啟明云端分享│ESP32-S3 芯片簡介
ESP32-S3 搭載 Xtensa 32 位 LX7 雙核處理器,五級流水線架構,主頻高達 240 MHz。集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE),具有強大的 AI 運算能力和可靠的安全加密機制,專為 AIoT 市場打造。
ESP32-S3 是一款集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 的 MCU 芯片,支持遠距離模式 (Long Range)。ESP32-S3 搭載 Xtensa? 32 位 LX7 雙核處理器,主頻高達 240 MHz,內(nèi)置 512 KB SRAM (TCM),具有 45?個可編程 GPIO 管腳和豐富的通信接口。與 ESP32 相比,ESP32-S3 支持更大容量的高速 Octal SPI flash 和片外 RAM,支持用戶配置數(shù)據(jù)緩存與指令緩存。
?功能框圖

產(chǎn)品特性
Wi-Fi
? 支持 IEEE 802.11 b/g/n 協(xié)議
? 在 2.4 GHz 頻帶支持 20 MHz 和 40 MHz 頻寬
? 支持 1T1R 模式,數(shù)據(jù)速率高達 150 Mbps
? 無線多媒體 (WMM)
? 幀聚合 (TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU)
? 立即塊回復 (Immediate Block ACK)
? 分片和重組 (Fragmentation and defragmenta-tion)
? Beacon 自動監(jiān)測(硬件 TSF)
? 4 × 虛擬 Wi-Fi 接口
? 同時支持基礎結(jié)構型網(wǎng)絡 (Infrastructure BSS) Station 模式、SoftAP 模式和 Station + SoftAP 混雜模式 請注意 ESP32-S3 在 Station 模式下掃描時,SoftAP 信道會同時改變
? 天線分集
? 802.11 mc FTM
藍牙
? 低功耗藍牙 (Bluetooth LE):Bluetooth 5、Blue-tooth mesh
? 2 Mbps PHY
? 遠距離模式 (Long Range)
? 廣播擴展 (Advertising Extensions)
? 多廣播 (Multiple Advertisement Sets)
? 信道選擇 (Channel Selection Algorithm #2)
CPU?和存儲
? 五級流水線架構,支持高達 240 MHz 的時鐘頻率
? 16 位/24 位指令集提供高代碼密度
? 32 位定制化指令集及 128 位寬數(shù)據(jù)總線,提供高運算性能
? 支持單精度浮點運算單元 (FPU)
? 支持 32 位乘法器、32 位除法器
? 非緩存 GPIO 指令
? 支持六級 32 個中斷
? 支持 windowed ABI,64 個物理通用寄存器
? 支持帶 TRAX 壓縮模塊的 trace 功能,最大 16 KB 的記錄存儲器 (trace memory)
? 用于調(diào)試的 JTAG
? 384 KB ROM?:用于程序啟動和內(nèi)核功能調(diào)用
? 512 KB SRAM?:用于數(shù)據(jù)和指令存儲
? 16 KB RTC SRAM
? SPI、Dual SPI、Quad SPI、Octal SPI、QPI、OPI 接口外接多個 flash 和片外 RAM
?高級外設接口和傳感器
? 45 × GPIO 口
? 數(shù)字接口:
– 4 × SPI
– 1 × LCD 接口(8 位 ~16 位并行 RGB,I8080, MOTO6800), 支持 RGB565,
YUV422, YUV420, YUV411 之間互相轉(zhuǎn)換
– 1 × DVP 8 位 ~16 位攝像頭接口
– 3 × UART
– 2 × I2C
– 2 × I2S
– 1 × RMT (TX/RX)
– 1 × 脈沖計數(shù)器
– LED PWM 控制器,多達 8 個通道
– 1 × 全速 USB OTG
– 1 × USB Serial/JTAG 控制器
– 2 × MCPWM
– 1 × SDIO 主機接口,具有 2 個卡槽
– DMA 控制器,5 個接收通道和 5 個發(fā)送通道– 1 × TWAI? 控制器(兼容 ISO11898-1)
?? 模擬接口:
– 2 × 12 位 SAR ADC,多達 20 個通道
– 1 × 溫度傳感器
– 14 × 電容式傳感 GPIO以下是 ESP32-S3 的關鍵特性:
1.?Wi-Fi + Bluetooth 5 (LE)?無線連接
ESP32-S3 集成 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 功能,支持 40 MHz 帶寬。其低功耗藍牙子系統(tǒng)支持 Bluetooth 5 (LE) 和 Bluetooth Mesh,可通過 Coded PHY 與廣播擴展實現(xiàn)遠距離通信。它還支持 2 Mbps PHY,用于提高傳輸速度和數(shù)據(jù)吞吐量。ESP32-S3 的 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 射頻性能優(yōu)越,在高溫下也能穩(wěn)定工作。
2.?支持 AI 加速
ESP32-S3 MCU 額外增加了用于加速神經(jīng)網(wǎng)絡計算和信號處理等工作的向量指令 (vector instructions)。AI 開發(fā)者們將可以使用指令優(yōu)化后的軟件庫(敬請期待 ESP-WHO,ESP-Skainet 更新版本),實現(xiàn)高性能的圖像識別、語音喚醒和識別等應用。
3.?豐富的 IO 接口
ESP32-S3 擁有 45 個可編程 GPIO,支持所有常用外設接口,如 SPI、I2S、I2C、PWM、RMT、ADC、DAC、UART、SD/MMC 主機控制器和 TWAITM 控制器等。用戶可將其中的 14 個 GPIO 配置為用于 HMI 交互的電容觸摸輸入端。此外,ESP32-S3 搭載了超低功耗協(xié)處理器 (ULP),支持多種低功耗模式,廣泛適用于各類低功耗應用場景。
完善的安全機制
4.?ESP32-S3 為物聯(lián)網(wǎng)設備提供了完善的安全機制和保護措施
為了防止各類惡意攻擊和威脅。它支持基于 AES-XTS 算法的 Flash 加密和基于 RSA 算法的安全啟動;具有數(shù)字簽名和 HMAC 模塊,用于保護私鑰或?qū)ΨQ密鑰免受軟件攻擊,確保設備身份安全。ESP32-S3 還新增了一個“世界控制器 (World Controller)”模塊,提供了兩個互不干擾的執(zhí)行環(huán)境,實現(xiàn)可信執(zhí)行環(huán)境或權限分離機制。?
5.ESP32-S3 支持的功耗模式
? Active 模式:CPU 和芯片射頻處于工作狀態(tài)。芯片可以接收、發(fā)射和偵聽信號。
? Modem-sleep 模式:CPU 可運行,時鐘頻率可配置。Wi-Fi 基帶和射頻關閉,但 Wi-Fi 可保持連接。
? Light-sleep 模式:CPU 暫停運行。RTC 外設以及 ULP 協(xié)處理器可被定時器周期性喚醒運行。任何喚醒事
件(MAC、主機、RTC 定時器或外部中斷)都會喚醒芯片。Wi-Fi 可保持連接。
? Deep-sleep 模式:CPU 和大部分外設都會掉電,只有 RTC 存儲器和 RTC 外設處于工作狀態(tài)。Wi-Fi 連接
數(shù)據(jù)存儲在 RTC 中。ULP 協(xié)處理器可以工作。
? Hibernation 模式:內(nèi)置快速 RC 振蕩器時鐘和 ULP 協(xié)處理器均被禁用。只有 1 個位于低速時鐘上的 RTC
時鐘定時器和某些 RTC GPIO 在工作。RTC 時鐘定時器或 RTC GPIO 可以將芯片從 Hibernation 模式中喚醒。
不同模式下的功耗

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