DIY ESP32模塊

PCB圖如下：

成分

描述

DIY ESP32 模塊

ESP32?是一系列低成本、低功耗的片上系統(tǒng)微控制器，集成了 Wi-Fi 和雙模藍(lán)牙。ESP32 系列采用雙核和單核版本的 Tensilica Xtensa LX6 微處理器、Xtensa LX7 雙核微處理器或單核 RISC-V 微處理器，并包括內(nèi)置天線開關(guān)，

RF balun、功率放大器、低噪聲接收放大器、濾波器和電源管理模塊。ESP32 由總部位于上海的中國(guó)公司 Espressif Systems 創(chuàng)建和開發(fā)，并由臺(tái)積電使用其 40 納米工藝制造。 [2] 它是 ESP8266 微控制器的繼任者。

ESP32 功能概述

您應(yīng)該已經(jīng)聽夠了有關(guān)新芯片的信息了！從規(guī)格來(lái)看，這是未來(lái)的芯片，適用于您想要構(gòu)建的任何連接。無(wú)需使用微控制器和附加 WiFi、藍(lán)牙模塊來(lái)構(gòu)建連接的東西，這是您可能想要使用的唯一芯片。聽起來(lái)不錯(cuò)？但是等等，這會(huì)帶來(lái)很多編程復(fù)雜性。所以在本教程中，我將從實(shí)用性的角度來(lái)梳理一下芯片的規(guī)格。在開始之前您需要了解的事情以及真正重要的功能！

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下面的框圖顯示了其中的所有內(nèi)容！我們將查看這些塊中的每一個(gè)，并了解它們?cè)谀捻?xiàng)目/產(chǎn)品中使用 ESP32 時(shí)的含義。

雙核處理器

在構(gòu)建連接的東西時(shí)取消外部微控制器/Arduino....

ESP32 的前身 ESP8266 具有內(nèi)置處理器。然而，由于更新 WiFi 堆棧涉及多任務(wù)，大多數(shù)應(yīng)用程序使用單獨(dú)的微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、連接傳感器和數(shù)字輸入輸出。對(duì)于 ESP32，您可能不想使用額外的微控制器。ESP32 有 Xtensa 嗎？雙核 32 位 LX6 微處理器，運(yùn)行速度高達(dá) 600 DMIPS。ESP32 將在 160Mhz 到 240MHz 的分線板和模塊上運(yùn)行。對(duì)于需要具有連接選項(xiàng)的微控制器的任何東西來(lái)說(shuō)，這都是非常好的速度。

這兩個(gè)內(nèi)核被命名為協(xié)議 CPU (PRO_CPU) 和應(yīng)用 CPU (APP_CPU)。這基本上意味著 PRO_CPU 處理器處理 WiFi、藍(lán)牙和其他內(nèi)部外圍設(shè)備，如 SPI、I2C、ADC 等。APP_CPU 被排除在應(yīng)用程序代碼之外。這種區(qū)分是在 Espressif 互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)框架 (ESP-IDF) 中完成的。ESP-IDF 是芯片的官方軟件開發(fā)框架。用于開發(fā)的 Arduino 和其他實(shí)現(xiàn)將基于 ESP-IDF。

ESP-IDF 使用 freeRTOS 在處理器之間進(jìn)行切換以及它們之間的數(shù)據(jù)交換。我們已經(jīng)完成了大量關(guān)于 freeRTOS 的教程，并且通過所有 ESP32 的裸機(jī)編程教程，我們將嘗試詳細(xì)介紹這方面。盡管功能集以芯片的銷售價(jià)格來(lái)說(shuō)非常好，但其復(fù)雜性是巨大的。要使該芯片得到廣泛采用，需要樂鑫和社區(qū)的巨大努力。

內(nèi)部存儲(chǔ)器

處理器緊密綁定內(nèi)部存儲(chǔ)器，用于以下用途：

用于啟動(dòng)和核心功能的 448 KB ROM。

用于數(shù)據(jù)和指令的 520 KB 片上 SRAM。

RTC中的8 KBytes SRAM，稱為RTC SLOW Memory，可以被協(xié)處理器訪問

在深度睡眠模式期間。

RTC中8 KBytes SRAM，稱為RTC FAST Memory，可用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；它被訪問

在 RTC 從 Deep-sleep 模式啟動(dòng)期間由主 CPU 執(zhí)行。

1 Kbit EFUSE，其中 256 位用于系統(tǒng)（MAC 地址和芯片配置），其余 768 位保留給客戶應(yīng)用，包括 Flash-Encryption 和 Chip-ID

外部閃存和 SRAM

ESP32 Wroom 等大多數(shù)模塊都使用外部 Flash-W25Q32（4M 字節(jié)?。﹣?lái)存儲(chǔ)應(yīng)用程序代碼。該芯片支持 4 x 16 MBytes 的外部 QSPI 閃存和 SRAM，具有基于 AES 的硬件加密。

ESP32 通過高速緩存訪??問外部 QSPI 閃存和 SRAM。

高達(dá) 16 MB 的外部閃存映射到 CPU 代碼空間，支持 8、16 和 32 位訪問。支持代碼執(zhí)行。

高達(dá) 8 MB 的外部 SRAM 內(nèi)存映射到 CPU 數(shù)據(jù)空間，支持 8、16 和 32 位訪問。閃存和 SRAM 支持?jǐn)?shù)據(jù)讀取。SRAM 支持?jǐn)?shù)據(jù)寫入。

由于處理器架構(gòu)是 32 位的。內(nèi)部外圍設(shè)備、wifi、藍(lán)牙、外部存儲(chǔ)器等映射到 2^32 (4GB) 地址空間
。

還需要注意的一件有趣的事情是兩個(gè)處理器都對(duì)稱地映射到該地址空間。這基本上意味著，例如可以從兩個(gè) CPU 的相同地址位置訪問寄存器，如下圖所示。

因此，從項(xiàng)目/產(chǎn)品開發(fā)的角度來(lái)看這些功能，您可以取消外部微控制器/Arduino。然而，它帶來(lái)了處理器之間切換和處理應(yīng)用程序數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。它不會(huì)像普通的微控制器開發(fā)那樣單向。我們將在我們計(jì)劃做的眾多教程中對(duì)此進(jìn)行探索。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

ESP32 實(shí)現(xiàn) TCP/IP、完整的 802.11 b/g/n/e/i WLAN MAC 協(xié)議和 Wi-Fi Direct 規(guī)范。這意味著 ESP 32 在站（客戶端）模式下使用時(shí)可以與大多數(shù) WiFi 路由器通話。它還能夠創(chuàng)建一個(gè)具有完整 802.11 b/g/n/e/i 的接入點(diǎn)。

ESP32 還支持 Wi-Fi Direct 。Wifi-Direct 是無(wú)需接入點(diǎn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的不錯(cuò)選擇。Wifi-Direct 更容易設(shè)置，數(shù)據(jù)傳輸速度比藍(lán)牙好得多。這可能用于從支持 WiFi 直連的手機(jī)/平板電腦配置基于 ESP32 的項(xiàng)目。在撰寫本文時(shí)，ESP-IDF SDK 中沒有代碼示例。ESP-IDF WiFi 實(shí)現(xiàn)在開發(fā)中具有以下功能：

基礎(chǔ)設(shè)施 BSS Station 模式/P2P 模式/softAP 模式支持

P2P 發(fā)現(xiàn)、P2P 組所有者、P2P 組客戶端和 P2P 電源管理

WPA/WPA2-企業(yè)版和 WPS 驅(qū)動(dòng)程序

到目前為止，我們看到的所有功能都封裝在 6mm x 6mm 的 48 引腳 QFN 封裝中。[此處的圖片] 更好看的圖片是 ESP Wroom32 分接頭的引腳圖。

我們計(jì)劃用 ESP32 制作幾塊板子。我們目前正在研究犀鳥 ESP32。它基于 Wroom32 并帶有內(nèi)置的單電池 LiPo 充電器。

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ESP32 具有強(qiáng)大的硬件功能。高速雙核處理器以及眾多內(nèi)置外圍設(shè)備將取代互聯(lián)產(chǎn)品中的微控制器。WiFi、Bluetooth Classic 和 BLE 是構(gòu)建任何連接的最佳選擇。即使項(xiàng)目最初不需要特定功能，也可以根據(jù)需要使用它。內(nèi)置硬件加速器可實(shí)現(xiàn)安全代碼存儲(chǔ)并通過 TLS (SSL) 安全地連接到 Internet。除此之外，像紅外線遙控器這樣的“開箱即用”外圍設(shè)備將被用于許多黑客攻擊！

軟件/固件將是 ESP32 成功的關(guān)鍵。它使用 freeRTOS 來(lái)處理多任務(wù)。需要徹底了解外圍設(shè)備的數(shù)量、無(wú)線連接、雙核處理器和整體架構(gòu)，以構(gòu)建可靠、響應(yīng)迅速、安全和強(qiáng)大的產(chǎn)品和項(xiàng)目。我們計(jì)劃做探索，它深入。注冊(cè)以接收通知，因?yàn)槲覀冋谑褂梦磥?lái)的芯片構(gòu)建東西

更新

你們中的一些人還對(duì)用于工業(yè)級(jí)應(yīng)用的芯片的可靠性和 WiFi 性能提出了擔(dān)憂。規(guī)格表明該芯片應(yīng)該能夠表現(xiàn)良好，但很大程度上取決于最終產(chǎn)品的硬件設(shè)計(jì)。此外，在使用以前版本的芯片時(shí)，人們抱怨重置問題，深入挖掘我們發(fā)現(xiàn)其中一些問題是代碼結(jié)構(gòu)不當(dāng)。該芯片使用 RTOS 進(jìn)行多任務(wù)處理，保持 WiFi 堆棧刷新。如果在代碼過程中不遵循某些規(guī)則，則會(huì)導(dǎo)致芯片重置、wifi 重置等。在其中一個(gè)教程中，我們將嘗試涵蓋這方面。所以請(qǐng)記住，如果芯片行為不穩(wěn)定，它也可能是代碼。

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