樂鑫 ESP32-S2 WROOM 32 位元 LX7 CPU
規格
- 單片機： ESP32-S2
- 硬體: 無線上網
- 無線網路頻率： 2412〜2462 MHz
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- 本文檔提供了 ESP32-S2-WROOM 和 ESP32-S2-WROOM-I 模組的規格。
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模塊結束view
特徵
單晶片
- ESP32-S2 嵌入式 Xtensa® 單核心 32 位元 LX7 微處理器，高達 240 MHz
- 128 KB 只讀存儲器
- 320 KB 靜態隨機存取存儲器
- RTC 中的 16 KB SRAM
無線上網
- 802.11b/g/n
- 比特率：802.11n 高達 150 Mbps
- A-MPDU 和 A-MSDU 聚合
- 0.4 µs 保護間隔支持
- 工作頻道中心頻率範圍：2412～2462 MHz
硬體
- 介面：GPIO、SPI、LCD、UART、I2C、I2S、Cam-era 介面、IR、脈衝計數器、LED PWM、USB OTG 1.1、ADC、DAC、觸控感測器、溫度感測器
- 40 MHz 晶振
- 4 MB SPI 閃存
- 操作量tage/電源： 3.0〜3.6伏
- 工作溫度範圍: –40 ~ 85 °C
- 方面： (18×31×3.3)毫米
認證
- 綠色認證： RoHS/REACH
- 射頻認證：FCC/CE-RED/SRRC
測試
- HTOL/HTSL/UHAST/TCT/ESD
描述
- ESP32-S2-WROOM 和 ESP32-S2-WROOM-I 是兩款功能強大的通用 Wi-Fi MCU 模組，具有豐富的周邊。它們是物聯網 (IoT)、穿戴式電子產品和智慧家庭等各種應用場景的理想選擇。
- ESP32-S2-WROOM 配備 PCB 天線，ESP32-S2-WROOM-I 配備 IPEX 天線。它們都具有 4 MB 外部 SPI 快閃記憶體。本資料表中的資訊適用於這兩個模組。
兩個模組的訂購資訊如下：
表 1：訂購信息
| 模組 | 芯片嵌入式 | 閃光 | 模塊尺寸（mm） |
| ESP32-S2-WROOM（PCB） | ESP32-S2 | 4MB | (18.00±0.15)×(31.00±0.15)×(3.30±0.15) |
| ESP32-S2-WROOM-I（IPEX） | |||
筆記
|
|||
- 此模組的核心是 ESP32-S2 *，這是一款運行頻率高達 32 MHz 的 Xtensa® 7 位元 LX240 CPU。該晶片具有低功耗協處理器，可以用來代替 CPU 以節省功耗，同時執行不需要太多運算能力的任務，例如監控週邊裝置。 ESP32-S2 整合了豐富的周邊，包括 SPI、I²S、UART、I²C、LED PWM、LCD、相機介面、ADC、DAC、觸控感測器、溫度感測器以及多達 43 個 GPIO。它還包括一個全速 USB On-The-Go (OTG) 介面以支援 USB 通訊。
筆記
* 有關 ESP32-S2 的更多信息，請參閱 ESP32-S2 數據手冊。
應用領域
- 通用低功耗物聯網感測器中心
- 通用低功耗物聯網數據記錄器
- 用於視訊串流的相機
- 機上盒 (OTT) 設備
- USB裝置
- 語音辨識
- 影像辨識
- 網狀網絡
- 家庭自動化
- 智能家居控制面板
- 智慧建築
- 工業自動化
- 智慧農業
- 音頻應用
- 醫療保健應用
- 支援 Wi-Fi 的玩具
- 穿戴式電子產品
- 零售和餐飲應用
- 智慧POS機
引腳定義
引腳佈局
圖 1：模組引腳佈局（頂部 View)
筆記
引腳圖顯示了模組上引腳的大致位置。實際機械圖請參考圖7.1 物理尺寸。
引腳說明
該模塊有 42 個引腳。 請參見表 2 中的引腳定義。
樂鑫系統
表 2：引腳定義
| 姓名 | 不。 | 類型 | 功能 |
| 接地 | 1 | P | 地面 |
| 3V3 | 2 | P | 電源 |
| IO0 | 3 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO0、GPIO0 |
| IO1 | 4 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO1、GPIO1、TOUCH1、ADC1_CH0 |
| IO2 | 5 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO2、GPIO2、TOUCH2、ADC1_CH1 |
| IO3 | 6 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO3、GPIO3、TOUCH3、ADC1_CH2 |
| IO4 | 7 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO4、GPIO4、TOUCH4、ADC1_CH3 |
| IO5 | 8 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO5、GPIO5、TOUCH5、ADC1_CH4 |
| IO6 | 9 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO6、GPIO6、TOUCH6、ADC1_CH5 |
| IO7 | 10 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO7、GPIO7、TOUCH7、ADC1_CH6 |
| IO8 | 11 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO8、GPIO8、TOUCH8、ADC1_CH7 |
| IO9 | 12 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO9、GPIO9、TOUCH9、ADC1_CH8、FSPIHD |
| IO10 | 13 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO10、GPIO10、TOUCH10、ADC1_CH9、FSPICS0、FSPIIO4 |
| IO11 | 14 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO11、GPIO11、TOUCH11、ADC2_CH0、FSPID、FSPIIO5 |
| IO12 | 15 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO12、GPIO12、TOUCH12、ADC2_CH1、FSPICLK、FSPIIO6 |
| IO13 | 16 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO13、GPIO13、TOUCH13、ADC2_CH2、FSPIQ、FSPIIO7 |
| IO14 | 17 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO14、GPIO14、TOUCH14、ADC2_CH3、FSPIWP、FSPIDQS |
| IO15 | 18 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO15、GPIO15、U0RTS、ADC2_CH4、XTAL_32K_P |
| IO16 | 19 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO16、GPIO16、U0CTS、ADC2_CH5、XTAL_32K_N |
| IO17 | 20 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO17、GPIO17、U1TXD、ADC2_CH6、DAC_1 |
| IO18 | 21 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO18、GPIO18、U1RXD、ADC2_CH7、DAC_2、CLK_OUT3 |
| IO19 | 22 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO19、GPIO19、U1RTS、ADC2_CH8、CLK_OUT2、USB_D- |
| IO20 | 23 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO20、GPIO20、U1CTS、ADC2_CH9、CLK_OUT1、USB_D+ |
| IO21 | 24 | 輸入/輸出/T | RTC_GPIO21、GPIO21 |
| IO26 | 25 | 輸入/輸出/T | SPICS1、GPIO26 |
| 接地 | 26 | P | 地面 |
| IO33 | 27 | 輸入/輸出/T | SPIIO4、GPIO33、FSPIHD |
| IO34 | 28 | 輸入/輸出/T | SPIIO5、GPIO34、FSPICS0 |
| IO35 | 29 | 輸入/輸出/T | SPIIO6、GPIO35、FSPID |
| IO36 | 30 | 輸入/輸出/T | SPIIO7、GPIO36、FSPICLK |
| IO37 | 31 | 輸入/輸出/T | SPIDQS、GPIO37、FSPIQ |
| IO38 | 32 | 輸入/輸出/T | GPIO38、FSPIWP |
| IO39 | 33 | 輸入/輸出/T | MTCK、GPIO39、CLK_OUT3 |
| IO40 | 34 | 輸入/輸出/T | MTDO、GPIO40、CLK_OUT2 |
| IO41 | 35 | 輸入/輸出/T | MTDI、GPIO41、CLK_OUT1 |
| IO42 | 36 | 輸入/輸出/T | 多線程管理系統，GPIO42 |
| 發送端0 | 37 | 輸入/輸出/T | U0TXD、GPIO43、CLK_OUT1 |
| 接收端0 | 38 | 輸入/輸出/T | U0RXD、GPIO44、CLK_OUT2 |
| IO45 | 39 | 輸入/輸出/T | 通用輸入輸出口45 |
| IO46 | 40 | I | 通用輸入輸出口46 |
| 姓名 | 不。 | 類型 |
功能 |
| EN | 41 | I | High：開，使能芯片。 低：關閉，芯片斷電。
筆記：請勿將 EN 腳懸空。 |
| 接地 | 42 | P | 地面 |
注意
外圍引腳配置請參考 ESP32-S2 使用手冊。
捆紮銷
ESP32-S2 有 0 個捆綁接腳：GPIO45、GPIO46、GPIO32。 ESP2-S5 與模組的腳位對應關係如下，可參考第 XNUMX 章原理圖：
- GPIO0 = IO0
- GPIO45 = IO45
- GPIO46 = IO46
- 軟體可以從暫存器“GPIO_STRAPPING”中讀取對應位的值。
- 在晶片的系統重設（上電重設、RTC 看門狗重設、掉電重設、類比超級看門狗重設和晶體時鐘毛邊檢測復位）期間，捆紮引腳的鎖存器amp卷tag電平作為“0”或“1”的捆綁位，並保持這些位元直到晶片掉電或關閉。
- IO0、IO45 和 IO46 連接到內部上拉/下拉。如果它們未連接或連接的外部電路為高阻抗，則內部弱上拉/下拉將決定這些Strapping引腳的預設輸入電平。
- 要改變 Strapping 位的值，用戶可以使用外部的下拉/上拉電阻，或者使用主機 MCU 的 GPIO 來控制 voltagESP32-S2 上電時這些接腳的電平。
- 復位後，捆紮引腳作為正常功能引腳工作。
有關捆紮引腳的詳細引導模式配置，請參閱表 3。
表 3：捆紮銷
| VDD_SPI 電壓tage 1 | |||
| 別針 | 預設 | 3.3V | 1.8V |
| IO45 2 | 拉下 | 0 | 1 |
| 啟動模式 | |||
| 別針 | 預設 | SPI 引導 | 下載引導 |
| IO0 | 引體向上 | 1 | 0 |
| IO46 | 拉下 | 不在乎 | 0 |
| 啟動期間啟用/停用 ROM 代碼列印 3 4 | |||
| 別針 | 預設 | 啟用 | 殘障人士 |
| IO46 | 拉下 | 見第四條註釋 | 見第四條註釋 |
筆記
- 韌體可以配置暫存器位元來更改“VDD_SPI Vol”的設定tage」。
- 模組中未填充 IO1 的內部上拉電阻 (R45)，因為模組中的 Flash 預設工作電壓為 3.3 V（由 VDD_SPI 輸出）。請確保模組在外部電路上電時IO45不會被拉高。
- ROM 程式碼可以透過 TXD0（預設）或 DAC_1 (IO17) 列印，具體取決於 eFuse 位元。
- 當 eFuse UART_PRINT_CONTROL 值為：
開機時列印正常，不受IO46控制。- IO46為0時，開機列印正常；但如果 IO46 為 1，則停用列印。
- nd IO46為0，禁止印刷；但如果IO46為1，則列印正常。
- 列印被禁用且不受 IO46 控制。
電氣特性
絕對最大額定值
表 4：絕對最大額定值
|
象徵 |
範圍 | 最小 | 最大限度 |
單元 |
| 電源電壓33 | 電源電壓tage | –0.3 | 3.6 | V |
| T店鋪 | 儲存溫度 | –40 | 85 | ℃ |
推薦操作條件
表 5：推薦的工作條件
|
象徵 |
範圍 | 最小 | 典型值 | 最大限度 |
單元 |
| 電源電壓33 | 電源電壓tage | 3.0 | 3.3 | 3.6 | V |
| IVDD | 外部電源提供的電流 | 0.5 | — | — | A |
| T | 工作溫度 | –40 | — | 85 | ℃ |
| 濕度 | 濕度條件 | — | 85 | — | %相對濕度 |
直流特性（3.3 V，25 °C）
表 6：直流特性（3.3 V，25 °C）
| 象徵 | 範圍 | 最小 | 典型值 | 最大限度 |
單元 |
| CIN | 引腳電容 | — | 2 | — | pF |
| VIH | 高電平輸入音量tage | 0.75×電源電壓 | — | 電源電壓+0.3 | V |
| VIL | 低電平輸入音量tage | –0.3 | — | 0.25×電源電壓 | V |
| IIH | 高電平輸入電流 | — | — | 50 | nA |
| IIL | 低電平輸入電流 | — | — | 50 | nA |
| VOH | 高電平輸出音量tage | 0.8×電源電壓 | — | — | V |
| VOL | 低電平輸出音量tage | — | — | 0.1×電源電壓 | V |
| IOH | 高電平源電流（VDD = 3.3V，VOH >=
2.64V，PAD_驅動器 = 3） |
— | 40 | — | mA |
| IOL | 低電平灌電流（VDD = 3.3V，VOL =
0.495V，PAD_驅動器 = 3） |
— | 28 | — | mA |
| RPU | 上拉電阻 | — | 45 | — | 千歐姆 |
| RPD | 下拉電阻 | — | 45 | — | 千歐姆 |
| VIH_ 快速恢復時間 | 晶片復位釋放量tage | 0.75×電源電壓 | — | 電源電壓+0.3 | V |
| VIL_ 快速恢復時間 | 晶片復位量tage | –0.3 | — | 0.25×電源電壓 | V |
筆記
VDD 是 I/O 電壓tage 用於引腳的特定電源域。
電流消耗特性
透過採用先進的電源管理技術，模組可以在不同的電源模式之間切換。有關不同功耗模式的詳細信息，請參閱 ESP32-S2 使用手冊中的 RTC 和低功耗管理章節。
表 7：取決於 RF 模式的電流消耗
|
工作模式 |
描述 | 平均的 |
頂峰 |
|
| 活動（射頻工作） |
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 | ||
筆記
- 電流消耗測量是在 RF 連接埠環境溫度為 3.3 °C 時使用 25 V 電源進行的。所有發射機的測量均基於 50% 佔空比。
- RX 模式下的電流消耗資料適用於週邊裝置停用且 CPU 閒置的情況。
表 8：不同工作模式的電流消耗
| 工作模式 | 描述 | 電流消耗（典型值） | |
| 調製解調器睡眠 | CPU已上電 | 240兆赫 | 22毫安 |
| 160兆赫 | 17毫安 | ||
| 正常速度：80 MHz | 14毫安 | ||
| 淺睡眠 | — | 550 µA | |
| 沉睡 | ULP 協處理器已上電。 | 220 µA | |
| ULP 感測器監控模式 | 7 µ@1% 關稅 | ||
| RTC定時器+RTC記憶體 | 10 µA | ||
| 僅 RTC 定時器 | 5 µA | ||
| 關閉電源 | CHIP_PU設定為低電平，晶片斷電。 | 0.5 µA | |
筆記
- Modem-sleep 模式下的電流消耗資料是在 CPU 上電且快取空閒的情況下的。
- 當 Wi-Fi 啟用時，晶片會在活動模式和數據機睡眠模式之間切換。因此，電流消耗也會隨之變化。
- 在數據機睡眠模式下，CPU 頻率會自動變更。頻率取決於 CPU 負載和所使用的周邊。
- 在深度睡眠期間，當 ULP 協處理器上電時，GPIO 和 I²C 等週邊裝置即可運作。
- 「ULP感測器監控模式」指ULP協處理器或感測器週期性工作的模式。當觸控感測器以 1% 的佔空比工作時，典型電流消耗為 7 µA。
Wi-Fi 射頻特性
Wi-Fi 射頻標準
表 9：Wi-Fi 射頻標準
|
姓名 |
描述 |
|
| 工作信道中心頻率範圍 筆記1 | 2412〜2462 MHz | |
| Wi-Fi無線標準 | IEEE 802.11b/g/n | |
| 數據速率 | 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） | |
| 天線類型 | PCB天線、IPEX天線 | |
- 設備應在地區監管機構分配的中心頻率範圍內運作。目標中心頻率範圍可由軟體設定。
- 對於使用IPEX天線的模組，輸出阻抗為50Ω。 對於其他不帶IPEX天線的模組，使用者無需關心輸出阻抗。
發射機特性
表 10：發射機特性
| 範圍 | 速度 | 單元 | |
| 發射功率 筆記1 | 802.11b：22.31dBm
802.11g：25.00dBm 802.11n20：24.23dBm 802.11n40：22.86dBm |
分貝 | |
- 目標 TX 功率可根據設備或認證要求進行配置。
接收器特性
表 11：接收器特性
|
範圍 |
速度 | 典型值 |
單元 |
| 接收靈敏度 | 1Mbps | –97 |
分貝 |
| 2Mbps | –95 | ||
| 5.5Mbps | –93 | ||
| 11Mbps | –88 | ||
| 6Mbps | –92 |
電氣特性
|
範圍 |
速度 | 典型值 |
單元 |
| 接收靈敏度 | 9Mbps | –91 | 分貝 |
| 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 最大輸入電平 | 11b，1 Mbps | 5 | 分貝 |
| 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 | ||
| 鄰道抑制 | 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 焊盤圖案
物理尺寸
圖 6：物理尺寸
推薦的 PCB 焊盤佈局
圖 7：推薦的 PCB 焊盤圖案
U.FL 連接器尺寸
產品處理
儲存條件
- 密封在防潮袋（MBB）中的產品應儲存在 < 40 °C/90%RH 的非冷凝大氣環境中。
- 此模組的額定濕度敏感度等級 (MSL) 3。
- 拆箱後，模組必須在 168 小時內焊接，出廠條件為 25±5 °C/60%RH。如果不滿足上述條件，則需要對模組進行烘烤。
靜電放電
- 人體模型（HBM）： 2000V
- 充電設備模型 (CDM)： 500V
- 空氣排放： 6000V
- 接觸放電： 4000V
回流臨file
圖 9：回流臨file
筆記
在一次回流焊接中焊接模組。如果PCBA需要多次回流焊，則在最後一次回流焊時將模組放置在PCB上。
MAC 位址和 eFuse
ESP32-S2 中的 eFuse 已燒錄成 48 位元 mac_address。晶片在station和AP模式下使用的實際位址與mac_address的對應關係如下：
- 車站模式： MAC位址
- AP模式: mac_位址 + 1
- eFuse中有七個區塊供使用者使用。每個區塊的大小為 256 位，並具有獨立的寫入/讀取禁用控制器。其中XNUMX個可用於儲存加密金鑰或用戶數據，其餘XNUMX個僅用於儲存用戶資料。
天線規格
印刷電路板天線
型號：ESP ANT B
組件：PTH 增益：
方面
模式圖
IPEX 天線
規格
獲得
方向性圖
方面
學習資源
必讀文件
以下連結提供了與 ESP32-S2 相關的文件。
- ESP32-S2 使用手冊
本文檔介紹了 ESP32-S2 的硬體規格，包括以上view、引腳定義、功能描述、外設接口、電氣特性等。 - ESP-IDF 編程指南
它包含大量的 ESP-IDF 文檔，從硬件指南到 API 參考。 - ESP32-S2 技術參考手冊
本手冊提供如何使用 ESP32-S2 記憶體和周邊裝置的詳細資訊。 - 樂鑫產品訂購信息
必備資源
以下是ESP32-S2相關的必備資源。
ESP32-S2 論壇
- 這是 ESP2-S32 的工程師對工程師 (E2E) 社區，您可以在這裡發布問題、分享知識、探索想法並幫助其他工程師解決問題。
修訂歷史
文件/資源
 |
樂鑫 ESP32-S2 WROOM 32 位元 LX7 CPU [pdf] 使用者手冊 ESP32-S2 WROOM 32 位元 LX7 CPU, ESP32-S2, WROOM 32 位元 LX7 CPU, 32 位元 LX7 CPU, LX7 CPU, CPU |
