ESP32: чипы, модули, платы…
Разбираться в модулях Esspressif, которые поставляет компания, дело неблагодарное. В списке доступных к заказу их несколько сотен. На Ali, конечно, предлагают поменьше, но новичкам всё равно ничего не понятно. Это даже хуже, чем выбирать смартфон от Xiaomi. Но всё таки давайте попробуем разобраться.
Для начала определимся с терминологией. В этой статье (да и в других статьях цикла) я буду использовать следующие термины:
- чип – собственно микроконтроллер (или core в документации espressif, он же Жора SoC {System On Crystal – система на одном кристалле}, он же Гога MCU {MicroController Unit}); то есть собственно микросхемка без антенны, кварцевого резонатора, микросхемы FLASH-памяти и прочей обвязки
- модуль – готовый микромодуль с напаянными внутри чипом, памятью, антенной или разъемом; чаще всего закрыт экраном с маркировкой
- плата – как правило под этим термином я буду понимать различные отладочные платы с установленным модулем, USB-конвертором и стабилизатором
Линейки чипов Espressif
Если обратиться к сайту производителя, то можно увидеть, что компания сейчас выпускает четыре линейки продукции: ESP8266, ESP32, ESP32-S и ESP32-C.
Продукция Espressif на текущий момент
- ESP8266 – предшественник ESP32 на базе 32-разрядного RISC-процессора Tensilica® L106, с максимальной тактовой частотой 160 МГц. Я пользовался модулями этой линейки несколько лет, на мой взгляд, модуль получился не очень удачным, особенно в первое время (ESP-01 и т.д.). Производитель заявляет поддержку FreeRTOS, но поддержка эта “так себе”. Хотя для опытов с Arduino и WiFi вполне сгодится. Мы не будем его рассматривать.
- ESP32 – “классический” ESP32. созданный в 2016 году на базе двухъядерного процессора Xtensa® 32bit LX6 (или одноядерного в некоторых случаях) с максимальной тактовой частотой 240 МГц. Работает с использованием относительно старых протоколов WiFi 2.4 MHz. Самая популярная линейка среди самодельщиков, так как его возможностей хватает “с избытком”, множество предложений на Aliexpress, а цена невелика (даже по сравнению с ESP8266).
- ESP32-S(2,3) – относительно новая (2020 год) линейка ESP32 базе процессора следующего поколения Xtensa® 32-bit LX7 с максимальной тактовой частотой 240 МГц. В качестве основных преимуществ по сравнению с предыдущей линейкой производитель отмечает улучшенную криптографию (шифрование FLASH памяти, безопасную загрузку прошивки, защиту от атак) и поддержку современных беспроводных протоколов связи. Имеет большее количество GPIO, чем классическая ESP32. Но меньшее количество встроенной памяти (см. таблицу ниже). Судя по платам, имеющимся в продаже на Aliexpress, модули имеют поддержку USB (ttyACM0) непосредственно в чипе.
- ESP32-C(2,3,6) – недорогая линейка на базе одноядерного RISC-V процессора, предназначенная в первую очередь для встраиваемых устройств типа “умных розеток” и “умных лампочек”. Это скорее не “урезанный” ESP32, а “усовершенствованный” ESP8266. В отличие от ESP8266 новый SoC имеет поддержку безопасной загрузки, флэш-шифрования и современных беспроводных стандартов связи. Имеет меньшее количество GPIO, чем классическая ESP32, (но у нее и назначение другое). Судя по платам, имеющимся в продаже на Aliexpress, модули имеют поддержку USB (ttyACM0) непосредственно в чипе (но это не точно).
Сравнение характеристик процессора и памяти для различных линеек из официальной документации: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/release-v5.0/esp32/hw-reference/chip-series-comparison.html
Сравнение характеристик периферии для различных линеек из официальной документации: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/release-v5.0/esp32/hw-reference/chip-series-comparison.html
В данной статье я буду рассматривать в основном чипы и модули “базовой линейки” ESP32, так как про ESP8266 – уже не интересно, а ESP32-S и ESP32-С я лично ещё не пользовался (ну вот не было такой необходимости), поэтому поделиться опытом я не могу. А зачем писать про то, чего сам не знаешь? Если у Вас есть желание подробнее ознакомиться с новыми сериями, Вы можете сделать это самостоятельно на сайте производителя. Но судя по поиску на AliExpress, новые модули пока не сильно распространены.
Чипы классической линейки ESP32
В настоящее время Espressif производит модули ESP32 на базе следующих чипов (SoC):
- ESP32-D0WDQ6 – исторически самый первый чип, выпущенный Espressif,сейчас не доступен для заказа. Модули на основе этого чипа я рассматривать так же не буду (а смысл?).
- ESP32-D0WD – некоторое время основной SoC, на основе которого создавались модули ESP32-WROOM-32, ESP32-WROOM-32D, ESP32-WROOM-32U и серии ESP32-WROWER (не все модели! подробности ниже). Имел некоторые аппаратные проблемы, поэтому в конце концов был снят с производства и заменен на исправленную версию ESP32-D0WD-V3 и сейчас не доступен для заказа на сайте Espressif, но его вполне ещё можно купить на Aliexpress.
- ESP32-D0WD-V3 – исправленная версия ESP32-D0WD с маркировкой ECO V3. Например исправлена ошибка кэша при работе с внешним ОЗУ (PSRAM), если таковое присутствует в модуле. Если есть желание, можете ознакомиться со списком изменений самостоятельно ( или на форуме ).
- ESP32-D0WDR2-V3 – этот более продвинутый вариант ESP32-D0WD-V3, который имеет на борту 2 МБ встроенной PSRAM. Используется только в продвинутом модуле ESP32-WROOM-DA.
- ESP32-S0WD – “урезанный” одноядерный вариант ESP32-D0WD. Собственно этим всё сказано. Не вижу смысла, но производителю виднее. На Aliexpress присутствует только в виде чипов и модулей, плат на основе этого чипа нет. Видимо, спроса нет.
- ESP32-U4WDH – ещё один вариант ESP32, данные о нем весьма противоречивы: на сайте Espressif написано, что это одноядерный модуль с частотой 160 MHz и с 24 GPIO, а судя по datasheet- это вполне себе обычный ESP32 с 28 выводами GPIO. На Aliexpress отсутствует.
- ESP32-PICO-V3-02 – в основе этого модуля лежит тот же самый чип ESP32 (ECO V3), но разработанный с использованием маломощной технологии TSMC 40 нм. На Aliexpress присутствует только в виде чипов и модулей.
