
emac_mdo_o_e
202
emac_crs_i
0
no
emac_crs_o
emac_crs_oe
203
emac_col_i
0
no
emac_col_o
emac_col_oe
204
pcmfsync_in
0
no
bt_audio0_irq
1’d1
205
pcmclk_in
0
no
bt_audio1_irq
1’d1
206
pcmdin
0
no
bt_audio2_irq
1’d1
207
-
-
-
ble_audio0_irq
1’d1
208
-
-
-
ble_audio1_irq
1’d1
209
-
-
-
ble_audio2_irq
1’d1
210
-
-
-
pcmfsync_out
pcmfsync_en
211
-
-
-
pcmclk_out
pcmclk_en
212
-
-
-
pcmdout
pcmdout_en
213
-
-
-
ble_audio_sync0_p
1’d1
214
-
-
-
ble_audio_sync1_p
1’d1
215
-
-
-
ble_audio_sync2_p
1’d1
224
-
-
-
sig_in_func224
1’d1
225
-
-
-
sig_in_func225
1’d1
226
-
-
-
sig_in_func226
1’d1
227
-
-
-
sig_in_func227
1’d1
228
-
-
-
sig_in_func228
1’d1
乐鑫信息科技
IO_MUX 输出
48
反馈文档意见
输出信号
输出信号的
序号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V3.4
附录 A
A.3. Ethernet_MAC
表 26: Ethernet_MAC
PIN Name
Function6
MII (int_osc)
MII (ext_osc)
RMII (int_osc)
RMII (ext_osc)
GPIO0
EMAC_TX_CLK
TX_CLK (I)
TX_CLK (I)
CLK_OUT(O)
EXT_OSC_CLK(I)
GPIO5
EMAC_RX_CLK
RX_CLK (I)
RX_CLK (I)
-
-
GPIO21
EMAC_TX_EN
TX_EN(O)
TX_EN(O)
TX_EN(O)
TX_EN(O)
GPIO19
EMAC_TXD0
TXD[0](O)
TXD[0](O)
TXD[0](O)
TXD[0](O)
GPIO22
EMAC_TXD1
TXD[1](O)
TXD[1](O)
TXD[1](O)
TXD[1](O)
MTMS
EMAC_TXD2
TXD[2](O)
TXD[2](O)
-
-
MTDI
EMAC_TXD3
TXD[3](O)
TXD[3](O)
-
-
MTCK
EMAC_RX_ER
RX_ER(I)
RX_ER(I)
-
-
GPIO27
EMAC_RX_DV
RX_DV(I)
RX_DV(I)
CRS_DV(I)
CRS_DV(I)
GPIO25
EMAC_RXD0
RXD[0](I)
RXD[0](I)
RXD[0](I)
RXD[0](I)
GPIO26
EMAC_RXD1
RXD[1](I)
RXD[1](I)
RXD[1](I)
RXD[1](I)
U0TXD
EMAC_RXD2
RXD[2](I)
RXD[2](I)
-
-
MTDO
EMAC_RXD3
RXD[3](I)
RXD[3](I)
-
-
GPIO16
EMAC_CLK_OUT
CLK_OUT(O)
-
CLK_OUT(O)
-
GPIO17
EMAC_CLK_OUT_180 CLK_OUT_180(O) -
CLK_OUT_180(O) -
GPIO4
EMAC_TX_ER
TX_ERR(O)*
TX_ERR(O)*
-
-
In GPIO Matrix*
-
MDC(O)
MDC(O)
MDC(O)
MDC(O)
In GPIO Matrix*
-
MDIO(IO)
MDIO(IO)
MDIO(IO)
MDIO(IO)
In GPIO Matrix*
-
CRS(I)
CRS(I)
-
-
In GPIO Matrix*
-
COL(I)
COL(I)
-
-
* 说明:1. GPIO Matrix 可以是任意 GPIO。2. TX_ERR (O) 非必选。
A.4. IO_MUX
IO_MUX 管脚清单详见下一页。
乐鑫信息科技
49
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
附录 A
乐鑫信息科技
IO_MUX
Pin No.
Power
Supply Pin
1
VDDA
2
Analog Pin
Digital Pin
VDD3P3
4
VDD3P3
Analog
Function1
Analog
Function2
Analog
Function3
RTC
Function1
RTC
Function2
Function1
Type
Function2
Type
Function3
Type
Function4
Type
Function5
Type
Function6
Type
Drive Strength
(2’d2: 20 mA)
At Reset
After Reset
VDDA supply in
LNA_IN
3
Power Domain
VDD3P3
VDD3P3 supply in
VDD3P3 supply in
5
SENSOR_VP
VDD3P3_RTC
ADC_H
ADC1_CH0
RTC_GPIO0
GPIO36
I
GPIO36
I
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
6
SENSOR_CAPP
VDD3P3_RTC
ADC_H
ADC1_CH1
RTC_GPIO1
GPIO37
I
GPIO37
I
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
7
SENSOR_CAPN
VDD3P3_RTC
ADC_H
ADC1_CH2
RTC_GPIO2
GPIO38
I
GPIO38
I
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
8
SENSOR_VN
VDD3P3_RTC
ADC_H
ADC1_CH3
RTC_GPIO3
GPIO39
I
GPIO39
I
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
9
CHIP_PU
VDD3P3_RTC
10
VDET_1
VDD3P3_RTC
ADC1_CH6
RTC_GPIO4
GPIO34
I
GPIO34
I
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
11
VDET_2
VDD3P3_RTC
RTC_GPIO5
GPIO35
I
GPIO35
I
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
12
32K_XP
VDD3P3_RTC
XTAL_32K_P
ADC1_CH4
TOUCH9
RTC_GPIO9
GPIO32
I/O/T
GPIO32
I/O/T
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
13
32K_XN
VDD3P3_RTC
XTAL_32K_N
ADC1_CH5
TOUCH8
RTC_GPIO8
GPIO33
I/O/T
GPIO33
I/O/T
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
ADC1_CH7
14
GPIO25
VDD3P3_RTC
DAC_1
ADC2_CH8
RTC_GPIO6
GPIO25
I/O/T
GPIO25
I/O/T
EMAC_RXD0
I
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
15
GPIO26
VDD3P3_RTC
DAC_2
ADC2_CH9
RTC_GPIO7
GPIO26
I/O/T
GPIO26
I/O/T
EMAC_RXD1
I
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=0
16
GPIO27
VDD3P3_RTC
ADC2_CH7
TOUCH7
RTC_GPIO17
GPIO27
I/O/T
GPIO27
I/O/T
EMAC_RX_DV
I
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
17
MTMS
VDD3P3_RTC
ADC2_CH6
TOUCH6
RTC_GPIO16
MTMS
I0
HSPICLK
I/O/T
GPIO14
I/O/T
HS2_CLK
O
SD_CLK
I0
EMAC_TXD2
O
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
18
MTDI
VDD3P3_RTC
ADC2_CH5
TOUCH5
RTC_GPIO15
MTDI
I1
HSPIQ
I/O/T
GPIO12
I/O/T
HS2_DATA2
I1/O/T
SD_DATA2
I1/O/T
EMAC_TXD3
O
2'd2
oe=0, ie=1, wpd
oe=0, ie=1, wpd
MTCK
I1
HSPID
I/O/T
GPIO13
I/O/T
HS2_DATA3
I1/O/T
SD_DATA3
I1/O/T
EMAC_RX_ER
I
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
EMAC_RXD3
I
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
2'd2
oe=0, ie=1, wpd
oe=0, ie=1, wpd
19
VDD3P3_RTC
VDD3P3_RTC supply in
MTCK
VDD3P3_RTC
ADC2_CH4
TOUCH4
RTC_GPIO14
21
MTDO
VDD3P3_RTC
ADC2_CH3
TOUCH3
RTC_GPIO13
I2C_SDA
MTDO
O/T
HSPICS0
I/O/T
GPIO15
I/O/T
HS2_CMD
I1/O/T
SD_CMD
I1/O/T
22
GPIO2
VDD3P3_RTC
ADC2_CH2
TOUCH2
RTC_GPIO12
I2C_SCL
GPIO2
I/O/T
HSPIWP
I/O/T
GPIO2
I/O/T
HS2_DATA0
I1/O/T
SD_DATA0
I1/O/T
23
GPIO0
VDD3P3_RTC
ADC2_CH1
TOUCH1
RTC_GPIO11
I2C_SDA
GPIO0
I/O/T
CLK_OUT1
O
GPIO0
I/O/T
24
GPIO4
VDD3P3_RTC
ADC2_CH0
TOUCH0
RTC_GPIO10
I2C_SCL
GPIO4
I/O/T
HSPIHD
I/O/T
GPIO4
I/O/T
HS2_DATA1
I1/O/T
SD_DATA1
25
GPIO16
VDD_SDIO
GPIO16
I/O/T
GPIO16
I/O/T
HS1_DATA4
I1/O/T
GPIO17
I/O/T
HS1_DATA5
26
50
反馈文档意见
20
VDD_SDIO
EMAC_TX_CLK
I
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
I1/O/T
EMAC_TX_ER
O
2'd2
oe=0, ie=1, wpd
oe=0, ie=1, wpd
U2RXD
I1
EMAC_CLK_OUT
O
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
I1/O/T
U2TXD
O
EMAC_CLK_OUT_180
O
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
VDD_SDIO supply out/in
27
GPIO17
VDD_SDIO
GPIO17
I/O/T
28
SD_DATA_2
VDD_SDIO
SD_DATA2
I1/O/T
SPIHD
I/O/T
GPIO9
I/O/T
HS1_DATA2
I1/O/T
U1RXD
I1
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
29
SD_DATA_3
VDD_SDIO
SD_DATA3
I0/O/T
SPIWP
I/O/T
GPIO10
I/O/T
HS1_DATA3
I1/O/T
U1TXD
O
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
30
SD_CMD
VDD_SDIO
SD_CMD
I1/O/T
SPICS0
I/O/T
GPIO11
I/O/T
HS1_CMD
I1/O/T
U1RTS
O
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
31
SD_CLK
VDD_SDIO
SD_CLK
I0
SPICLK
I/O/T
GPIO6
I/O/T
HS1_CLK
O
U1CTS
I1
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
32
SD_DATA_0
VDD_SDIO
SD_DATA0
I1/O/T
SPIQ
I/O/T
GPIO7
I/O/T
HS1_DATA0
I1/O/T
U2RTS
O
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
33
SD_DATA_1
VDD_SDIO
SD_DATA1
I1/O/T
SPID
I/O/T
GPIO8
I/O/T
HS1_DATA1
I1/O/T
U2CTS
I1
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
34
GPIO5
VDD3P3_CPU
GPIO5
I/O/T
VSPICS0
I/O/T
GPIO5
I/O/T
HS1_DATA6
I1/O/T
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
35
GPIO18
VDD3P3_CPU
GPIO18
I/O/T
VSPICLK
I/O/T
GPIO18
I/O/T
HS1_DATA7
I1/O/T
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
36
GPIO23
VDD3P3_CPU
GPIO23
I/O/T
VSPID
I/O/T
GPIO23
I/O/T
HS1_STROBE
I0
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
37
VDD3P3_CPU
EMAC_RX_CLK
I
VDD3P3_CPU supply in
38
GPIO19
VDD3P3_CPU
GPIO19
I/O/T
VSPIQ
I/O/T
GPIO19
I/O/T
U0CTS
I1
EMAC_TXD0
O
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
39
GPIO22
VDD3P3_CPU
GPIO22
I/O/T
VSPIWP
I/O/T
GPIO22
I/O/T
U0RTS
O
EMAC_TXD1
O
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
40
U0RXD
VDD3P3_CPU
U0RXD
I1
CLK_OUT2
O
GPIO3
I/O/T
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
41
U0TXD
VDD3P3_CPU
U0TXD
O
CLK_OUT3
O
GPIO1
I/O/T
EMAC_RXD2
I
2'd2
oe=0, ie=1, wpu
oe=0, ie=1, wpu
42
GPIO21
VDD3P3_CPU
GPIO21
I/O/T
VSPIHD
I/O/T
GPIO21
I/O/T
EMAC_TX_EN
O
2'd2
oe=0, ie=0
oe=0, ie=1
43
VDDA
44
45
46
VDDA supply in
XTAL_N
VDDA
XTAL_P
VDDA
VDDA
VDDA supply in
47
CAP2
48
CAP1
Total
Number
8
14
VDDA
VDDA
26
ESP32 技术规格书 V3.4
Notes:
• wpu: weak pull-up;
• wpd: weak pull-down;
• ie: input enable;
• oe: output enable;
• Please see Table: Notes on ESP32 Pin Lists for more information.(请参考表:管脚清单说明。)
Espressif
www.espressif.com
修订历史
修订历史
日期
版本
发布说明
增加一款芯片型号:ESP32-U4WDH
2020-04-27
V3.4
更新表格 6,16,17,19,21,22 中的一些数据
在表 18 下方增加一条说明
2020.01
V3.3
2019.10
V3.2
2019.07
V3.1
2019.04
V3.0
2019.02
V2.9
增加两个芯片型号:ESP32-D0WD-V3 和 ESP32-D0WDQ6-V3;
在表 7 下方增加一条说明。
更新图 5:ESP32 上电、复位时序图。
在表格 1 管脚定义下方增加 ESP32-D2WD 与内置 flash 的管脚对应关系;
更新图 10 ESP32 产品型号。
在章节 2.4 中增加关于 CHIP_PU 上电前和上电后 Strapping 管脚的建立时间和
保持时间的说明。
更新表 1“管脚描述”的格式;
修改表 10 中有关 ADC1 管脚映射的笔误。
将表 18、表 20 和表 22 中的“射频功率控制范围”从–12 ~ +12 改为–12 ~ +9
2019.01
V2.8
dBm;
一些文字修改。
2018.11
V2.7
2018.10
V2.6
2018.08
V2.5
更新章节 1.5;
更新表 IO_MUX 中管脚复位状态。
更新章节 6 中两个封装图。
• 在表 11“绝对最大额定值”中增加“IO 输出总电流”;
• 在表 13“DC 直流电气特性”中增加各个电源域的拉电流平均值;
• 更新表 IO_MUX 中电源域的名称。
• 删除通信包仲裁 (PTA) 相关内容;
2018.07
V2.4
• 在章节 2.3 电源管理中增加 ESP32 上电、复位时序图和参数说明;
• 在表 6“不同功耗模式下的功耗”中增加双核芯片的功耗;
• 在章节 4.1.2 中增加 ADC 特性和校准结果。
2018.06
乐鑫信息科技
V2.3
在表 6“不同功耗模式下的功耗”中增加 160 MHz 功耗。
51
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
修订历史
日期
版本
发布说明
• 将表 1 中 VDD3P3_RTC 的电压范围由 1.8-3.6V 改为 2.3-3.6V;
• 更新章节 2.3 电源管理;
• 更新章节 3.1.3 外部 Flash 和 SRAM;
• 更新表 6 不同功耗模式下的功耗;
• 删除有关温度传感器内容;
电气特性相关的更新:
• 更新表 11 绝对最大额定值;
2018.05
V2.2
• 增加表 12 建议工作条件;
• 增加表 13 DC 直流电气特性;
• 增加表 14 可靠性;
• 更新表 18 发射器特性-基础数据率中“增益控制步长”,“邻道发射功率”
参数;
• 更新表 20 发射器特性-增强数据率中“增益控制步长”,“π/4 DQPSK 调
制精度”,
“8 DPSK 调制精度”和“带内杂散发射”参数;
• 更新表 22 低功耗蓝牙发射器特性中“增益控制步长”,“邻道发射功率”
参数。
• 删除部分软件相关的内容;
2018.01
V2.1
• 删除超低噪声前置模拟放大器相关的内容;
• 说明 ESP32-D2WD 的 CPU 速率为 160 MHz,嵌入式 flash 为 40 MHz;
• 在章节 2.3 电源管理中增加说明。
2017.12
V2.0
在章节 6 封装信息中,增加管脚方向的说明。
• 更新表 1 中管脚 CHIP_PU 的描述;
• 在章节 2.3 电源管理中增加一条说明;
2017.10
V1.9
• 修改章节 2.4 Strapping 管脚中关于芯片系统复位的描述;
• 在章节 3.5.1 Wi-Fi 射频和基带中增加天线分集和选择的描述;
• 删除表 6 中“关联睡眠方式”
;增加关于 Active sleep 和 Modem-sleep 的
说明。
2017.08
乐鑫信息科技
V1.8
• 更新 4 章节,增加表 4.2;
• 更改图 1 中一处笔误。
52
反馈文档意见
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修订历史
日期
版本
发布说明
• 将章节 1.3 中输出功率改为“高达 12 dBm”
;NZIF 接收器的 BLE 接收灵
敏度改为 -97 dBm;
• 增加表 1 管脚描述的说明一条;
• 增加章节 3.1.1 中 160 MHz 时钟频率;
• 将章节 3.5.1中发射功率改为 20.5 dBm;
• 将章节 3.6.1 中的 Class-1、Class-2 和 Class-3 发射输出功率的动态控制
范围改为“高达 24 dB”
;并将 NZIF 接收器的动态控制范围改为“超过 97
dB”
;
2017.08
V1.7
• 更新表 6 不同功耗模式下的功耗,并增加两条说明;
• 更新章节 4.1.1、4.1.9;
• 更新表 11 极限参数;
• 更新表 15 射频功耗参数,并将发射数据所基于的占空比改为 50%;
• 更新表 16 Wi-Fi 射频特性,并增加关于“输出阻抗”的说明;
• 更新表 17、19、21 中的“灵敏度”参数;
• 更新表 18、20、22 中的“射频发射功率”,“射频功率控制范围”参数,
并增加“增益控制步长”参数;
• 删除章节触摸传感器和示例代码;
• 增加产品证书下载链接。
更改两处描述错误:
2017.06
V1.6
• 将章节 1.1.2 中的外部元器件个数改为 20;
• 将章节 4.1.1 中的 GPIO 管脚个数改为 34。
• 更新章节 1.4.1 CPU 和存储中供电电压范围;
• 更新章节 2.3 电源管理中的说明;
2017.06
V1.5
• 更新表 11 极限参数;
• 更新表 24 管脚清单说明第 8 条中数字输出管脚的驱动强度;
• 增加文档变更通知。
• 在章节 1.4.2 时钟和定时器中增加对于外置晶振频率的说明;
• 增加章节 2.4 Strapping 管脚中的说明;
• 将表 11 极限参数中最大驱动能力由 12 mA 改为 80 mA;
2017.05
V1.4
• 将表 16 Wi-Fi 射频中输入阻抗值 50Ω 改为输出阻抗值 30+j10 Ω;
• 更新章节 3.7 RTC 和低功耗管理;
• 在表 24 管脚清单说明第 8 条中增加一条描述;
• 删除表 IO_MUX 中 GPIO20。
• 增加附录 ESP32 管脚清单;
2017.04
V1.3
• 更新表格 Wi-Fi 射频特性;
• 更新图 ESP32 管脚布局(封装为 QFN 5*5)。
2017.03
乐鑫信息科技
V1.2
• 增加表格 管脚描述 的说明;
• 更新章节 片上存储 的说明。
53
反馈文档意见
ESP32 技术规格书 V3.4
修订历史
日期
版本
发布说明
• 增加章节 产品型号和订购信息 ;
• 更新章节 MCU 和高级特性;
• 更新章节 功能框图;
• 更新章节 管脚定义;
2017.02
V1.1
• 更新章节 CPU 和存储;
• 更新章节 音频 PLL 时钟;
• 更新章节 极限参数;
• 更新章节 封装信息;
• 更新章节 学习资源。
2016.08
乐鑫信息科技
V1.0
首次发布。
54
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