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ESP32芯片和模组的硬件差异与选型,ESP32-WROOM-32、ESP32-WROVER和ESP32-S衍生模组选型_Mark_md的博客

19 人参与  2022年02月22日 14:16  分类 : 《随便一记》  评论

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  随着 ESP32-S2、C3、S3 的陆续发布与量产,ESP32 阵营愈加壮大。但由于产品定位和规划上可能出现了一点点的偏差,壮大的同时也带来了混乱。并且随着新旧IC型号的替换,各个模组间的差异也越来越同质化。下面进行各个模组和芯片型号的汇总,以方便硬件选型。

  乐鑫IOT模组 - 官网选型链接:乐鑫IOT模组选型


一、ESP32在售产品线概况


  进行详细模组的对比前,先说下各个型号IC的概况:

  • ESP32 搭载Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率,片内520 KB SRAM,还可外扩PSRAM。支持 802.11b/g/n,802.11n 数据速率高达 150 Mbps,支持蓝牙V4.2 BR/EDR 和蓝牙 LE 标准,支持RMII有线以太网、摄像头、SDIO、I2S、IR、UART、I2C、SPI、CAN、ADC、DAC、触摸、PWM 等多种外设。几经岁月沧桑,ESP32依旧是乐鑫WIFI芯片中,能量产使用的性能翘楚。大哥的位置坐了好几年,S3也要来接它的班了,不过凭借以前积累的丰富代码资源,其未来依旧长青。
  • ESP32-S2 砍掉了蓝牙,导致其很难应用在连接手机和蓝牙MESH的场合。且SRAM较小,很多时候要扩展PSRAM使用。(哭了,S2砍内核也就砍了,单核240MHz也够用,偏偏还带着SRAM也来一刀。美名其曰降低成本替换ESP8266,结果紧接着发布了C3。这下替换ESP8266的任务全都靠C3了,S2出道即退圈。蓝牙、以太网、CAN统统被砍,导致S2的定位及其尴尬,全靠USB和多出的IO撑门面。)
  • ESP32-C3 价格美丽,性能尚可,搭载 RISC-V 32 位单核处理器,时钟频率高达 160 MHz,支持 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE)。虽然其内部的SRAM空间比ESP32小,但实际的用户可用堆栈容量较ESP32相差无几,详见:ESP32 与 ESP32-C3 可用存储空间对比。IO较少,不能扩展PSRAM。另外比较新,SDK待完善。
  • ESP32-S3 并没有带来太多的惊喜,或者说S3才应该是S2本来的样子,而不是现在的四不像S2。ESP32-S3 搭载 Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器,主频高达 240 MHz,内置 512 KB SRAM。加入了用于加速神经网络计算和信号处理等工作的向量指令,性能对比ESP32有可观的提升。集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE),拥有 45 个可编程 GPIO,外设新增LCD接口、USB。因为太新了,现在在售的只有样板,SDK支持不全,价格不明,观望。

  通过以上简述,能大概了解ESP32目前在售的产品线。现阶段,从学习资源上讲,推荐 ESP32入手。考虑量产成本,推荐 ESP32-C3 ,不过目前 ESP32-C3 的SDK没那么完善,更多的问题需要联系FAE。


二、ESP32 乐鑫官方模组型号


因为 ESP32 的时间跨度较长,导致模组型号众多,下面仅对 ESP32 的官方模组进行对比。(S2、S3、C3的模组不多,两个手就能数的过来,不做比较)

ESP32 概况

  • 搭载Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 片内 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM。
  • 集成 802.11b/g/n,802.11n 数据速率高达 150 Mbps,支持蓝牙 V4.2 BR/EDR 和蓝牙 LE 标准。
  • +19.5 dBm 天线端输出功率,确保良好的覆盖范围
  • 外设包括电容式触摸传感器,霍尔传感器,SD 卡接口,以太网,高速 SPI,UART,I2S 和 I2C,CAN,ADC,DAC,PWM,IR。

ESP32 模组硬件差异


1、ESP32-­WROOM­-32E & ESP32­-WROOM­-32UE


  • 内置 ESP32-D0WD-V3 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 4 MB SPI flash,无PSRAM,没有引出PSRAM扩展IO。
  • 802.11b/g/n。802.11n 数据速率高达 150 Mbps
  • 蓝牙 V4.2 BR/EDR 和蓝牙 LE 标准
  • 40 MHz 晶振。工作电压/供电电压:3.0 ~ 3.6 V
  • 工作温度范围:–40 ~ 85 °C
  • ESP32-WROOM-32E (PCB)。尺寸 18.0 × 25.5 × 3.1。
  • ESP32-WROOM-32UE (IPEX)。尺寸 18.0 × 19.2 × 3.2。
  • 可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
  • ESP32-WROOM-32UE 没有禁止布线区 (keepout zone),管脚布局和 ESP32-WROOM-32E 一样。
  • 与 ESP32-WROOM-32 相比,封装一致,但底部没有将PSRAM的IO引出,不能外扩PSRAM。

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2、ESP32-­WROOM­-DA


  • 内置 ESP32-D0WD-V3 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 8 MB SPI flash,无PSRAM,没有引出PSRAM扩展IO。
  • 尺寸 35.6 x 34.4 x 3.5。
  • 工作环境温度:–40 ~ 85 °C
  • PCB 板载双天线。

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3、ESP32-­WROVER-­E & ESP32-­WROVER-­IE


  • 内置 ESP32-D0WD-V3 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 4 MB SPI flash8 MB SPI PSRAM
  • 工作温度范围:–40 ~ 85 °C
  • ESP32-WROVER-E (PCB)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
  • ESP32-WROVER-IE (IPEX)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
  • 可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
  • 与 ESP32-WROOM-32 相比,封装不完全一致,相当于将 ESP32-WROOM-32 的底部引脚分两列均匀放置到了两侧。而因为内置了PSRAM,所以PSRAM的IO位为NC。

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4、ESP32-MINI-1 & ESP32-MINI-1U


  • 内置 ESP32-U4WDH 芯片,Xtensa 单核 32 位LX6 微处理器,支持高达 160 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 28 个 GPIO。
  • 4 MB SPI flash,无PSRAM,但模组引出了PSRAM扩展IO。
  • ESP32-U4WDH 芯片配置 4 MB 嵌入式 flash(SIP封装于IC内)。
  • 工作环境温度:
    – 85 °C 版模组:–40 ~ 85 °C
    – 105 °C 版模组:–40 ~ 105 °C
  • ESP32-MINI-1 (PCB)。尺寸 13.2 × 19.0 × 2.4。
  • ESP32-MINI-1U (IPEX)。尺寸 13.2 × 13.5 × 2.4。
  • 与 ESP32-WROOM-32 相比,封装完全不一致,LGA的封装。但因为是单核160MHz,性能要弱。资料较少,详情不明。

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5、ESP32-PICO-V3-ZERO


  • 内置 ESP32-PICO-V3 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 4 MB SPI flash,无PSRAM,没有引出PSRAM扩展IO。
  • ESP32-PICO-V3 芯片配置 4 MB 嵌入式 flash(SIP封装于IC内)。
  • 工作温度范围:–40 ~ 85 °C
  • ESP32-PICO-V3-ZERO (PCB)。尺寸 (16 × 23 × 2.3) mm。
  • 与 ESP32-WROOM-32 相比,封装完全不一致。且模组引出的IO非常少,应用有限。不过此模组使用的IC,flash是通过SIP封装于IC内部,很适合直接用裸芯片进行设计,进一步缩小PCB面积。

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6、ESP32-PICO-MINI-02 & ESP32-PICO-MINI-02U


  • 内置 ESP32-PICO-V3-02 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 8 MB SPI flash2 MB PSRAM
  • ESP32-PICO-V3-02 芯片配置 8 MB 嵌入式 flash、2 MB PSRAM(SIP封装于IC内)。
  • 工作温度范围:–40 ~ 85 °C
  • ESP32-PICO-MINI-02 (PCB)。尺寸 13.2 × 16.6 × 2.4。
  • ESP32-PICO-MINI-02U (IPEX)。尺寸 13.2 × 11.2 × 2.4。
  • 与 ESP32-WROOM-32 相比,封装完全不一致。不过此模组使用的IC,flash和PSRAM都是通过SIP封装于IC内部,很适合直接用裸芯片进行设计,进一步缩小PCB面积。

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7、ESP32-SOLO-1


  • 内置 ESP32-S0WD 芯片,单核、低成本设计,QFN 5*5。
  • 与 ESP32-WROOM-32 相比,封装完全一致,但因为其芯片资料不多,个人并不打算以后使用。


8、ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U

(不推荐用于新设计)
(替代型号可选用 ESP32-­WROOM­-32E & ESP32­-WROOM­-32UE,新设计没有引出PSRAM扩展IO)


  • 内置 ESP32-D0WD 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 4 MB SPI flash,无PSRAM,但模组引出了PSRAM扩展IO。
  • 工作温度范围:–40 ~ 85 °C
  • ESP32-WROOM-32D (PCB)。尺寸 18.0 × 25.5 × 3.1。
  • ESP32-WROOM-32U (IPEX)。尺寸 18.0 × 19.2 × 3.2。
  • 可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
  • 与 ESP32-WROOM-32 相比,封装完全一致。

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9、ESP32-WROOM-32SE

(不推荐用于新设计)


ESP32-WROOM-32SE 模组内置 ESP32-D0WD 芯片,模组集成了 ATECC608A 安全芯片,支持设备证书的安全存储。用量稀少,不做介绍。


10、ESP32-WROOM-32

(不推荐用于新设计)
(替代型号可选用 ESP32-­WROOM­-32E & ESP32­-WROOM­-32UE,新设计没有引出PSRAM扩展IO)


  • 内置 ESP32-D0WDQ6 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 4 MB SPI flash,,无PSRAM,但模组引出了PSRAM扩展IO。
  • 工作温度范围:–40 ~ 85 °C
  • ESP32-WROOM-32 (PCB)。尺寸 18.0 × 25.5 × 3.1。
  • 可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
  • 管脚布局与尺寸见上图 ESP32-WROOM-32D,完全一致。


11、ESP32-WROVER-B & ESP32-WROVER-IB

(不推荐用于新设计)
(替代型号可选用 ESP32-­WROVER-­E & ESP32-­WROVER-­IE)


  • 内置 ESP32-D0WD 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 4 MB SPI flash8 MB SPI PSRAM
  • 工作温度范围:–40 ~ 85 °C
  • ESP32-WROVER-B (PCB)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
  • ESP32-WROVER-IB (IPEX)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
  • 可另行定制配置 8 MB flash 或 16 MB flash 版本模组。
  • 与 ESP32-WROOM-32 相比,封装不完全一致,相当于将 ESP32-WROOM-32 的底部引脚分两列均匀放置到了两侧。而因为内置了PSRAM,所以PSRAM的IO位为NC。
  • 管脚分布于尺寸见上图 ESP32-­WROVER-­E & ESP32-­WROVER-­IE,完全一致。


12、ESP32-WROVER & ESP32-WROVER-I

(不推荐用于新设计)
(替代型号可选用 ESP32-­WROVER-­E & ESP32-­WROVER-­IE)


  • 内置 ESP32-D0WDQ6 芯片,Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。
  • 448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM
  • 4 MB SPI flash8 MB SPI PSRAM
  • 工作温度范围:–40 ~ 85 °C
  • ESP32-WROVER (PCB)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
  • ESP32-WROVER-I (IPEX)。尺寸 18.0 × 31.4 × 3.3。
  • 与 ESP32-WROOM-32 相比,封装不完全一致,相当于将 ESP32-WROOM-32 的底部引脚分两列均匀放置到了两侧。引出了PSRAM的引脚,但因为内置了PSRAM,所以设计时不要连接。

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ESP32 选型技巧

  • 可不可以扩展PSRAM看有没有引出 GPIO6、7、8、9、10、11。

  • 推荐使用的模组有(新设计):
    ESP32-­WROOM­-32E & ESP32­-WROOM­-32UE(4 MB SPI flash,无PSRAM,没有引出PSRAM扩展IO。)
    ESP32-­WROVER-­E & ESP32-­WROVER-­IE(4 MB SPI flash8 MB SPI PSRAM

  • 推荐的模组是为了取代老设计:
    ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U、ESP32-WROOM-32、ESP32-WROVER-B & ESP32-WROVER-IB、ESP32-WROVER & ESP32-WROVER-I。

类似的模组也可选择安信可的 ESP32-S 模组,完全兼容 ESP32-WROOM-32。安信可ESP32模组


三、ESP32 芯片型号


Xtensa® 双核 32位 LX6 微处理器,支持高达 240 MHz 的时钟频率。448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM

  • ESP32-D0WD,不推荐用于新设计。(模组有 ESP32-WROOM-32D & ESP32-WROOM-32U、ESP32-WROOM-32SE、ESP32-WROVER-B & ESP32-WROVER-IB)
  • ESP32-D0WDQ6,不推荐用于新设计。(模组有 ESP32-WROOM-32、ESP32-WROVER & ESP32-WROVER-I)
  • ESP32-D0WD-V3(模组有 ESP32-­WROOM­-32E & ESP32­-WROOM­-32UE、ESP32-­WROOM­-DA、ESP32-­WROVER-­E & ESP32-­WROVER-­IE)
  • ESP32-PICO-V3,芯片配置 4 MB 嵌入式 flash(SIP封装于IC内)。(模组有 ESP32-PICO-V3-ZERO)
  • ESP32-PICO-V3-02,芯片配置 8 MB 嵌入式 flash、2 MB PSRAM(SIP封装于IC内)。(模组有 ESP32-PICO-MINI-02 & ESP32-PICO-MINI-02U)

Xtensa 单核 32 位LX6 微处理器,支持高达 160 MHz 的时钟频率。448 KB ROM + 520 KB SRAM + 16 KB RTC SRAM

  • ESP32-U4WDH 芯片配置 4 MB 嵌入式 flash(SIP封装于IC内)。(模组有 ESP32-MINI-1 & ESP32-MINI-1U)
  • ESP32-S0WD,资料少,详情不了解(模组有 ESP32-SOLO-1)

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