espressif : Xtensa LX7
Dual Core
240 MHz
BLE5.0
USB1.1 OTG
AI
CAN
Touch
QFN56
Tags : wifi4
/ ble
ESP32-S3作为乐鑫现役旗舰产品,双核240MHz配置高于传统MCU,基于wireless连接能力实现对传统MCU的降维打击。
- 晶元面积 (die size) :
esp32c3
<esp32s2
<esp32s3
<esp32
- 发布时间:2020年12月31日
- 参考价格:
- 制程工艺:
tsmc_40nm
- 供货周期:至2033年
- 处理性能:613.8
CoreMark
, 1181.6CoreMark
(Dual) ,level4
- 封装规格:
esp_qfn56
(7x7mm) - 运行环境:-40°C to 105°C
- RAM容量:512 KB (PSRAM ≤ 1GB)
- ROM容量:384 KB
- Flash容量:0/4/8/16/32 MB (≤1GB)
- 240 MHz
xtensa_lx7
(2.56 CoreMark/MHz) Dual Core (4.92 CoreMark/MHz) - 低功耗协处理器
esp32s3_ulp
(FSM/RISC-V) esp32s3_wifi
+esp32s3_ble
esp32s3_usb
esp32_can
- 1 × 16bit DVP, 1 × 16bit LCD
- 2 × SDIO 主机
- 44 x GPIO,JTAG 接口
- 2x
adc12b
100KSPS (20ch) - 14 × 电容式传感 GPIO
- 4 Kbit eFuse,用户可用 1792bit
Note
ESP32-S3增加了用于加速神经网络计算和信号处理等工作的向量指令 (vector instructions)
- 10ch 12-bit SAR ADC1, 100 ksps
- 10ch 12-bit SAR ADC2, 100 ksps
- 电压范围:2.3 to 3.6 V
- 功耗范围:
RISC-V
PicoRV32
FSM
8KB SRAM
电源管理单元,五种功耗模式,超低功耗协处理器 (ULP):
- ULP-RISC-V 协处理器
- ULP-FSM 协处理器
link_budget
: 118dBm bandwidth
: 150 Mbps
AP Model | Channel | Bandwidth | TCP RX | TCP TX | UDP RX | UDP TX |
---|---|---|---|---|---|---|
R6850 | 10 | HT20 | 72.92 Mbps | 76.40 Mbps | 86.01 Mbps | 76.70 Mbps |
WDR8690 | 10 | HT20/40 | 48.81 Mbps | 51.90 Mbps | 57.89 Mbps | 60.20 Mbps |
AC23 | 11 | HT40 | 60.86 Mbps | 76.50 Mbps | 85.59 Mbps | 69.30 Mbps |
R300 | 13 | HT20 | 43.58 Mbps | 49.40 Mbps | 60.03 Mbps | 57.50 Mbps |
AX3 | 1 | HT20 | 46.25 Mbps | 44.50 Mbps | 58.69 Mbps | 57.30 Mbps |
D268G | 1 | HT20/40 | 70.77 Mbps | 79.30 Mbps | 87.66 Mbps | 93.70 Mbps |
ACRH17 | 1 | HT20/40 | 74.76 Mbps | 76.50 Mbps | 87.71 Mbps | 86.40 Mbps |
AX3000 | 8 | HT20/40 | 46.43 Mbps | 46.70 Mbps | 61.01 Mbps | 59.30 Mbps |
Hint
所有AP均配置加密模式
20dBm
link_budget
: 118dBm bandwidth
: 150 Mbps
在 2.4 GHz 频带支持 20 MHz 和 40 MHz 频宽,支持 1T1R 模式,数据速率高达 150 Mbps
- 天线分集
- 802.11 mc FTM
- 支持外部功率放大器
BLE
-94dBm
20dBm
- 高功率模式(20 dBm,与 Wi-Fi 共用 PA)
对比 esp32
的 esp32_bluetooth
, esp32s3
只支持LE模式
USB 1.1
12Mbps
为了提高特定 AI 和 DSP (Digital Signal Processing) 算法的运算效率,ESP32-S3 中新增了一组扩展指令。处理器指令拓展 (PIE) 支持以下特性:
- 新增 128-bit 位宽通用寄存器
- 128-bit 位宽的向量数据操作,包括:乘法、加法、减法、累加、移位、比较等
- 合并数据处理指令与加载/存储运算指令
- 非对齐 128-bit 带宽的向量数据
- 取饱和操作
内置安全硬件,4096 bit eFuse(其中1566 bit用户可用),硬件加密加速器可支持 AES-128/256、Hash、RSA、HMAC,RNG
RSA-4096
XTS-AES-128
XTS-AES-256
基于 AES-128-XTS 算法的 flash 加密方案,确保应用程序与配置数据在 flash 中保持加密状态。 flash 控制器支持执行加密的应用程序固件,这不仅为存储在 flash 中的敏感数据提供了必要保护,还防止了运行时由于固件更改造成的 TOCTTOU (time-of-check-to-time-of-use) 攻击。
数字签名DS(Digital Signature) 可以通过固件不可访问的私钥生成,同样地,其 HMAC 外设也可以生成固件不可访问的加密摘要。
目前,大多数物联网云服务使用基于 X.509 证书的身份验证,数字签名外设保护了定义设备身份的私钥。这样一来,即使出现软件漏洞,它也能为设备身份提供强大的保护
espressif
在WiFi MCU领域市场占有率第一,在中低端或高性价比定位的产品里鲜有对手,而且不断完善的生态主要的护城河,所有应用领域都有较高的开发起点。
wifi |
CoreMark |
sram /flash |
Characteristics | UART/SPI/SDIO | package |
---|---|---|---|---|---|
esp32s3 |
1181.6 | 512KB/384KB | USB1.1 OTG | 3/2/1 | esp_qfn56 |
w801 |
288KB/2MB | 16-bit ADC | 6/2/1 | QFN56 |
w801
和 esp32s3
两者的封装规格相同,主频配置相同,差异主要在: esp32s3
是双核且带有USB, w801
拥有更多外设
espressif |
architecture |
CoreMark |
sram /flash |
USB | AIoT | Sleep | package |
---|---|---|---|---|---|---|---|
esp32s3 |
xtensa_lx7 |
1181.6 | 512K/384K | FS OTG | DSP | 8µA | esp_qfn56 |
stm32h7b0 |
cortex_m7 |
1414 | 1.4M/128K | FS OTG | ART | 2.2µA | 64/100/176 |
Note
esp32s3
双核 1181.6 CoreMark
略高于 STM32F7系列(1082CoreMark),对性能要求较高的场景非常适用,不足在于非嵌入式存储器,IO的效率较低
espressif |
esp_core |
CoreMark |
sram /flash |
wireless |
ADC/DAC/PWM | esp32_eth /esp_usb /esp32_can |
package |
---|---|---|---|---|---|---|---|
esp32s3 |
xtensa_lx7 |
1181.6 | 512K/384K | WiFi+BLE | 2(12bit)/X/10 | 1.1OTG+CAN | esp_qfn56 |
esp32s2 |
xtensa_lx7 |
613.8 | 320K/128K | WiFi | 2(12bit)/2(8bit)/8 | 1.1OTG+CAN | esp_qfn56 |
esp32 |
xtensa_lx6 |
994.26 | 520K/448K | WiFi+BLE | 2(12bit)/2(8bit)/18 | ETH+CAN | esp_qfn48 |
esp32c3 |
esp_rv32 |
407.22 | 400K/384K | WiFi+BLE | 2(12bit)/X/6 | CAN | esp_qfn32 |
主要对比集成的资源大小,便于硬件设计,对软件开发影响不大。
除了智能语音助手以外,还集触摸屏控制、传感器、红外控制器和智能网关等多功能于一体,拥有完善的 SDK 和丰富的例程。
ESP-IDF
ESP-ADF
ESP-MDF
ESP-DL
ESP-WHO
ESP-Skainet
esp32s3
支持乐鑫所有开发框架:esp_arduino
, esp_idf
, esp_adf
, esp_mdf
此外,凭借其 esp_pie
特性,在如下开发框架有良好的表现
Deep Learning
Speech Recognition
人脸识别
人脸探测
运动探测
WakeNet
MultiNet
语言唤醒
ESP-Skainet 是乐鑫针对语音控制设备推出的智能语音助手。集成多种声学算法,如语音活动检测、声学回声消除、降噪和波束成形等,提供了增强的声学性能。
它不依赖云连接,可以完全实现离线运行,在本地乐鑫 SoC 上即可进行唤醒词检测和语音命令词(短语)识别。
相对于传统的MCU,基于IO矩阵,可以将数字外设任意分配管脚,灵活性相当高。
支持快速信号如 SPI、JTAG、UART 等可以旁路 GPIO 交换矩阵以实现更好的高频数字特性。所以高速信号会直接通过 IO MUX 输入和输出。
基于RTC控制的IO MUX具有以下特性:
- 控制 22 个 RTC GPIO 管脚的低功耗特性;
- 控制 22 个 RTC GPIO 管脚的模拟功能;
- 将 22 个 RTC 输入输出信号引入 RTC 系统。
如果要掌握ESP32的开发,需要对Linux有一定的了解,包括编码风格和开发环境。
相对传统的MCU使用的强大IDE环境,最大的槽点就是缺乏高度集成的工具环境,ESP-IDF的编译效率较低,文件修改后编译非常耗时
Note
由于ESP-IDF的多版本、开源(链接集成)和快速迭代特性,导致获取完整资源慢且不稳定,GitHub无法访问≈放弃
就芯片配置而言,相对ESP32的升级力度不大,用以太网换了USB-OTG,更多是一种发展方向的探索,围绕软件生态构建应用场景。