Espressif ESP32-S2 WROOM 32비트 LX7 CPU 사용 설명서

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모듈 오버view

특징
MCU

ESP32-S2 내장형, Xtensa® 단일 코어 32비트 LX7 마이크로프로세서, 최대 240MHz
128KB 롬

320KB SRAM
RTC의 16KB SRAM

와이파이

802.11 표준

비트 전송률: 802.11n 최대 150Mbps
A-MPDU 및 A-MSDU 통합

0.4µs 보호 간격 지원
작동 채널의 중심 주파수 범위: 2412 ~ 2462MHz

하드웨어

인터페이스: GPIO, SPI, LCD, UART, I2C, I2S, 카메라 시대 인터페이스, IR, 펄스 카운터, LED PWM, USB OTG 1.1, ADC, DAC, 터치 센서, 온도 센서
40MHz 수정 발진기
4MB SPI 플래시
운영 볼륨tag전자/전원 공급 장치: 3.0 ~ 3.6 V
작동 온도 범위: –40 ~ 85 °C
치수: (18 × 31 × 3.3)mm

인증

친환경 인증: RoHS/REACH
RF 인증: FCC/CE-RED/SRRC

시험

HTOL/HTSL/uHAST/TCT/ESD

설명

ESP32-S2-WROOM 및 ESP32-S2-WROOM-I는 풍부한 주변 장치 세트를 갖춘 두 가지 강력한 일반 Wi-Fi MCU 모듈입니다. 이 제품은 사물 인터넷(IoT), 웨어러블 전자 제품 및 스마트 홈과 관련된 다양한 애플리케이션 시나리오에 이상적인 선택입니다.
ESP32-S2-WROOM은 PCB 안테나와 함께 제공되고 ESP32-S2-WROOM-I는 IPEX 안테나와 함께 제공됩니다. 둘 다 4MB 외부 SPI 플래시를 갖추고 있습니다. 이 데이터시트의 정보는 두 모듈 모두에 적용됩니다.
두 모듈의 주문 정보는 다음과 같습니다.

표 1: 주문 정보

기준 치수	임베디드 칩	플래시	모듈 치수 (mm)
ESP32-S2-WROOM(PCB)	ESP32-S2	4메가바이트	(18.00±0.15)×(31.00±0.15)×(3.30±0.15)
ESP32-S2-WROOM-I(IPEX)
노트 다양한 용량의 플래시를 갖춘 모듈은 맞춤 주문이 가능합니다. IPEX 커넥터의 치수는 섹션을 참조하십시오. 7.3.

이 모듈의 핵심에는 최대 32MHz에서 작동하는 Xtensa® 2비트 LX32 CPU인 ESP7-S240*가 있습니다. 이 칩에는 CPU 대신 사용할 수 있는 저전력 보조 프로세서가 있어 주변 장치 모니터링과 같이 컴퓨팅 성능이 많이 필요하지 않은 작업을 수행하는 동안 전력을 절약할 수 있습니다. ESP32-S2는 SPI, I²S, UART, I²C, LED PWM, LCD, 카메라 인터페이스, ADC, DAC, 터치 센서, 온도 센서는 물론 최대 43개의 GPIO까지 다양한 주변 장치 세트를 통합합니다. 또한 USB 통신을 가능하게 하는 최대 속도 USB OTG(On-The-Go) 인터페이스도 포함되어 있습니다.

메모
* ESP32-S2에 대한 자세한 내용은 ESP32-S2 데이터시트를 참조하세요.

응용 프로그램

일반 저전력 IoT 센서 허브
일반 저전력 IoT 데이터 로거

비디오 스트리밍용 카메라
OTT(오버더톱) 장치
USB 장치

음성 인식
이미지 인식
메쉬 네트워크

홈 오토메이션
스마트 홈 제어판
스마트 빌딩

산업 자동화
스마트 농업
오디오 애플리케이션

건강 관리 애플리케이션
Wi-Fi 지원 장난감
웨어러블 전자제품

소매 및 케이터링 애플리케이션
스마트 POS 기계

핀 정의

핀 레이아웃

그림 1: 모듈 핀 레이아웃(상단 View)

메모
핀 다이어그램은 모듈에 있는 핀의 대략적인 위치를 보여줍니다. 실제 기계 다이어그램은 그림 7.1 물리적 치수를 참조하십시오.

핀 설명

모듈에는 42개의 핀이 있습니다. 표 2의 핀 정의를 참조하십시오.
에스프레소 시스템

표 2: 핀 정의

이름	아니요.	유형	기능
접지	1	P	지면
3V3	2	P	전원 공급
IO0	3	입출력	RTC_GPIO0, GPIO0
IO1	4	입출력	RTC_GPIO1, GPIO1, 터치1, ADC1_CH0
IO2	5	입출력	RTC_GPIO2, GPIO2, 터치2, ADC1_CH1
IO3	6	입출력	RTC_GPIO3, GPIO3, 터치3, ADC1_CH2
IO4	7	입출력	RTC_GPIO4, GPIO4, 터치4, ADC1_CH3
IO5	8	입출력	RTC_GPIO5, GPIO5, 터치5, ADC1_CH4
IO6	9	입출력	RTC_GPIO6, GPIO6, 터치6, ADC1_CH5
IO7	10	입출력	RTC_GPIO7, GPIO7, 터치7, ADC1_CH6
IO8	11	입출력	RTC_GPIO8, GPIO8, 터치8, ADC1_CH7
IO9	12	입출력	RTC_GPIO9, GPIO9, TOUCH9, ADC1_CH8, FSPIHD
IO10	13	입출력	RTC_GPIO10, GPIO10, TOUCH10, ADC1_CH9, FSPICS0, FSPIIO4
IO11	14	입출력	RTC_GPIO11, GPIO11, TOUCH11, ADC2_CH0, FSPID, FSPIIO5
IO12	15	입출력	RTC_GPIO12, GPIO12, TOUCH12, ADC2_CH1, FSPICLK, FSPIIO6
IO13	16	입출력	RTC_GPIO13, GPIO13, TOUCH13, ADC2_CH2, FSPIQ, FSPIIO7
IO14	17	입출력	RTC_GPIO14, GPIO14, TOUCH14, ADC2_CH3, FSPIWP, FSPIDQS
IO15	18	입출력	RTC_GPIO15, GPIO15, U0RTS, ADC2_CH4, XTAL_32K_P
IO16	19	입출력	RTC_GPIO16, GPIO16, U0CTS, ADC2_CH5, XTAL_32K_N
IO17	20	입출력	RTC_GPIO17, GPIO17, U1TXD, ADC2_CH6, DAC_1
IO18	21	입출력	RTC_GPIO18, GPIO18, U1RXD, ADC2_CH7, DAC_2, CLK_OUT3
IO19	22	입출력	RTC_GPIO19, GPIO19, U1RTS, ADC2_CH8, CLK_OUT2, USB_D-
IO20	23	입출력	RTC_GPIO20, GPIO20, U1CTS, ADC2_CH9, CLK_OUT1, USB_D+
IO21	24	입출력	RTC_GPIO21, GPIO21
IO26	25	입출력	SPICS1, GPIO26
접지	26	P	지면
IO33	27	입출력	SPIIO4, GPIO33, FSPIHD
IO34	28	입출력	SPIIO5, GPIO34, FSPICS0
IO35	29	입출력	SPIIO6, GPIO35, FSPID
IO36	30	입출력	SPIIO7, GPIO36, FSPICLK
IO37	31	입출력	SPIDQS, GPIO37, FSPIQ
IO38	32	입출력	GPIO38, FSPIWP
IO39	33	입출력	MTCK, GPIO39, CLK_OUT3
IO40	34	입출력	MTDO, GPIO40, CLK_OUT2
IO41	35	입출력	MTDI, GPIO41, CLK_OUT1
IO42	36	입출력	MTMS, GPIO42
TXD0	37	입출력	U0TXD, GPIO43, CLK_OUT1
RXD0	38	입출력	U0RXD, GPIO44, CLK_OUT2
IO45	39	입출력	GPIO45
IO46	40	I	GPIO46

이름	아니요.	유형	기능
EN	41	I	높음: 켜짐, 칩을 활성화합니다. 낮음: 꺼짐, 칩 전원이 꺼집니다. 메모: EN 핀을 떠 있는 채로 두지 마십시오.
접지	42	P	지면

알아채다
주변기기 핀 구성은 ESP32-S2 사용자 설명서를 참조하세요.

스트래핑 핀
ESP32-S2에는 GPIO0, GPIO45, GPIO46의 세 가지 스트래핑 핀이 있습니다. ESP32-S2와 모듈 간의 핀-핀 매핑은 다음과 같습니다. 이는 5장 회로도에서 볼 수 있습니다.

GPIO0 = IO0

GPIO45 = IO45
GPIO46 = IO46
소프트웨어는 레지스터 "GPIO_STRAPPING"에서 해당 비트의 값을 읽을 수 있습니다.

칩의 시스템 재설정(파워 온 재설정, RTC 감시 재설정, 브라운아웃 재설정, 아날로그 슈퍼 감시 재설정, 수정 시계 결함 감지 재설정) 중에 스트래핑 핀의 래치는 samp르 권tage 레벨을 "0" 또는 "1"의 스트래핑 비트로 설정하고 칩의 전원이 꺼지거나 종료될 때까지 이 비트를 유지합니다.
IO0, IO45, IO46은 내부 풀업/풀다운에 연결됩니다. 연결되지 않았거나 연결된 외부 회로가 고임피던스인 경우 내부의 약한 풀업/풀다운이 이러한 스트래핑 핀의 기본 입력 레벨을 결정합니다.
스트래핑 비트 값을 변경하기 위해 사용자는 외부 풀다운/풀업 저항을 적용하거나 호스트 MCU의 GPIO를 사용하여 볼륨을 제어할 수 있습니다.tagESP32-S2의 전원을 켤 때 이 핀의 e 레벨.

재설정 후 스트래핑 핀은 일반 기능 핀으로 작동합니다.
스트래핑 핀의 자세한 부팅 모드 구성은 표 3을 참조하십시오.

표 3: 스트래핑 핀

VDD_SPI 볼륨tag이 1
핀	기본	3.3V(XNUMXV)	1.8V(XNUMXV)
IO45 2	풀다운	0	1
부팅 모드
핀	기본	SPI 부팅	부팅 다운로드
IO0	풀업	1	0
IO46	풀다운	신경쓰지마	0
부팅 중 ROM 코드 인쇄 활성화/비활성화 3 4
핀	기본	활성화됨	장애가 있는
IO46	풀다운	네 번째 메모를 참조하세요	네 번째 메모를 참조하세요

메모

펌웨어는 "VDD_SPI Vol"의 설정을 변경하기 위해 레지스터 비트를 구성할 수 있습니다.tag이자형".
모듈의 플래시는 기본적으로 1V에서 작동하므로(VDD_SPI에 의해 출력) IO45용 내부 풀업 저항기(R3.3)는 모듈에 채워지지 않습니다. 모듈이 외부 회로에 의해 전원이 공급될 때 IO45가 하이로 당겨지지 않는지 확인하십시오.
ROM 코드는 eFuse 비트에 따라 TXD0(기본값) 또는 DAC_1(IO17)을 통해 인쇄될 수 있습니다.

eFuse UART_PRINT_Control 값이 다음과 같은 경우:
부팅 중에는 인쇄가 정상이며 IO46에 의해 제어되지 않습니다.
1. IO46은 0이고 부팅 중에는 인쇄가 정상입니다. 그러나 IO46이 1이면 인쇄가 비활성화됩니다.
2. nd IO46은 0이고 인쇄가 비활성화됩니다. 그러나 IO46이 1이면 인쇄가 정상입니다.
3. 인쇄가 비활성화되어 있으며 IO46에 의해 제어되지 않습니다.

전기적 특성

절대 최대 정격

표 4: 절대 최대 등급

상징	매개변수	최소	맥스	단위
VDD33	전원 공급 장치tage	–0.3	3.6	V
T가게	보관 온도	–40	85	° C (섭씨)

권장 작동 조건

표 5: 권장 작동 조건

상징	매개변수	최소	유형	맥스	단위
VDD33	전원 공급 장치tage	3.0	3.3	3.6	V
IVDD	외부 전원 공급 장치에 의해 전달되는 전류	0.5	—	—	A
T	작동 온도	–40	—	85	° C (섭씨)
습기	습도 상태	—	85	—	%RH

DC 특성(3.3V, 25°C)

표 6: DC 특성(3.3V, 25°C)

상징	매개변수	최소	유형	맥스	단위
CIN	핀 커패시턴스	—	2	—	pF
VIH	고급 입력 볼륨tage	0.75 × VDD	—	VDD + 0.3	V
VIL	로우 레벨 입력 볼륨tage	–0.3	—	0.25 × VDD	V
IIH	높은 수준의 입력 전류	—	—	50	nA
IIL	저수준 입력 전류	—	—	50	nA
VOH	높은 수준의 출력 볼륨tage	0.8 × VDD	—	—	V
VOL	저수준 출력 볼륨tage	—	—	0.1 × VDD	V
IOH	높은 수준의 소스 전류(VDD = 3.3V, V_OH >= 2.64V, PAD_DRIVER = 3)	—	40	—	mA
IOL	낮은 수준의 싱크 전류(VDD = 3.3V, V_OL = 0.495V, PAD_DRIVER = 3)	—	28	—	mA
RPU	풀업 저항	—	45	—	케이오엠
RPD	풀다운 저항	—	45	—	케이오엠
VIH_ 뉴스	칩 리셋 릴리스 권tage	0.75 × VDD	—	VDD + 0.3	V
VIL_ 뉴스	칩 재설정 볼륨tage	–0.3	—	0.25 × VDD	V

메모
VDD는 I/O 볼륨입니다.tage 핀의 특정 전력 도메인에 대해.

현재 소비 특성
고급 전원 관리 기술을 사용하여 모듈은 다양한 전원 모드 간에 전환할 수 있습니다. 다양한 전원 모드에 대한 자세한 내용은 ESP32-S2 사용자 설명서의 RTC 및 저전력 관리 섹션을 참조하세요.

표 7: RF 모드에 따른 전류 소비

작업 모드	설명		평균	정점
활성(RF 작동)	TX	802.11b, 20MHz, 1Mbps, @ 22.31dBm	190mA	310mA
		802.11g, 20MHz, 54Mbps, @ 25.00dBm	145mA	220mA
		802.11n, 20MHz, MCS7, @ 24.23dBm	135mA	200mA
		802.11n, 40MHz, MCS7, @ 22.86dBm	120mA	160mA
	RX	802.11b/g/n, 20MHz	63mA	63mA
	RX	802.11n, 40MHz	68mA	68mA

메모

전류 소비 측정은 RF 포트의 주변 온도 3.3°C에서 25V 공급을 사용하여 수행됩니다. 모든 송신기의 측정은 50% 듀티 사이클을 기준으로 합니다.

RX 모드의 전류 소비 수치는 주변 장치가 비활성화되고 CPU가 유휴 상태인 경우에 대한 것입니다.

표 8: 작업 모드에 따른 전류 소비량

작업 모드	설명		소비 전류(일반)
모뎀 절전	CPU 전원이 켜져 있습니다.	240MHz	22mA
		160MHz	17mA
		일반 속도: 80MHz	14mA
가벼운 수면	—		550 µA
깊은 잠	ULP 보조 프로세서의 전원이 켜져 있습니다.		220 µA
	ULP 센서 모니터링 패턴		7 µ@1% 관세
	RTC 타이머 + RTC 메모리		10 µA
	RTC 타이머만		5 µA
전원 끄기	CHIP_PU가 낮은 레벨로 설정되고 칩의 전원이 꺼집니다.		0.5 µA

메모

모뎀 절전 모드의 전류 소비 수치는 CPU 전원이 켜져 있고 캐시가 유휴 상태인 경우에 대한 것입니다.
Wi-Fi가 활성화되면 칩은 활성 모드와 모뎀 절전 모드 사이를 전환합니다. 따라서 현재 소비량은 이에 따라 변경됩니다.
모뎀 절전 모드에서는 CPU 주파수가 자동으로 변경됩니다. 빈도는 CPU 부하와 사용되는 주변 장치에 따라 달라집니다.

Deep-sleep 동안 ULP 보조 프로세서의 전원이 켜지면 GPIO 및 I²C와 같은 주변 장치가 작동할 수 있습니다.
"ULP 센서 모니터링 패턴"은 ULP 보조 프로세서 또는 센서가 주기적으로 작동하는 모드를 나타냅니다. 터치 센서가 1%의 듀티 사이클로 작동할 때 일반적인 전류 소비는 7μA입니다.

Wi-Fi RF 특성
Wi-Fi RF 표준

표 9: Wi-Fi RF 표준

이름		설명
작동 채널의 중심 주파수 범위 메모1		2412 ~ 2462MHz
Wi-Fi 무선 표준		IEEE 802.11b/g/n
데이터 전송 속도	20MHz	11b: 1, 2, 5.5 및 11Mbps 11g: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54Mbps 11n: MCS0-7, 72.2Mbps(최대)
	40MHz	11n: MCS0-7, 150Mbps(최대)
안테나 유형		PCB 안테나, IPEX 안테나

장치는 지역 규제 당국이 할당한 중앙 주파수 범위에서 작동해야 합니다. 목표 중심 주파수 범위는 소프트웨어로 구성 가능합니다.
IPEX 안테나를 사용하는 모듈의 경우 출력 임피던스는 50Ω입니다. IPEX 안테나가 없는 다른 모듈의 경우 사용자는 출력 임피던스에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

송신기 특성

표 10: 송신기 특성

매개변수

비율

단위

TX 파워 메모1

802.11b:22.31dBm

802.11g:25.00dBm

802.11n20:24.23dBm

802.11n40:22.86dBm

데시벨(dBm)

대상 TX 전원은 장치 또는 인증 요구 사항에 따라 구성할 수 있습니다.

수신기 특성

표 11: 수신기 특성

매개변수	비율	유형	단위
RX 감도	1Mbps	–97	데시벨(dBm)
	2Mbps	–95
	5.5Mbps	–93
	11Mbps	–88
	6Mbps	–92

전기적 특성

매개변수	비율	유형	단위
RX 감도	9Mbps	–91	데시벨(dBm)
	12Mbps	–89
	18Mbps	–86
	24Mbps	–83
	36Mbps	–80
	48Mbps	–76
	54Mbps	–74
	11n, HT20, MCS0	–92
	11n, HT20, MCS1	–88
	11n, HT20, MCS2	–85
	11n, HT20, MCS3	–82
	11n, HT20, MCS4	–79
	11n, HT20, MCS5	–75
	11n, HT20, MCS6	–73
	11n, HT20, MCS7	–72
	11n, HT40, MCS0	–89
	11n, HT40, MCS1	–85
	11n, HT40, MCS2	–83
	11n, HT40, MCS3	–79
	11n, HT40, MCS4	–76
	11n, HT40, MCS5	–72
	11n, HT40, MCS6	–70
	11n, HT40, MCS7	–68
RX 최대 입력 레벨	11b, 1Mbps	5	데시벨(dBm)
	11b, 11Mbps	5
	11g, 6Mbps	5
	11g, 54Mbps	0
	11n, HT20, MCS0	5
	11n, HT20, MCS7	0
	11n, HT40, MCS0	5
	11n, HT40, MCS7	0
인접 채널 거부	11b, 11Mbps	35	dB
	11g, 6Mbps	31
	11g, 54Mbps	14
	11n, HT20, MCS0	31
	11n, HT20, MCS7	13
	11n, HT40, MCS0	19
	11n, HT40, MCS7	8

물리적 치수 및 PCB 랜드 패턴

물리적 차원

그림 6: 물리적 치수

권장 PCB 랜드 패턴

그림 7: 권장 PCB 랜드 패턴

U.FL 커넥터 치수

제품 취급

보관 조건

MBB(수분 차단 백)에 밀봉된 제품은 < 40 °C/90%RH의 비응축 대기 환경에서 보관해야 합니다.
모듈의 정격은 수분 민감도 수준(MSL) 3입니다.
포장을 푼 후 모듈은 공장 조건 168±25°C/5%RH에서 60시간 이내에 납땜되어야 합니다. 위의 조건이 충족되지 않으면 모듈을 구워야 합니다.

정전기 방전

인체 모델(HBM): 2000V(XNUMXV)
충전 장치 모델(CDM): 500V(XNUMXV)

공기 방전: 6000V(XNUMXV)
접촉 방전: 4000V(XNUMXV)

리플로우 프로file

그림 9: 리플로우 프로file

메모
단일 리플로우로 모듈을 납땜합니다. PCBA에 여러 번의 리플로우가 필요한 경우 최종 리플로우 중에 모듈을 PCB에 배치하십시오.

MAC 주소 및 eFuse

ESP32-S2의 eFuse는 48비트 mac_address로 구워졌습니다. 스테이션 및 AP 모드에서 칩이 사용하는 실제 주소는 다음과 같은 방식으로 mac_address에 해당합니다.

스테이션 모드: mac_address
AP 모드: mac_address + 1

eFuse에는 사용자가 사용할 수 있는 256개의 블록이 있습니다. 각 블록의 크기는 XNUMX비트이며 독립적인 쓰기/읽기 비활성화 컨트롤러가 있습니다. 그 중 XNUMX개는 암호화된 키나 사용자 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있으며 나머지 XNUMX개는 사용자 데이터를 저장하는 데만 사용됩니다.