乐鑫 ESP32-S2 WROOM 32 位 LX7 CPU
规格
- 单片机： ESP32-S2
- 硬件： 无线上网
- 无线网络频率： 2412〜2462兆赫
关于本文档
- 本文档提供了 ESP32-S2-WROOM 和 ESP32-S2-WROOM-I 模块的规格。
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模块结束view
特征
单片机
- ESP32-S2 嵌入式 Xtensa® 单核 32 位 LX7 微处理器，高达 240 MHz
- 128 KB 只读存储器
- 320 KB 静态随机存取存储器
- RTC 中的 16 KB SRAM
无线上网
- 802.11 b / g / n
- 比特率：802.11n 高达 150 Mbps
- A-MPDU 和 A-MSDU 聚合
- 0.4 µs 保护间隔支持
- 工作频道中心频率范围：2412～2462 MHz
硬件
- 接口：GPIO、SPI、LCD、UART、I2C、I2S、Cam-era 接口、IR、脉冲计数器、LED PWM、USB OTG 1.1、ADC、DAC、触摸传感器、温度传感器
- 40 MHz 晶振
- 4 MB SPI 闪存
- 操作量tage/电源： 3.0~3.6 V.
- 工作温度范围: –40 ~ 85 °C
- 方面： (18 × 31 × 3.3) 毫米
认证
- 绿色认证： 有害物质限制指令/REACH
- 射频认证：FCC/CE-RED/SRRC
测试
- HTOL/HTSL/uHAST/TCT/ESD
描述
- ESP32-S2-WROOM 和 ESP32-S2-WROOM-I 是两款功能强大的通用 Wi-Fi MCU 模块，具有丰富的外设。 它们是物联网 (IoT)、可穿戴电子产品和智能家居等各种应用场景的理想选择。
- ESP32-S2-WROOM 配备 PCB 天线，ESP32-S2-WROOM-I 配备 IPEX 天线。 它们都具有 4 MB 外部 SPI 闪存。 本数据表中的信息适用于这两个模块。
两个模块的订购信息如下：
表 1：订购信息
| 模块 | 芯片嵌入式 | 闪光 | 模块尺寸 (mm) |
| ESP32-S2-WROOM（PCB） | ESP32-S2 | 4 兆字节 | (18.00±0.15)×(31.00±0.15)×(3.30±0.15) |
| ESP32-S2-WROOM-I（IPEX） | |||
笔记
|
|||
- 该模块的核心是 ESP32-S2 *，这是一款运行频率高达 32 MHz 的 Xtensa® 7 位 LX240 CPU。 该芯片具有低功耗协处理器，可以用来代替 CPU 以节省功耗，同时执行不需要太多计算能力的任务，例如监视外设。 ESP32-S2 集成了丰富的外设，包括 SPI、I²S、UART、I²C、LED PWM、LCD、摄像头接口、ADC、DAC、触摸传感器、温度传感器以及多达 43 个 GPIO。 它还包括一个全速 USB On-The-Go (OTG) 接口以支持 USB 通信。
笔记
* 有关 ESP32-S2 的更多信息，请参阅 ESP32-S2 数据手册。
应用
- 通用低功耗物联网传感器中心
- 通用低功耗物联网数据记录器
- 用于视频流的相机
- 机顶盒 (OTT) 设备
- USB 设备
- 语音识别
- 图像识别
- 网状网络
- 家庭自动化
- 智能家居控制面板
- 智能建筑
- 工业自动化
- 智慧农业
- 音频应用
- 医疗保健应用
- 支持 Wi-Fi 的玩具
- 可穿戴电子产品
- 零售和餐饮应用
- 智能POS机
引脚定义
引脚布局
图 1：模块引脚布局（顶部 View)
笔记
引脚图显示了模块上引脚的大致位置。 实际机械图请参见图7.1 物理尺寸。
引脚描述
该模块有 42 个引脚。 请参见表 2 中的引脚定义。
乐鑫系统
表 2：引脚定义
| 姓名 | 不。 | 类型 | 功能 |
| 地线 | 1 | P | 地面 |
| 3V3 | 2 | P | 电源 |
| IO0 | 3 | 输入/输出/T | RTC_GPIO0，GPIO0 |
| IO1 | 4 | 输入/输出/T | RTC_GPIO1、GPIO1、TOUCH1、ADC1_CH0 |
| IO2 | 5 | 输入/输出/T | RTC_GPIO2、GPIO2、TOUCH2、ADC1_CH1 |
| IO3 | 6 | 输入/输出/T | RTC_GPIO3、GPIO3、TOUCH3、ADC1_CH2 |
| IO4 | 7 | 输入/输出/T | RTC_GPIO4、GPIO4、TOUCH4、ADC1_CH3 |
| IO5 | 8 | 输入/输出/T | RTC_GPIO5、GPIO5、TOUCH5、ADC1_CH4 |
| IO6 | 9 | 输入/输出/T | RTC_GPIO6、GPIO6、TOUCH6、ADC1_CH5 |
| IO7 | 10 | 输入/输出/T | RTC_GPIO7、GPIO7、TOUCH7、ADC1_CH6 |
| IO8 | 11 | 输入/输出/T | RTC_GPIO8、GPIO8、TOUCH8、ADC1_CH7 |
| IO9 | 12 | 输入/输出/T | RTC_GPIO9、GPIO9、TOUCH9、ADC1_CH8、FSPIHD |
| IO10 | 13 | 输入/输出/T | RTC_GPIO10、GPIO10、TOUCH10、ADC1_CH9、FSPICS0、FSPIIO4 |
| IO11 | 14 | 输入/输出/T | RTC_GPIO11、GPIO11、TOUCH11、ADC2_CH0、FSPID、FSPIIO5 |
| IO12 | 15 | 输入/输出/T | RTC_GPIO12、GPIO12、TOUCH12、ADC2_CH1、FSPICLK、FSPIIO6 |
| IO13 | 16 | 输入/输出/T | RTC_GPIO13、GPIO13、TOUCH13、ADC2_CH2、FSPIQ、FSPIIO7 |
| IO14 | 17 | 输入/输出/T | RTC_GPIO14、GPIO14、TOUCH14、ADC2_CH3、FSPIWP、FSPIDQS |
| IO15 | 18 | 输入/输出/T | RTC_GPIO15、GPIO15、U0RTS、ADC2_CH4、XTAL_32K_P |
| IO16 | 19 | 输入/输出/T | RTC_GPIO16、GPIO16、U0CTS、ADC2_CH5、XTAL_32K_N |
| IO17 | 20 | 输入/输出/T | RTC_GPIO17、GPIO17、U1TXD、ADC2_CH6、DAC_1 |
| IO18 | 21 | 输入/输出/T | RTC_GPIO18、GPIO18、U1RXD、ADC2_CH7、DAC_2、CLK_OUT3 |
| IO19 | 22 | 输入/输出/T | RTC_GPIO19、GPIO19、U1RTS、ADC2_CH8、CLK_OUT2、USB_D- |
| IO20 | 23 | 输入/输出/T | RTC_GPIO20、GPIO20、U1CTS、ADC2_CH9、CLK_OUT1、USB_D+ |
| IO21 | 24 | 输入/输出/T | RTC_GPIO21，GPIO21 |
| IO26 | 25 | 输入/输出/T | SPICS1、GPIO26 |
| 地线 | 26 | P | 地面 |
| IO33 | 27 | 输入/输出/T | SPIIO4、GPIO33、FSPIHD |
| IO34 | 28 | 输入/输出/T | SPIIO5、GPIO34、FSPICS0 |
| IO35 | 29 | 输入/输出/T | SPIIO6、GPIO35、FSPID |
| IO36 | 30 | 输入/输出/T | SPIIO7、GPIO36、FSPICLK |
| IO37 | 31 | 输入/输出/T | SPIDQS、GPIO37、FSPIQ |
| IO38 | 32 | 输入/输出/T | GPIO38、FSPIWP |
| IO39 | 33 | 输入/输出/T | MTCK、GPIO39、CLK_OUT3 |
| IO40 | 34 | 输入/输出/T | MTDO、GPIO40、CLK_OUT2 |
| IO41 | 35 | 输入/输出/T | MTDI、GPIO41、CLK_OUT1 |
| IO42 | 36 | 输入/输出/T | 多线程管理系统，GPIO42 |
| 发送端0 | 37 | 输入/输出/T | U0TXD、GPIO43、CLK_OUT1 |
| RXD0 | 38 | 输入/输出/T | U0RXD、GPIO44、CLK_OUT2 |
| IO45 | 39 | 输入/输出/T | GPIO45 |
| IO46 | 40 | I | GPIO46 |
| 姓名 | 不。 | 类型 |
功能 |
| EN | 41 | I | High：开，使能芯片。 低：关闭，芯片断电。
笔记：请勿将 EN 引脚悬空。 |
| 地线 | 42 | P | 地面 |
注意
外围引脚配置请参考 ESP32-S2 用户手册。
捆扎销
ESP32-S2 有 0 个捆绑引脚：GPIO45、GPIO46、GPIO32。 ESP2-S5 与模块的管脚对应关系如下，可参见第 XNUMX 章原理图：
- GPIO0 = IO0
- GPIO45 = IO45
- GPIO46 = IO46
- 软件可以从寄存器“GPIO_STRAPPING”中读取相应位的值。
- 在芯片的系统复位（上电复位、RTC 看门狗复位、掉电复位、模拟超级看门狗复位和晶体时钟毛刺检测复位）期间，Strapping 引脚的锁存器amp卷tag电平作为“0”或“1”的捆绑位，并保持这些位直到芯片掉电或关闭。
- IO0、IO45 和 IO46 连接到内部上拉/下拉。 如果它们未连接或连接的外部电路为高阻抗，则内部弱上拉/下拉将决定这些Strapping引脚的默认输入电平。
- 要改变 Strapping 位的值，用户可以使用外部的下拉/上拉电阻，或者使用主机 MCU 的 GPIO 来控制 voltagESP32-S2 上电时这些引脚的电平。
- 复位后，捆扎引脚作为正常功能引脚工作。
有关捆扎引脚的详细引导模式配置，请参阅表 3。
表 3：捆扎销
| VDD_SPI 电压tage 1 | |||
| 别针 | 默认 | 3.3 伏 | 1.8 伏 |
| IO45 2 | 拉下 | 0 | 1 |
| 启动模式 | |||
| 别针 | 默认 | SPI 引导 | 下载引导 |
| IO0 | 引体向上 | 1 | 0 |
| IO46 | 拉下 | 不在乎 | 0 |
| 启动期间启用/禁用 ROM 代码打印 3 4 | |||
| 别针 | 默认 | 已启用 | 已禁用 |
| IO46 | 拉下 | 见第四条注释 | 见第四条注释 |
笔记
- 固件可以配置寄存器位来更改“VDD_SPI Vol”的设置tag请参阅“如何将 E.i.r. 添加到产品列表”。
- 模块中未填充 IO1 的内部上拉电阻 (R45)，因为模块中的 Flash 默认工作电压为 3.3 V（由 VDD_SPI 输出）。 请确保模块在外部电路上电时IO45不会被拉高。
- ROM 代码可以通过 TXD0（默认）或 DAC_1 (IO17) 打印，具体取决于 eFuse 位。
- 当 eFuse UART_PRINT_CONTROL 值为：
开机时打印正常，不受IO46控制。- IO46为0时，开机打印正常； 但如果 IO46 为 1，则禁用打印。
- nd IO46为0，禁止打印； 但如果IO46为1，则打印正常。
- 打印被禁用且不受 IO46 控制。
电气特性
绝对最大额定值
表 4：绝对最大额定值
|
象征 |
范围 | 分钟 | 最大限度 |
单元 |
| 电源电压33 | 电源电压tage | –0.3 | 3.6 | V |
| T店铺 | 存储温度 | –40 | 85 | 摄氏度 |
建议工作条件
表 5：推荐的工作条件
|
象征 |
范围 | 分钟 | 类型 | 最大限度 |
单元 |
| 电源电压33 | 电源电压tage | 3.0 | 3.3 | 3.6 | V |
| IVDD | 外部电源提供的电流 | 0.5 | — | — | A |
| T | 工作温度 | –40 | — | 85 | 摄氏度 |
| 湿度 | 湿度条件 | — | 85 | — | 相对湿度 |
直流特性（3.3 V，25 °C）
表 6：直流特性（3.3 V，25 °C）
| 象征 | 范围 | 分钟 | 类型 | 最大限度 |
单元 |
| CIN | 引脚电容 | — | 2 | — | pF |
| VIH | 高电平输入音量tage | 0.75×电源电压 | — | 电源电压+0.3 | V |
| VIL | 低电平输入音量tage | –0.3 | — | 0.25×电源电压 | V |
| IIH | 高电平输入电流 | — | — | 50 | nA |
| IIL | 低电平输入电流 | — | — | 50 | nA |
| VOH | 高电平输出音量tage | 0.8×电源电压 | — | — | V |
| VOL | 低电平输出音量tage | — | — | 0.1×电源电压 | V |
| IOH | 高电平源电流（VDD = 3.3V，VOH >=
2.64V，PAD_驱动器 = 3） |
— | 40 | — | mA |
| IOL | 低电平灌电流（VDD = 3.3V，VOL =
0.495V，PAD_驱动器 = 3） |
— | 28 | — | mA |
| RPU | 上拉电阻 | — | 45 | — | 千欧姆 |
| RPD | 下拉电阻 | — | 45 | — | 千欧姆 |
| VIH_ 肾功能衰竭 | 芯片复位释放量tage | 0.75×电源电压 | — | 电源电压+0.3 | V |
| VIL_ 肾功能衰竭 | 芯片复位量tage | –0.3 | — | 0.25×电源电压 | V |
笔记
VDD 是 I/O 电压tage 用于引脚的特定电源域。
电流消耗特性
通过采用先进的电源管理技术，模块可以在不同的电源模式之间切换。 有关不同功耗模式的详细信息，请参阅 ESP32-S2 用户手册中的 RTC 和低功耗管理章节。
表 7：取决于 RF 模式的电流消耗
|
工作模式 |
描述 | 平均的 |
顶峰 |
|
| 有源（射频工作） |
TX |
802.11b，20 MHz，1 Mbps，@ 22.31dBm | 190 毫安 | 310 毫安 |
| 802.11g，20 MHz，54 Mbps，@ 25.00dBm | 145 毫安 | 220 毫安 | ||
| 802.11n，20 MHz，MCS7，@ 24.23dBm | 135 毫安 | 200 毫安 | ||
| 802.11n，40 MHz，MCS7，@ 22.86 dBm | 120 毫安 | 160 毫安 | ||
| RX | 802.11b/g/n，20 兆赫 | 63 毫安 | 63 毫安 | |
| 802.11n，40 兆赫 | 68 毫安 | 68 毫安 | ||
笔记
- 电流消耗测量是在 RF 端口环境温度为 3.3 °C 时使用 25 V 电源进行的。 所有发射机的测量均基于 50% 占空比。
- RX 模式下的电流消耗数据适用于外设禁用且 CPU 空闲的情况。
表 8：不同工作模式的电流消耗
| 工作模式 | 描述 | 电流消耗（典型值） | |
| 调制解调器睡眠 | CPU已上电 | 240兆赫 | 22 毫安 |
| 160兆赫 | 17 毫安 | ||
| 正常速度：80 MHz | 14 毫安 | ||
| 浅睡眠 | — | 550 µA | |
| 沉睡 | ULP 协处理器已上电。 | 220 µA | |
| ULP 传感器监控模式 | 7 µ@1% 关税 | ||
| RTC定时器+RTC存储器 | 10 µA | ||
| 仅 RTC 定时器 | 5 µA | ||
| 关闭电源 | CHIP_PU设置为低电平，芯片断电。 | 0.5 µA | |
笔记
- Modem-sleep 模式下的电流消耗数据是在 CPU 上电且缓存空闲的情况下的。
- 当 Wi-Fi 启用时，芯片会在活动模式和调制解调器睡眠模式之间切换。 因此，电流消耗也会相应变化。
- 在调制解调器睡眠模式下，CPU 频率会自动更改。 频率取决于 CPU 负载和所使用的外设。
- 在深度睡眠期间，当 ULP 协处理器上电时，GPIO 和 I²C 等外设即可运行。
- “ULP传感器监控模式”是指ULP协处理器或传感器周期性工作的模式。 当触摸传感器以 1% 的占空比工作时，典型电流消耗为 7 µA。
Wi-Fi 射频特性
Wi-Fi 射频标准
表 9：Wi-Fi 射频标准
|
姓名 |
描述 |
|
| 工作信道中心频率范围 笔记1 | 2412〜2462兆赫 | |
| Wi-Fi 无线标准 | IEEE 802.11b/g/n | |
| 数据速率 | 20兆赫 | 11b：1，2，5.5和11 Mbps
11g：6、9、12、18、24、36、48、54 Mbps 11n：MCS0-7，72.2 Mbps（最大值） |
| 40兆赫 | 11n：MCS0-7，150 Mbps（最大值） | |
| 天线类型 | PCB天线、IPEX天线 | |
- 设备应在地区监管机构分配的中心频率范围内运行。 目标中心频率范围可由软件配置。
- 对于使用IPEX天线的模块，输出阻抗为50Ω。 对于其他不带IPEX天线的模块，用户无需关心输出阻抗。
发射机特性
表 10：发射机特性
| 范围 | 速度 | 单元 | |
| 发射功率 笔记1 | 802.11b：22.31dBm
802.11g：25.00dBm 802.11n20：24.23dBm 802.11n40：22.86dBm |
分贝毫瓦 | |
- 目标 TX 功率可根据设备或认证要求进行配置。
接收器特性
表 11：接收器特性
|
范围 |
速度 | 类型 |
单元 |
| 接收灵敏度 | 1 Mbps | –97 |
分贝毫瓦 |
| 2 Mbps | –95 | ||
| 5.5 Mbps | –93 | ||
| 11 Mbps | –88 | ||
| 6 Mbps | –92 |
电气特性
|
范围 |
速度 | 类型 |
单元 |
| 接收灵敏度 | 9 Mbps | –91 | 分贝毫瓦 |
| 12 Mbps | –89 | ||
| 18 Mbps | –86 | ||
| 24 Mbps | –83 | ||
| 36 Mbps | –80 | ||
| 48 Mbps | –76 | ||
| 54 Mbps | –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 最大输入电平 | 11b，1 Mbps | 5 | 分贝毫瓦 |
| 11b，11 Mbps | 5 | ||
| 11g，6 Mbps | 5 | ||
| 11g，54 Mbps | 0 | ||
| 11n、HT20、MCS0 | 5 | ||
| 11n、HT20、MCS7 | 0 | ||
| 11n、HT40、MCS0 | 5 | ||
| 11n、HT40、MCS7 | 0 | ||
| 相邻信道抑制 | 11b，11 Mbps | 35 |
dB |
| 11g，6 Mbps | 31 | ||
| 11g，54 Mbps | 14 | ||
| 11n、HT20、MCS0 | 31 | ||
| 11n、HT20、MCS7 | 13 | ||
| 11n、HT40、MCS0 | 19 | ||
| 11n、HT40、MCS7 | 8 |
物理尺寸和 PCB 焊盘图案
物理尺寸
图 6：物理尺寸
推荐的 PCB 焊盘布局
图 7：推荐的 PCB 焊盘图案
U.FL 连接器尺寸
产品处理
储存条件
- 密封在防潮袋（MBB）中的产品应储存在 < 40 °C/90%RH 的非冷凝大气环境中。
- 该模块的额定湿度敏感度级别 (MSL) 3。
- 拆箱后，模块必须在 168 小时内焊接，出厂条件为 25±5 °C/60%RH。 如果不满足上述条件，则需要对模块进行烘烤。
静电放电 (ESD)
- 人体模型（HBM）： 2000 伏
- 充电设备模型 (CDM)： 500 伏
- 排气： 6000 伏
- 接触放电： 4000 伏
回流临file
图 9：回流临file
笔记
在一次回流焊中焊接模块。 如果PCBA需要多次回流焊，则在最后一次回流焊时将模块放置在PCB上。
MAC 地址和 eFuse
ESP32-S2 中的 eFuse 已烧录成 48 位 mac_address。 芯片在station和AP模式下使用的实际地址与mac_address的对应关系如下：
- 车站模式： MAC地址
- AP 模式: mac_地址 + 1
- eFuse中有七个块供用户使用。 每个块的大小为 256 位，并具有独立的写/读禁用控制器。 其中XNUMX个可用于存储加密密钥或用户数据，其余XNUMX个仅用于存储用户数据。
天线规格
PCB 天线
型号：ESP ANT B
组件：PTH 增益：
方面
模式图
IPEX 天线
规格
获得
方向性图
方面
学习资源
必读文件
以下链接提供了与 ESP32-S2 相关的文档。
- ESP32-S2 用户手册
本文档介绍了 ESP32-S2 的硬件规格，包括以上view、引脚定义、功能描述、外设接口、电气特性等。 - ESP-IDF 编程指南
它包含大量的 ESP-IDF 文档，从硬件指南到 API 参考。 - ESP32-S2 技术参考手册
该手册提供了如何使用 ESP32-S2 内存和外设的详细信息。 - 乐鑫产品订购信息
必备资源
以下是ESP32-S2相关的必备资源。
ESP32-S2 论坛
- 这是 ESP2-S32 的工程师对工程师 (E2E) 社区，您可以在这里发布问题、分享知识、探索想法并帮助其他工程师解决问题。
修订历史
文件/资源
 |
乐鑫 ESP32-S2 WROOM 32 位 LX7 CPU [pdf] 用户手册 ESP32-S2 WROOM 32 位 LX7 CPU, ESP32-S2, WROOM 32 位 LX7 CPU, 32 位 LX7 CPU, LX7 CPU, CPU |
