Walfront ESP32 WiFi и Bluetooth модул за Интернет на нещата

Информация за продукта

• Модул: ESP32
• Характеристики: WiFi-BT-BLE MCU модул

Дефиниции на ПИН

ПИН Описание

Име	не	Тип	функция

Щифтове за ремъци

ПИН	По подразбиране	функция

Функционално описание

• Процесор и вътрешна памет
  Модулът ESP32 разполага с двуядрен процесор и вътрешна памет за системни операции.
• Външна Flash и SRAM
  ESP32 поддържа външна QSPI флаш памет и SRAM, осигурявайки допълнителни възможности за съхранение и криптиране.
• Кристални осцилатори
  Модулът използва 40-MHz кристален осцилатор за време и синхронизация.
• RTC и управление на ниска мощност
  Усъвършенстваните технологии за управление на мощността позволяват на ESP32 да оптимизира консумацията на енергия въз основа на употребата.

ЧЗВ

• Въпрос: Кои са щифтовете за закрепване по подразбиране за ESP32?
  О: Щифтовете по подразбиране за ESP32 са MTDI, GPIO0, GPIO2, MTDO и GPIO5.
• Q: Какво е захранването voltage гама за ESP32?
  A: Захранването voltagДиапазонът за ESP32 е от 3.0 V до 3.6 V.

Относно този документ
Този документ предоставя спецификациите за модула ESP32.

крайview

ESP32 е мощен, общ WiFi-BT-BLE MCU модул, който е насочен към голямо разнообразие от приложения, вариращи от сензорни мрежи с ниска мощност до най-взискателните задачи, като кодиране на глас, поточно предаване на музика и MP3 декодиране.

Дефиниции на ПИН

Разположение на щифта

ПИН Описание
ESP32 има 38 пина. Вижте дефинициите на пиновете в таблица 1.

Таблица 1: Дефиниции на щифтове

Име	не	Тип	функция
GND	1	P	Земя
3V3	2	P	Захранване
EN	3	I	Сигнал за активиране на модула. Активно високо.
SENSOR_VP	4	I	GPIO36, ADC1_CH0, RTC_GPIO0
SENSOR_VN	5	I	GPIO39, ADC1_CH3, RTC_GPIO3
IO34	6	I	GPIO34, ADC1_CH6, RTC_GPIO4
IO35	7	I	GPIO35, ADC1_CH7, RTC_GPIO5
IO32	8	I/O	GPIO32, XTAL_32K_P (32.768 kHz вход на кристален осцилатор), ADC1_CH4, TOUCH9, RTC_GPIO9
IO33	9	I/O	GPIO33, XTAL_32K_N (32.768 kHz изход на кристален осцилатор), ADC1_CH5, TOUCH8, RTC_GPIO8
IO25	10	I/O	GPIO25, DAC_1, ADC2_CH8, RTC_GPIO6, EMAC_RXD0
IO26	11	I/O	GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7, EMAC_RXD1
IO27	12	I/O	GPIO27, ADC2_CH7, TOUCH7, RTC_GPIO17, EMAC_RX_DV
IO14	13	I/O	GPIO14, ADC2_CH6, TOUCH6, RTC_GPIO16, MTMS, HSPICLK, HS2_CLK, SD_CLK, EMAC_TXD2
IO12	14	I/O	GPIO12, ADC2_CH5, TOUCH5, RTC_GPIO15, MTDI, HSPIQ, HS2_DATA2, SD_DATA2, EMAC_TXD3
GND	15	P	Земя
IO13	16	I/O	GPIO13, ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK, HSPID, HS2_DATA3, SD_DATA3, EMAC_RX_ER
NC	17	–	–
NC	18	–	–
NC	19	–	–
NC	20	–	–
NC	21	–	–
NC	22	–	–
IO15	23	I/O	GPIO15, ADC2_CH3, TOUCH3, MTDO, HSPICS0, RTC_GPIO13, HS2_CMD, SD_CMD, EMAC_RXD3
IO2	24	I/O	GPIO2, ADC2_CH2, TOUCH2, RTC_GPIO12, HSPIWP, HS2_DATA0, SD_DATA0
IO0	25	I/O	GPIO0, ADC2_CH1, TOUCH1, RTC_GPIO11, CLK_OUT1, EMAC_TX_CLK
IO4	26	I/O	GPIO4, ADC2_CH0, TOUCH0, RTC_GPIO10, HSPIHD, HS2_DATA1, SD_DATA1, EMAC_TX_ER
NC1	27	–	–
NC2	28	–	–
IO5	29	I/O	GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK
IO18	30	I/O	GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7

IO19	31	I/O	GPIO19, VSPIQ, U0CTS, EMAC_TXD0
NC	32	–	–
IO21	33	I/O	GPIO21, VSPIHD, EMAC_TX_EN
RXD0	34	I/O	GPIO3, U0RXD, CLK_OUT2
TXD0	35	I/O	GPIO1, U0TXD, CLK_OUT3, EMAC_RXD2
IO22	36	I/O	GPIO22, VSPIWP, U0RTS, EMAC_TXD1
IO23	37	I/O	GPIO23, VSPID, HS1_STROBE
GND	38	P	Земя

Забележка:
GPIO6 до GPIO11 са свързани към SPI флаш, интегриран в модула, и не са свързани навън.

Щифтове за ремъци
ESP32 има пет закрепващи щифта:

• MTDI
• GPIO0
• GPIO2
• MTDO
• GPIO5

Софтуерът може да прочете стойностите на тези пет бита от регистъра ”GPIO_STRAPPING”. По време на освобождаването на системата за нулиране на чипа (рестартиране при включване, нулиране на RTC watchdog и нулиране при изчакване), ключалките на щифтовете за свързване sample the voltage ниво като свързващи битове от „0” или „1” и задръжте тези битове, докато чипът не бъде изключен или изключен. Битовете за свързване конфигурират режима на зареждане на устройството, работния обемtage на VDD_SDIO и други първоначални системни настройки. Всеки свързващ щифт е свързан към вътрешното си издърпване/издърпване надолу по време на нулирането на чипа. Следователно, ако щифтът за лента не е свързан или свързаната външна верига е с висок импеданс, вътрешното слабо издърпване/издърпване надолу ще определи входното ниво по подразбиране на щифтовете за лента. За да променят стойностите на битовете за свързване, потребителите могат да прилагат външни съпротивления за издърпване надолу/издърпване или да използват GPIO на хост MCU, за да контролират обемаtagнивото на тези щифтове при захранване на ESP32. След освобождаване на нулирането щифтовете за закрепване работят като щифтове за нормална функция. Обърнете се към Таблица 2 за подробна конфигурация на режим на стартиране чрез щифтове за закрепване.

Таблица 2: Фиксиращи щифтове 

Voltage на вътрешен LDO (VDD_SDIO)
ПИН	По подразбиране	3.3 V	1.8 V
MTDI	Падащото	0	1

Режим на зареждане
ПИН	По подразбиране	SPI зареждане		Изтеглете Boot
GPIO0	Набиране	1		0
GPIO2	Падащото	Не ме интересува		0
Разрешаване/деактивиране на отпечатването на регистрационния файл за отстраняване на грешки през U0TXD по време на зареждане
ПИН	По подразбиране	U0TXD Активен		U0TXD Безшумен
MTDO	Набиране	1		0
Времето на SDIO Slave
ПИН	По подразбиране	Спадащ край Sampлинг Изход с падащ край	Спадащ край Sampлинг Изход с нарастващ край	Издигащ се Sampлинг Изход с падащ край	Издигащ се Sampлинг Изход с нарастващ край
MTDO	Набиране	0	0	1	1
GPIO5	Набиране	0	1	0	1

Забележка: 

• Фърмуерът може да конфигурира регистрови битове, за да промени настройките на ”Voltage на вътрешен LDO (VDD_SDIO)” и „Време на SDIO Slave” след зареждане.
• Вътрешният издърпващ резистор (R9) за MTDI не е попълнен в модула, тъй като флашът и SRAM в ESP32 поддържат само мощностtage от 3.3 V (изход от VDD_SDIO)

Функционално описание

Тази глава описва модулите и функциите, интегрирани в ESP32.

Процесор и вътрешна памет
ESP32 съдържа два нискоенергийни Xtensa® 32-битови LX6 микропроцесора. Вътрешната памет включва:

• 448 KB ROM за зареждане и основни функции.
• 520 KB вградена SRAM памет за данни и инструкции.
• 8 KB SRAM в RTC, което се нарича RTC FAST Memory и може да се използва за съхранение на данни; той е достъпен от главния процесор по време на RTC зареждане от режим Deep-sleep.
• 8 KB SRAM в RTC, което се нарича RTC SLOW Memory и може да бъде достъпно от копроцесора по време на режим Deep-sleep.
• 1 Kbit eFuse: 256 бита се използват за системата (MAC адрес и конфигурация на чип), а останалите 768 бита са запазени за клиентски приложения, включително флаш криптиране и чип-ID.

Външна Flash и SRAM
ESP32 поддържа множество външни QSPI флаш и SRAM чипове. ESP32 също поддържа хардуерно криптиране/декриптиране, базирано на AES, за защита на програмите и данните на разработчиците във Flash.

ESP32 има достъп до външната QSPI флаш и SRAM чрез високоскоростни кешове.

• Външната флаш памет може да бъде картографирана едновременно в пространството на паметта на процесора и паметта само за четене.
  • Когато външната флаш памет е картографирана в пространството на паметта за инструкции на процесора, до 11 MB + 248 KB могат да бъдат картографирани наведнъж. Имайте предвид, че ако са картографирани повече от 3 MB + 248 KB, производителността на кеша ще бъде намалена поради спекулативни четения от процесора.
  • Когато външната флаш памет е картографирана в пространство на паметта само за четене, до 4 MB могат да бъдат картографирани наведнъж. Поддържат се 8-битови, 16-битови и 32-битови четения.
• Външната SRAM може да бъде картографирана в пространството на паметта за данни на процесора. До 4 MB могат да бъдат картографирани наведнъж. Поддържат се 8-битови, 16-битови и 32-битови четения и записи.

ESP32 интегрира 8 MB SPI флаш памет и 8 MB PSRAM за повече памет.

Кристални осцилатори
Модулът използва 40-MHz кристален осцилатор.

RTC и управление на ниска мощност
С използването на усъвършенствани технологии за управление на мощността, ESP32 може да превключва между различни режими на мощност.

Електрически характеристики

Абсолютни максимални оценки
Натоварвания над абсолютните максимални стойности, изброени в таблицата по-долу, могат да причинят трайна повреда на устройството. Това са само оценки на натоварването и не се отнасят до функционалната работа на устройството, която трябва да следва препоръчителните работни условия.

Таблица 3: Абсолютни максимални оценки

1. Модулът работи правилно след 24-часов тест при околна температура при 25 °C и IO в три домейна (VDD3P3_RTC, VDD3P3_CPU, VDD_SDIO) извеждат високо логическо ниво към земята. Моля, имайте предвид, че щифтовете, заети от флаш и/или PSRAM в домейна на мощност VDD_SDIO, бяха изключени от теста.

Препоръчителни условия на работа
Таблица 4: Препоръчителни условия на експлоатация

Символ	Параметър	Мин	Типично	Макс	единица
VDD33	Захранване voltage	3.0	3.3	3.6	V
I V DD	В момента се доставя от външно захранване	0.5	–	–	A
T	Работна температура	–40	–	65	°C

DC характеристики (3.3 V, 25 °C)
Таблица 5: DC характеристики (3.3 V, 25 °C)

Символ	Параметър		Мин	Тип	Макс	единица
C IN	Капацитет на щифта		–	2	–	pF
V IH	Входен обем на високо нивоtage		0.75×VDD1	–	VDD1 + 0.3	V
V IL	Ниско ниво на входен обемtage		–0.3	–	0.25×VDD1	V
I IH	Високо ниво на входен ток		–	–	50	nA
I IL	Ниско ниво на входен ток		–	–	50	nA
V OH	Изходен обем на високо нивоtage		0.8×VDD1	–	–	V
V OL	Изходен обем на ниско нивоtage		–	–	0.1×VDD1	V
I OH	Ток на източник на високо ниво (VDD1 = 3.3 V, VOH >= 2.64 V, изходна сила на задвижване, зададена на максимум)	VDD3P3_CPU захранващ домейн 1; 2	–	40	–	mA
		VDD3P3_RTC захранващ домейн 1; 2	–	40	–	mA
		VDD_SDIO захранващ домейн 1; 3	–	20	–	mA

I OL	Ниско ниво на поглъщащ ток (VDD1 = 3.3 V, VOL = 0.495 V, мощност на изходното задвижване, зададена на максимум)	–	28	–	mA
R PU	Съпротивление на вътрешния издърпващ резистор	–	45	–	kΩ
R PD	Съпротивление на вътрешния издърпващ резистор	–	45	–	kΩ
V IL_nRST	Ниско ниво на входен обемtage от CHIP_PU, за да изключите чипа	–	–	0.6	V

Бележки: 

1. VDD е I/O voltage за конкретен домейн на мощност от щифтове.
2. За домейна на захранване VDD3P3_CPU и VDD3P3_RTC, токът на щифт, генериран в същия домейн, постепенно намалява от около 40 mA до около 29 mA, VOH>=2.64 V, тъй като броят на щифтовете за източник на ток се увеличава.
3. Пинове, заети от флаш и/или PSRAM в домейна на мощност VDD_SDIO, бяха изключени от теста.

Wi-Fi радио
Таблица 6: Характеристики на Wi-Fi радио

Параметър	Състояние	Мин	Типично	Макс	единица
Работен честотен диапазон бележка1	–	2412	–	2462	MHz
TX мощност бележка2	802.11b:26.62dBm;802.11g:25.91dBm 802.11n20:25.89dBm;802.11n40:26.51dBm				dBm
Чувствителност	11b, 1 Mbps	–	–98	–	dBm
	11b, 11 Mbps	–	–89	–	dBm
	11g, 6 Mbps	–	–92	–	dBm
	11g, 54 Mbps	–	–74	–	dBm
	11n, HT20, MCS0	–	–91	–	dBm
	11n, HT20, MCS7	–	–71	–	dBm
	11n, HT40, MCS0	–	–89	–	dBm
	11n, HT40, MCS7	–	–69	–	dBm
Отхвърляне на съседен канал	11g, 6 Mbps	–	31	–	dB
	11g, 54 Mbps	–	14	–	dB
	11n, HT20, MCS0	–	31	–	dB
	11n, HT20, MCS7	–	13	–	dB

1. Устройството трябва да работи в честотния диапазон, определен от регионалните регулаторни органи. Целевият работен честотен диапазон може да се конфигурира чрез софтуер.
2. За модулите, които използват IPEX антени, изходният импеданс е 50 Ω. За други модули без IPEX антени, потребителите не трябва да се притесняват за изходния импеданс.
3. Целевата TX мощност може да се конфигурира въз основа на изискванията за устройство или сертифициране.

Bluetooth/BLE

Радио 4.5.1 приемник
Таблица 7: Характеристики на приемника – Bluetooth/BLE

Параметър	Условия	Мин	Тип	Макс	единица
Чувствителност @30.8% PER	–	–	–97	–	dBm
Максимален получен сигнал @30.8% PER	–	0	–	–	dBm
Съвместен канал C/I	–	–	+10	–	dB
Селективност на съседния канал C/I	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
	F = F0 – 3 MHz	–	–45	–	dB
Ефективност на блокиране извън лентата	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
Intermodulation	–	–36	–	–	dBm

Предавател
Таблица 8: Характеристики на предавателя – Bluetooth/BLE

Параметър	Условия	Мин	Тип	Макс	единица
RF честота	–	2402	–	2480	dBm
Стъпка за контрол на усилването	–	–	–	–	dBm
RF мощност	BLE:6.80dBm;BT:8.51dBm				dBm
Съседният канал предава мощност	F = F0 ± 2 MHz	–	–52	–	dBm
	F = F0 ± 3 MHz	–	–58	–	dBm
	F = F0 ± > 3 MHz	–	–60	–	dBm
∆ f1ср	–	–	–	265	кХц
∆ f2 макс	–	247	–	–	кХц
∆ f2ср./∆ f1ср	–	–	–0.92	–	–
ICFT	–	–	–10	–	кХц
Скорост на отклонение	–	–	0.7	–	kHz/50 s
Дрифт	–	–	2	–	кХц

Reflow Profile

• Rampзона нагоре — Темп.: <150°C Време: 60 ~ 90s Rampскорост на повишаване: 1 ~ 3°C/s
• Зона за предварително нагряване — Темп.: 150 ~ 200°C Време: 60 ~ 120s Rampскорост на повишаване: 0.3 ~ 0.8°C/s
• Зона за препълване — Темп.: >217°C 7LPH60 ~ 90s; Пикова температура: 235 ~ 250°C (<245°C препоръчително) Време: 30 ~ 70s
• Охлаждаща зона — пикова температура ~ 180°CRamp-скорост на понижаване: -1 ~ -5°C/s
• Припой — Sn&Ag&Cu Безоловен припой (SAC305)

Ръководство за OEM

1. Приложими правила на FCC
   Този модул се предоставя чрез единично модулно одобрение. Той отговаря на изискванията на FCC част 15C, раздел 15.247 правила.
2. Специфичните условия на експлоатация
   Този модул може да се използва в IoT устройства. Входящият обемtage към модула е номинално 3.3 V-3.6 V DC. Работната околна температура на модула е –40 °C ~ 65 °C. Разрешена е само вградената PCB антена. Всяка друга външна антена е забранена.
3. Ограничени модулни процедури
   N/A
4. Дизайн на трасирана антена
   N/A
5. Съображения за излагане на RF
   Оборудването отговаря на ограниченията на FCC за излагане на радиация, определени за неконтролирана среда. Това оборудване трябва да се инсталира и работи на минимално разстояние от 20 см между радиатора и вашето тяло. Ако оборудването е вградено в хост за преносимо използване, може да се изисква допълнителна оценка на радиочестотното излагане, както е посочено в 2.1093.
6. Антена
   1. Тип антена: PCB антена Пиково усилване: 3.40dBi
   2. Omni антена с IPEX конектор Пиково усилване 2.33 dBi
7. Етикет и информация за съответствие
   Външен етикет на крайния продукт на OEM може да използва формулировки като следното: „Съдържа предавателен модул FCC ID: 2BFGS-ESP32WROVERE“ или „Съдържа FCC ID: 2BFGS-ESP32WROVERE“.
8. Информация за тестови режими и допълнителни изисквания за тестване
   • Модулният предавател е напълно тестван от получателя на модула за необходимия брой канали, типове модулация и режими, не трябва да е необходимо инсталаторът на хоста да тества повторно всички налични режими или настройки на предавателя. Препоръчва се производителят на основния продукт, който инсталира модулния предавател, да извърши някои разследващи измервания, за да потвърди, че получената композитна система не надвишава границите на паразитни емисии или границите на ръба на лентата (например, когато различна антена може да причинява допълнителни емисии).
   • Тестването трябва да проверява за емисии, които могат да възникнат поради смесването на емисии с други предаватели, цифрови схеми или поради физическите свойства на основния продукт (корпус). Това проучване е особено важно при интегриране на множество модулни предаватели, където сертифицирането се основава на тестване на всеки от тях в самостоятелна конфигурация. Важно е да се отбележи, че производителите на хост продукти не трябва да приемат, че тъй като модулният предавател е сертифициран, те не носят отговорност за съответствието на крайния продукт.
   • Ако разследването покаже опасения относно съответствието, производителят на основния продукт е длъжен да смекчи проблема. Хост продуктите, използващи модулен предавател, са предмет на всички приложими индивидуални технически правила, както и на общите условия за работа в раздели 15.5, 15.15 и 15.29, за да не причиняват смущения. Операторът на основния продукт ще бъде задължен да спре да работи с устройството, докато смущението не бъде коригирано.
9. Допълнително тестване, отказ от отговорност на част 15, подчаст Б. Окончателната комбинация хост/модул трябва да бъде оценена спрямо критериите на FCC част 15B за непреднамерени радиатори, за да бъдат надлежно разрешени за работа като цифрово устройство по част 15.

Хост интеграторът, който инсталира този модул в своя продукт, трябва да гарантира, че крайният композитен продукт отговаря на изискванията на FCC чрез техническа оценка или оценка на правилата на FCC, включително работата на предавателя, и трябва да се позовава на ръководството в KDB 996369. За хост продукти с сертифицирани модулни предаватели, честотният обхват на изследване на композитната система е определен от правилото в раздели 15.33(a)(1) до (a)(3) или диапазонът, приложим към цифровото устройство, както е показано в раздел 15.33(b) )(1), независимо от това кой е по-високият честотен обхват на изследване. Когато тествате хост продукта, всички предаватели трябва да работят. Предавателите могат да бъдат активирани чрез използване на публично достъпни драйвери и включени, така че предавателите да са активни. При определени условия може да е подходящо да се използва специфична за технологията кутия за повикване (тестов набор), когато не са налични допълнителни устройства или драйвери. При изпитване за емисии от непреднамереното излъчване, предавателят трябва да бъде поставен в режим на приемане или режим на неактивност, ако е възможно. Ако режимът само на приемане не е възможен, радиото ще бъде пасивно (за предпочитане) и/или активно сканиране. В тези случаи това ще трябва да активира дейност по комуникационната шина (т.е. PCIe, SDIO, USB), за да се гарантира, че веригата на непреднамерения радиатор е активирана. Лабораториите за изпитване може да се наложи да добавят затихване или филтри в зависимост от силата на сигнала на всички активни маяци (ако е приложимо) от активираното радио(а). Вижте ANSI C50, ANSI C63.4 и ANSI C63.10 за допълнителни общи подробности за тестването.

Тестваният продукт е поставен във връзка/асоциация с партньорско устройство, според нормалното предназначение на продукта. За да се улесни тестването, тестваният продукт е настроен да предава при висок работен цикъл, като например чрез изпращане на file или поточно предаване на медийно съдържание.

Предупреждение на FCC:
Всякакви промени или модификации, които не са изрично одобрени от страната, отговорна за съответствието, могат да анулират правото на потребителя да работи с оборудването. Това устройство отговаря на част 15 от правилата на FCC. Работата е предмет на следните две условия: (1) Това устройство не може да причинява вредни смущения и (2) Това устройство трябва да приема всякакви получени смущения, включително смущения, които могат да причинят нежелана работа

Документи / Ресурси

Walfront ESP32 WiFi и Bluetooth модул за Интернет на нещата [pdf] Ръководство за потребителя ESP32, ESP32 WiFi и Bluetooth модул за интернет на нещата, WiFi и Bluetooth модул за интернет на нещата, Bluetooth модул за интернет на нещата, модул за интернет на нещата, модул за неща, модул

Референции

• Ръководство за потребителя