ESP32 技术规格书
Espressif Systems
2017 年 8 月 31 日
关于本手册
本文档为用户提供 ESP32 硬件技术规格简介。文档结构如下:
章
标题
内容
第1章
概述
第2章
管脚定义
介绍管脚的布局和描述。
第3章
功能描述
介绍主要功能模块。
第4章
外设接口
描述集成在 ESP32 上的外设接口。
第5章
电气特性
提供 ESP32 电气特性和数据。
第6章
封装信息
提供 ESP32 的封装细节。
第7章
产品型号及订购信息
提供 ESP32 系列的产品型号和订购信息。
第8章
学习资源
提供 ESP32 相关必读文档和必备资源。
附录 A
ESP32 管脚清单
ESP32 的 GPIO_Matrix,Ethernet_MAC 和 IO_MUX 管脚清单。
概括描述 ESP32,包括专用解决方案、基本特性和高级特性、
应用和开发支持。
发布说明
日期
版本
发布说明
2016.08
V1.0
首次发布。
• 增加章节 产品型号和订购信息 ;
• 更新章节 MCU 和高级特性;
• 更新章节 功能框图;
• 更新章节 管脚定义;
2017.02
V1.1
• 更新章节 CPU 和存储;
• 更新章节 音频 PLL 时钟;
• 更新章节 极限参数;
• 更新章节 封装信息;
• 更新章节 学习资源。
2017.03
V1.2
• 增加表格 管脚描述 的说明;
• 更新章节 片上存储 的说明。
• 增加附录 ESP32 管脚清单;
2017.04
V1.3
• 更新表格 Wi-Fi 射频特性;
• 更新图 ESP32 管脚布局(封装为 QFN 5*5)。
• 在章节 1.3.2 时钟和定时器中增加对于外置晶振频率的说明;
• 增加章节 2.4 Strapping 管脚中的说明;
• 将表 9 极限参数中最大驱动能力由 12 mA 改为 80 mA;
2017.05
V1.4
• 将表 11 Wi-Fi 射频中输入阻抗值 50Ω 改为输出阻抗值 30+j10 Ω;
• 更新章节 3.7 RTC 和低功耗管理;
• 在表 19 管脚清单说明第 8 条中增加一条描述;
• 删除表 IO_MUX 中 GPIO20。
日期
版本
发布说明
• 更新章节 1.3.1 CPU 和存储中供电电压范围;
• 更新章节 2.3 电源管理中的说明;
2017.06
V1.5
• 更新表 9 极限参数;
• 更新表 19 管脚清单说明第 8 条中数字输出管脚的驱动强度;
• 增加文档变更通知。
更改两处描述错误:
2017.06
V1.6
• 将章节 1.1.2 中的外部元器件个数改为 20;
• 将章节 4.1.1 中的 GPIO 管脚个数改为 34。
• 将章节 1.2.2 中输出功率改为“高达 12 dBm”;NZIF 接收器的 BLE 接收灵
敏度改为 -97 dBm;
• 增加表 2 管脚描述的说明一条;
• 增加章节 3.1.1 中 160 MHz 时钟频率;
• 将章节 3.5.1中发射功率改为 20.5 dBm;
• 将章节 3.6.1 中的 Class-1、Class-2 和 Class-3 发射输出功率的动态控制范
围改为“高达 24 dB”
;并将 NZIF 接收器的动态控制范围改为“超过 97 dB”
;
• 更新表 6 不同功耗模式下的功耗,并增加两条说明;
2017.08
V1.7
• 更新章节 4.1.1、4.1.3、4.1.11;
• 更新表 9 极限参数;
• 更新表 10 射频功耗参数,并将发射数据所基于的占空比改为 50%;
• 更新表 11 Wi-Fi 射频特性,并增加关于“输出阻抗”的说明;
• 更新表 12、14、16 中的“灵敏度”参数;
• 更新表 13、15、17 中的“射频发射功率”,“射频功率控制范围”参数,并
增加“增益控制步长”参数;
• 删除章节触摸传感器和示例代码;
• 增加产品证书下载链接。
2017.08
V1.8
• 更新 4 章节,增加表 4.2;
• 更改图 1 中一处笔误。
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证书下载
用户可以通过乐鑫官网下载产品证书。
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其他方式授予任何知识产权使用许可,不管是明示许可还是暗示许可。Wi-Fi 联盟成员标志归 Wi-Fi 联盟所有。蓝
牙标志是 Bluetooth SIG 的注册商标。
文中提到的所有商标名称、商标和注册商标均属其各自所有者的财产,特此声明。
版权归 © 2017 乐鑫所有。保留所有权利。
目录
1 概述
1.1
1.2
1.3
1
专用解决方案
1
1.1.1 超低功耗
1
1.1.2 高集成度
1
基础协议
1
1.2.1 Wi-Fi
1
1.2.2 蓝牙
2
MCU 和高级特性
2
1.3.1 CPU 和存储
2
1.3.2 时钟和定时器
3
1.3.3 高级外设接口
3
1.3.4 安全机制
3
1.3.5 开发支持
4
1.4
应用
4
1.5
功能框图
5
2 管脚定义
6
2.1
管脚布局
6
2.2
管脚描述
7
2.3
电源管理
9
2.4
Strapping 管脚
10
3 功能描述
11
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
CPU 和存储
11
3.1.1 CPU
11
3.1.2 片上存储
11
3.1.3 外部 Flash 和 SRAM
12
3.1.4 存储器映射
12
定时器和看门狗
14
3.2.1 64-bit 通用定时器
14
3.2.2 看门狗定时器
14
系统时钟
15
3.3.1 CPU 时钟
15
3.3.2 RTC 时钟
15
3.3.3 音频 PLL 时钟
15
射频
15
3.4.1 2.4 GHz 接收器
15
3.4.2 2.4 GHz 发射器
16
3.4.3 时钟生成器
16
Wi-Fi
16
3.5.1 Wi-Fi 射频和基带
16
3.5.2 Wi-Fi MAC
17
3.5.3 Wi-Fi 固件
17
3.5.4 通信包仲裁 (PTA)
17
3.6
3.7
蓝牙
3.6.1 蓝牙射频和基带
17
3.6.2 蓝牙接口
18
3.6.3 蓝牙协议栈
18
3.6.4 蓝牙链路控制器
18
RTC 和低功耗管理
4 外设接口和传感器
4.1
4.2
17
外设和传感器描述
19
21
21
4.1.1 通用输入/输出接口 (GPIO)
21
4.1.2 模/数转换器 (ADC)
21
4.1.3 超低噪声前置模拟放大器
21
4.1.4 霍尔传感器
21
4.1.5 数/模转换器 (DAC)
21
4.1.6 温度传感器
21
4.1.7 触摸传感器
22
4.1.8 超低功耗协处理器 (ULP)
22
4.1.9 以太网 MAC 接口
22
4.1.10 SD/SDIO/MMC 主机控制器
22
4.1.11 SDIO/SPI 从机控制器
23
4.1.12 通用异步收发器 (UART)
23
4.1.13 I2C 接口
23
4.1.14 I2S 接口
23
4.1.15 红外遥控器
24
4.1.16 脉冲计数器
24
4.1.17 脉冲宽度调制 (PWM)
24
4.1.18 LED PWM
24
4.1.19 串行外设接口 (SPI)
24
4.1.20 硬件加速器
24
外设和传感器表
25
5 电气特性
30
极限参数
30
5.2
射频功耗参数
30
5.3
Wi-Fi 射频
31
5.4
经典蓝牙射频
31
5.1
5.5
5.4.1 接收器 - 基础数据率 (BR)
31
5.4.2 发射器 - 基础数据率 (BR)
32
5.4.3 接收器 - 增强数据率 (EDR)
32
5.4.4 发射器 - 增强数据率 (EDR)
33
低功耗蓝牙射频
34
5.5.1 接收器
34
5.5.2 发射器
34
6 封装信息
35
7 产品型号和订购信息
36
8 学习资源
37
8.1
必读资料
37
8.2
必备资源
37
附录 A - ESP32 管脚清单
38
A.1. 管脚清单说明
38
A.2. GPIO_Matrix
40
A.3. Ethernet_MAC
45
A.4. IO_MUX
45
表格
2
管脚描述
3
Strapping 管脚
10
4
存储器和外设地址映射
13
5
不同省电模式下的功能
19
6
不同功耗模式下的功耗
20
7
ESP32 上的电容式传感 GPIO
22
8
外设和传感器表
25
9
极限参数
30
10
射频功耗参数
30
11
Wi-Fi 射频特性
31
12
接收器特性 - 基础数据率 (BR)
31
13
发射器特性 - 基础数据率 (BR)
32
14
接收器特性 - 增强数据率 (EDR)
32
15
发射器特性 - 增强数据率 (EDR)
33
16
低功耗蓝牙接收器特性
34
17
低功耗蓝牙发射器特性
34
18
订购信息
36
19
管脚清单说明
38
20
GPIO_Matrix
40
21
Ethernet_MAC
45
7
插图
1
功能框图
5
2
ESP32 管脚布局(封装为 QFN 6*6)
6
3
ESP32 管脚布局(封装为 QFN 5*5)
7
4
地址映射结构
12
5
QFN48(6x6 mm)封装
35
6
QFN48(5x5 mm)封装
35
7
ESP32 产品型号
36
1. 概述
1. 概述
ESP32 是集成 2.4 GHz Wi-Fi 和蓝牙双模的单芯片方案,采用台积电 (TSMC) 超低功耗的 40 纳米工艺,拥有最
佳的功耗性能、射频性能、稳定性、通用性和可靠性,适用于各种应用和不同功耗需求。
目前 ESP32 系列的产品型号包括 ESP32-D0WDQ6,ESP32-D0WD,ESP32-D2WD,和 ESP32-S0WD。产品型
号说明和订购信息请参照章节产品型号和订购信息 。
1.1 专用解决方案
1.1.1 超低功耗
ESP32 专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网 (IoT) 应用而设计。作为业内领先的低功耗芯片,ESP32 具有精
细分辨时钟门控、省电模式和动态电压调整等特性。
例如,在低功耗 IoT 传感器 Hub 应用场景中,ESP32 只有在特定条件下才会被周期性地唤醒。低占空比可以令
ESP32 芯片的能耗达到最小。射频功率放大器的输出功率也可调节,以实现通信距离、数据率和功耗之间的最
佳平衡。
说明:
更多信息请参阅第 3.7 节:RTC 和低功耗管理。
1.1.2 高集成度
ESP32 是业内领先的高度集成的 Wi-Fi+ 蓝牙解决方案,外部元器件只需大约 20 个。ESP32 集成了天线开关、
射频 Balun、功率放大器、低噪放大器、过滤器以及电源管理模块,极大减少了印刷电路板 (PCB) 的面积。
ESP32 采用 CMOS 工艺实现单芯片集成射频和基带,还集成了先进的自校准电路,实现了动态自动调整,可以
消除外部电路的缺陷,更好地适应外部环境的变化。因此,ESP32 的批量生产不需要昂贵的专用 Wi-Fi 测试设
备。
1.2 基础协议
1.2.1 Wi-Fi
• 802.11 b/g/n/e/i
• 802.11 n (2.4 GHz),速度高达 150 Mbps
• 802.11 e:QoS 机制实现无线多媒体技术
• WMM-PS, UAPSD
• A-MPDU 和 A-MSDU 帧聚合技术
• 块回复
• 分片和重组
• Beacon 自动监测/扫描
• 802.11 i 安全特性:预认证和 TSN
• 支持 WPA/WPA2/WPA2-Enterprise/WPS 加密
Espressif Systems
1
ESP32 技术规格书 V1.8
1. 概述
• 基础结构型网络 (Infrastructure BSS) Station 模式/SoftAP 模式
• Wi-Fi Direct (P2P)、P2P 发现、P2P GO 模式和 P2P 电源管理
• UMA 兼容和认证
• 天线分集与选择
说明:
更多信息,请参阅第 3.5 节:Wi-Fi。
1.2.2 蓝牙
• 蓝牙 v4.2 完整标准,包含传统蓝牙 (BR/EDR) 和低功耗蓝牙 (BLE)
• 支持标准 Class-1、Class-2 和 Class-3,且无需外部功率放大器
• 加强的精准功率控制
• 输出功率高达 +12 dBm
• NZIF 接收器具有 -97 dBm 的 BLE 接收灵敏度
• 自适应跳频 (AFH)
• 基于 SDIO/SPI/UART 接口的标准 HCI
• 速度高达 4 Mbps 的高速 UART HCI
• 支持 BT 4.2 controller 和 host 协议栈
• 服务发现协议 (SDP)
• 通用访问应用 (GAP)
• 安全管理协议 (SMP)
• 低功耗蓝牙
• ATT/GATT
• HID
• 可支持所有基于 GATT 的低功耗蓝牙应用
• SPP-Like 低功耗蓝牙数据透传协议
• BLE Beacon
• A2DP/AVRCP/SPP, HSP/HFP, RFCOMM
• CVSD 和 SBC 音频编解码算法
• 蓝牙微微网 (Piconet) 和散射网 (Scatternet)
1.3 MCU 和高级特性
1.3.1 CPU 和存储
• Xtensa® 32-bit LX6 单/双核处理器,运算能力高达 600 DMIPS
• 448 KB ROM
Espressif Systems
2
ESP32 技术规格书 V1.8
1. 概述
• 520 KB SRAM
• RTC 中 16 KB SRAM
• QSPI 最多可连接 4 个 flash/SRAM,每个 flash 最大为 16 MB
• 供电电压:2.3V 到 3.6V
1.3.2 时钟和定时器
• 内置 8 MHz 振荡器,支持自校准
• 内置 RC 振荡器,支持自校准
• 支持外置 2 MHz 至 60 MHz 的晶振(如果使用 Wi-Fi/蓝牙功能,则目前仅支持 40 MHz 晶振)
• 支持外置 32 kHz 晶振,用于 RTC,支持自校准
• 2 个定时器群组,每组包括 2 个 64-bit 通用定时器和 1 个主系统看门狗
• 具有次秒级精度的 RTC 定时器
• RTC 看门狗
1.3.3 高级外设接口
• 12-bit SAR ADC,多达 18 个通道
• 2 个 8-bit D/A 转换器
• 10 个触摸传感器
• 温度传感器
• 4 个 SPI
• 2 个 I2S
• 2 个 I2C
• 3 个 UART
• 1 个 Host SD/eMMC/SDIO
• 1 个 Slave SDIO/SPI
• 带有专用 DMA 的以太网 MAC 接口,支持 IEEE 1588
• CAN 2.0
• IR (TX/RX)
• 电机 PWM
• LED PWM,多达 16 个通道
• 霍尔传感器
• 超低噪声前置模拟放大器
1.3.4 安全机制
• 支持所有 IEEE 802.11 的安全特性,包括 WFA、WPA/WPA2 和 WAPI
• 安全启动
Espressif Systems
3
ESP32 技术规格书 V1.8
1. 概述
• flash 加密
• 1024-bit OTP,用户可用的高达 768 bit
• 加密硬件加速器:
– AES
– HASH (SHA-2) 库
– RSA
– ECC
– 随机数生成器 (RNG)
1.3.5 开发支持
• 支持快速线上编程的 SDK 固件
• 基于 GCC 的开源工具链
说明:
更多信息请参考第 8 章:学习资源。
1.4 应用
• 通用低功耗 IoT 传感器 Hub
• 通用低功耗 IoT 记录器
• 相机的视频流传输
• OTT 电视盒/机顶盒设备
• 音乐播放器
– 网络音乐播放器
– 音频流媒体设备
• Wi-Fi 玩具
– 计数器
– 玩具防丢器
• Wi-Fi 语音识别设备
• 耳麦
• 智能插座
• 家庭自动化
• Mesh 网络
• 工业无线控制
• 婴儿监控器
• 可穿戴电子产品
Espressif Systems
4
ESP32 技术规格书 V1.8
1. 概述
• Wi-Fi 位置感知设备
• 安全 ID 标签
• 健康医疗
– 运动监测和防丢报警器
– 温度记录仪
1.5 功能框图
Bluetooth
baseband
RF
receive
Clock
generator
I2C
I2S
Wi-Fi MAC
Wi-Fi
baseband
RF
transmit
SDIO
UART
Core and memory
CAN
2 or 1 x Xtensa® 32bit LX6 Microprocessors
ETH
IR
ROM
Balun
SPI
Bluetooth
link
controller
Switch
Embedded Flash
Cryptographic hardware
acceleration
SRAM
SHA
RSA
AES
RNG
PWM
Temperature
sensor
RTC
Touch sensor
DAC
ULP
co-processor
PMU
Recovery
memory
ADC
图 1: 功能框图
说明:
Embedded flash 和 CPU 数量在不同型号的芯片之间有差异,详见章节产品型号和订购信息 。
Espressif Systems
5
ESP32 技术规格书 V1.8
2. 管脚定义
2. 管脚定义
CAP1
CAP2
VDDA
XTAL_P
XTAL_N
VDDA
GPIO21
U0TXD
U0RXD
GPIO22
GPIO19
VDD3P3_CPU
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
38
37
2.1 管脚布局
VDDA
1
36
GPIO23
LNA_IN
2
35
GPIO18
VDD3P3
3
34
GPIO5
VDD3P3
4
33
SD_DATA_1
SENSOR_VP
5
32
SD_DATA_0
SENSOR_CAPP
6
31
SD_CLK
SENSOR_CAPN
7
30
SD_CMD
SENSOR_VN
8
29
SD_DATA_3
CHIP_PU
9
28
SD_DATA_2
ESP32
49 GND
19
20
21
22
23
24
MTCK
MTDO
GPIO2
GPIO0
GPIO4
MTDI
VDD3P3_RTC
17
18
MTMS
GPIO16
16
25
GPIO27
12
15
32K_XP
GPIO26
VDD_SDIO
14
GPIO17
26
GPIO25
27
11
13
10
32K_XN
VDET_1
VDET_2
图 2: ESP32 管脚布局(封装为 QFN 6*6)
Espressif Systems
6
ESP32 技术规格书 V1.8
CAP1
CAP2
VDDA
XTAL_P
XTAL_N
VDDA
GPIO21
U0TXD
U0RXD
GPIO22
48
47
46
45
44
43
42
41
40
39
2. 管脚定义
VDDA
1
38
GPIO19
LNA_IN
2
37
VDD3P3_CPU
VDD3P3
3
36
GPIO23
VDD3P3
4
35
GPIO18
SENSOR_VP
5
34
GPIO5
SENSOR_CAPP
6
33
SD_DATA_1
32
SD_DATA_0
31
SD_CLK
SENSOR_CAPN
7
SENSOR_VN
8
CHIP_PU
9
30
SD_CMD
VDET_1
10
29
SD_DATA_3
VDET_2
11
28
SD_DATA_2
ESP32
49 GND
20
21
22
23
24
MTDO
GPIO2
GPIO0
GPIO4
19
MTCK
18
GPIO16
MTDI
25
VDD3P3_RTC
14
17
GPIO25
MTMS
VDD_SDIO
16
GPIO17
26
GPIO27
27
15
12
13
GPIO26
32K_XP
32K_XN
图 3: ESP32 管脚布局(封装为 QFN 5*5)
说明:
关于 ESP32 芯片型号对应的封装规格,请参考章节产品型号和订购信息 。
2.2 管脚描述
表 2: 管脚描述
名称
编号
类型
功能
模拟
VDDA
1
P
模拟电源(2.3V ~ 3.6V)
LNA_IN
2
I/O
射频输入和输出
VDD3P3
3
P
放大器电源(2.3V ~ 3.6V)
VDD3P3
4
P
放大器电源(2.3V ~ 3.6V)
VDD3P3_RTC
GPIO36、ADC_PRE_AMP、ADC1_CH0、RTC_GPIO0
SENSOR_VP
5
I
注意:作为 ADC_PRE_AMP 使用时,将 270 pF 电容从 SENSOR_VP 连接到 SENSOR_CAPP 上。
GPIO37、ADC_PRE_AMP、ADC1_CH1、RTC_GPIO1
SENSOR_CAPP
6
I
注意:作为 ADC_PRE_AMP 使用时,将 270 pF 电容从 SENSOR_VP 连接到 SENSOR_CAPP 上。
Espressif Systems
7
ESP32 技术规格书 V1.8
2. 管脚定义
名称
编号
类型
功能
GPIO38、ADC1_CH2、ADC_PRE_AMP、RTC_GPIO2
SENSOR_CAPN
7
I
注意:作为 ADC_PRE_AMP 使用时,将 270 pF 电容从 SENSOR_VN 连接到 SENSOR_CAPN 上。
GPIO39、ADC1_CH3、ADC_PRE_AMP、RTC_GPIO3
SENSOR_VN
8
I
注意:作为 ADC_PRE_AMP 使用时,将 270 pF 电容从 SENSOR_VN 连接到 SENSOR_CAPN 上。
芯片使能(高电平有效)
CHIP_PU
9
I
高电平:上电,芯片正常工作;
低电平:断电,芯片以最小功率工作;
注意:不能让 CHIP_PU 管脚悬浮。
VDET_1
10
I
GPIO34、ADC1_CH6、RTC_GPIO4
VDET_2
11
I
GPIO35、ADC1_CH7、RTC_GPIO5
32K_XP
12
I/O
32K_XN
13
I/O
GPIO25
14
I/O
GPIO25、DAC_1、ADC2_CH8、RTC_GPIO6、EMAC_RXD0
GPIO26
15
I/O
GPIO26、DAC_2、ADC2_CH9、RTC_GPIO7、EMAC_RXD1
GPIO27
16
I/O
GPIO27、ADC2_CH7、TOUCH7、RTC_GPIO17、EMAC_RX_DV
MTMS
17
I/O
MTDI
18
I/O
VDD3P3_RTC
19
P
MTCK
20
I/O
MTDO
21
I/O
GPIO2
22
I/O
GPIO0
23
I/O
GPIO4
24
I/O
GPIO32、32K_XP (32.768 kHz 晶振输入) ,ADC1_CH4、
TOUCH9、RTC_GPIO9
GPIO33、32K_XN(32.768 kHz 晶振输出) ,ADC1_CH5、
TOUCH8、RTC_GPIO8
GPIO14、ADC2_CH6、TOUCH6、RTC_GPIO16、MTMS、HSPICLK、HS2_CLK、SD_CLK、EMAC_TXD2
GPIO12、ADC2_CH5、TOUCH5、RTC_GPIO15、MTDI、HSPIQ、
HS2_DATA2、SD_DATA2、EMAC_TXD3
RTC IO 电源输入(1.8V ~ 3.6V)
GPIO13、ADC2_CH4、TOUCH4、RTC_GPIO14、MTCK、HSPID、
HS2_DATA3、SD_DATA3、EMAC_RX_ER
GPIO15、ADC2_CH3、TOUCH3、RTC_GPIO13、MTDO,
HSPICS0、HS2_CMD、SD_CMD、EMAC_RXD3
GPIO2、ADC2_CH2、TOUCH2、RTC_GPIO12、HSPIWP、
HS2_DATA0、SD_DATA0
GPIO0、ADC2_CH1、TOUCH1、RTC_GPIO11、CLK_OUT1、
EMAC_TX_CLK
GPIO4、ADC2_CH0、TOUCH0、RTC_GPIO10、HSPIHD、
HS2_DATA1、SD_DATA1、EMAC_TX_ER
VDD_SDIO
GPIO16
25
I/O
GPIO16、HS1_DATA4、U2RXD、EMAC_CLK_OUT
VDD_SDIO
26
P
1.8V 或 VDD3P3_RTC 电源输出
GPIO17
27
I/O
GPIO17、HS1_DATA5、U2TXD、EMAC_CLK_OUT_180
SD_DATA_2
28
I/O
GPIO9、SD_DATA2、SPIHD、HS1_DATA2、U1RXD
SD_DATA_3
29
I/O
GPIO10、SD_DATA3、SPIWP、HS1_DATA3、U1TXD
SD_CMD
30
I/O
GPIO11、SD_CMD、SPICS0、HS1_CMD、U1RTS
SD_CLK
31
I/O
GPIO6、SD_CLK、SPICLK、HS1_CLK、U1CTS
SD_DATA_0
32
I/O
GPIO7、SD_DATA0、SPIQ、HS1_DATA0、U2RTS
SD_DATA_1
33
I/O
GPIO8、SD_DATA1、SPID、HS1_DATA1、U2CTS
VDD3P3_CPU
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8
ESP32 技术规格书 V1.8
2. 管脚定义
名称
编号
类型
功能
GPIO5
34
I/O
GPIO5、VSPICS0、HS1_DATA6、EMAC_RX_CLK
GPIO18
35
I/O
GPIO18、VSPICLK、HS1_DATA7
GPIO23
36
I/O
GPIO23、VSPID、HS1_STROBE
VDD3P3_CPU
37
P
CPU IO 电源输入(1.8V ~ 3.6V)
GPIO19
38
I/O
GPIO19、VSPIQ、U0CTS、EMAC_TXD0
GPIO22
39
I/O
GPIO22、VSPIWP、U0RTS、EMAC_TXD1
U0RXD
40
I/O
GPIO3、U0RXD、CLK_OUT2
U0TXD
41
I/O
GPIO1、U0TXD、CLK_OUT3、EMAC_RXD2
GPIO21
42
I/O
GPIO21、VSPIHD、EMAC_TX_EN
模拟
VDDA
43
P
模拟电源(2.3V ~ 3.6V)
XTAL_N
44
O
外部晶振输出
XTAL_P
45
I
外部晶振输入
VDDA
46
P
PLL 数字电源(2.3V ~ 3.6V)
CAP2
47
I
并联 3 nF 电容和 20 kΩ 电阻到 CAP1
CAP1
48
I
串联 10 nF 电容到地
GND
49
P
接地
说明:
• ESP32-D2WD 的管脚 GPIO16,GPIO17,SD_CMD,SD_CLK,SD_DATA_0 和 SD_DATA_1 用于连接嵌入式 flash,
不建议用于其他功能。
• IO_MUX、Ethernet MAC、GIPO Matrix 请见附件管脚清单。
• 通常情况下,ESP32 和 flash 芯片的数据端口连接关系是:SD_DATA0/SPIQ = IO1/DO,SD_DATA1/SPID = IO0/DI,
SD_DATA2/SPIHD = IO3/HOLD,SD_DATA3/SPIWP = IO2/WP。
2.3 电源管理
ESP32 的数字管脚可分为 3 种不同的电源域:
• VDD3P3_RTC
• VDD3P3_CPU
• VDD_SDIO
VDD3P3_RTC 同时是 RTC 和 CPU 的输入电源。VDD3P3_CPU 是 CPU 的输入电源。VDD_SDIO 与一个内置
LDO 的输出相连,该内置 LDO 的输入是 VDD3P3_RTC。当 VDD_SDIO 与 VDD3P3_RTC 连接在相同的电源上,
内置 LDO 会自动关闭。
内置 LDO 可被配置成 1.8V 或与 VDD3P3_RTC 相同的电压。在 Deep-sleep 模式下,为了使 flash 电流降到最
低, 可以通过软件关闭内置 LDO。
说明:
• ESP32 的 Pin9 CHIP_PU 使能管脚上电要晚于系统电源 3.3V 上电,延时时间 (T) 可由 RC 参数计算而得。RC 电
路设计可参考 《ESP-WROOM-32 技术规格书》 中 ESP-WROOM-32 外设原理图。
• CHIP_PU 用于芯片复位,输入信号的复位电平要求低于 0.6V,并且持续 200 µs 以上。
• ESP32 工作电压范围为 2.3V ~ 3.6V;使用单电源供电时,建议电源电压为 3.3V,最大输出电流可达 500 mA 及
以上。
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9
ESP32 技术规格书 V1.8
2. 管脚定义
2.4 Strapping 管脚
ESP32 共有 5 个 Strapping 管脚。
• MTDI
• GPIO0
• GPIO2
• MTDO
• GPIO5
软件可以读取寄存器“GPIO_STRAPPING”中这 5 个位的值。
在芯片上电复位过程中,Strapping 管脚对电平采样并存储到锁存器中,锁存为“0”或“1”,并一直保持到芯
片掉电或关闭。
每一个 Strapping 管脚都会连接内部上拉/下拉。如果一个 Strapping 管脚没有外部连接或者连接的外部线路处
于高阻抗状态,内部弱上拉/下拉将决定 Strapping 管脚输入电平的默认值。
为改变 Strapping 比特的值,用户可以应用外部下拉/上拉电阻,或者应用主机 MCU 的 GPIO 控制 ESP32 上电
复位时的 Strapping 管脚电平。
复位后,Strapping 管脚和普通管脚功能相同。
配置 Strapping 管脚的详细启动模式请参阅表 3 。
表 3: Strapping 管脚
内置 LDO (VDD_SDIO) 电压
管脚
默认
3.3V
1.8V
MTDI
下拉
0
1
系统启动模式
管脚
默认
SPI flash 启动模式
下载启动模式
GPIO0
上拉
1
0
GPIO2
下拉
无关项
0
系统启动过程中,U0TXD 输出 log 打印信息
管脚
默认
U0TXD 翻转
U0TXD 静止
MTDO
上拉
1
0
SDIO 从机信号输入输出时序
下降沿输入
下降沿输入
上升沿输入
上升沿输入
下降沿输出
上升沿输出
下降沿输出
上升沿输出
管脚
默认
MTDO
上拉
0
0
1
1
GPIO5
上拉
0
1
0
1
说明:
• 固件可以通过配置一些寄存器比特位, 在启动后改变“内置 LDO (VDD_SDIO) 电压”和“SDIO 从机信号输入输出
时序”的设定。
• 内置的 flash 工作电压是 1.8V,带有内置 flash 的型号芯片上电时需要将 MTDI 拉高。
Espressif Systems
10
ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
3. 功能描述
本章描述 ESP32 的具体功能。
3.1 CPU 和存储
3.1.1 CPU
ESP32 搭载低功耗 Xtensa® LX6 32-bit 单/双核处理器,具有以下特性:
• 7 级流水线架构,支持高达 240 MHz 的时钟频率(ESP32-S0WD 为 160 MHz)
• 16-bit/24-bit 指令集提高代码密度
• 支持浮点单元 (FPU)
• 支持 DSP 指令,例如 32-bit 乘法器、32-bit 除法器和 40-bit 累加乘法器 (MAC)
• 支持来自约 70 个中断源的 32 个中断向量
单/双核处理器接口包括:
• Xtensa RAM/ROM 指令和数据接口
• 用于快速访问外部寄存器的 Xtensa 本地存储接口
• 具有内外中断源的中断
• 用于调试的 JTAG 接口
3.1.2 片上存储
ESP32 片上存储包括:
• 448-KB 的 ROM,用于程序启动和内核功能调用
• 用于数据和指令存储的 520 KB 片上 SRAM(包括 8 KB RTC 快速存储器)
– RTC 快速存储器,为 8 KB 的 SRAM,可以在 Deep-sleep 模式下 RTC 启动时用于数据存储以及被主
CPU 访问
• RTC 慢速存储器,为 8 KB 的 SRAM,可以在 Deep-sleep 模式下被协处理器访问
• 1 kbit 的 eFuse,其中 256 bit 为系统专用(MAC 地址和芯片设置);其余 768 bit 保留给用户程序,这些
程序包括 Flash 加密和芯片 ID
• 嵌入式 flash
说明:
• ESP32 芯片是否有嵌入式 flash,以及嵌入式 flash 的大小与芯片型号有关。详见章节产品型号和订购信息 。
• 在本手册中提到的 ESP32 芯片型号中,ESP32-D2WD 带有 16 Mbit 的嵌入式 flash, 通过管脚 GPIO16,GPIO17,
SD_CMD,SD_CLK,SD_DATA_0 和 SD_DATA_1 连接。其他型号无嵌入式 flash。
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11
ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
3.1.3 外部 Flash 和 SRAM
ESP32 最多支持 4 个 16 MB 的外部 QSPI flash 和静态随机存储器 (SRAM),具有基于 AES 的硬件加密功能,从
而保护开发者的程序和数据。
ESP32 可通过高速缓存访问外部 QSPI flash 和 SRAM:
• 高达 16 MB 的外部 flash 映射到 CPU 代码空间,支持 8-bit、16-bit 和 32-bit 访问,并可执行代码。
• 高达 8 MB 的外部 flash 和 SRAM 映射到 CPU 数据空间,支持 8-bit、16-bit 和 32-bit 访问。flash 仅支持
读操作,SRAM 可支持读写操作。
说明:
带有嵌入式 flash 的 ESP32 芯片型号不支持外部 flash 映射到代码空间。
3.1.4 存储器映射
ESP32 的地址映射结构如图 4 所示。ESP32 存储器和外设地址映射如表 4 所示。
图 4: 地址映射结构
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12
ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
表 4: 存储器和外设地址映射
种类
片上存储器
目标
开始地址
结束地址
大小
内部 ROM 0
0x4000_0000
0x4005_FFFF
384 KB
内部 ROM 1
0x3FF9_0000
0x3FF9_FFFF
64 KB
内部 SRAM 0
0x4007_0000
0x4009_FFFF
192 KB
0x3FFE_0000
0x3FFF_FFFF
0x400A_0000
0x400B_FFFF
0x3FFA_E000
0x3FFD_FFFF
0x3FF8_0000
0x3FF8_1FFF
0x400C_0000
0x400C_1FFF
0x5000_0000
0x5000_1FFF
8 KB
0x3F40_0000
0x3F7F_FFFF
4 MB
0x400C_2000
0x40BF_FFFF
外部 SRAM
0x3F80_0000
0x3FBF_FFFF
4 MB
DPort 寄存器
0x3FF0_0000
0x3FF0_0FFF
4 KB
AES 加速器
0x3FF0_1000
0x3FF0_1FFF
4 KB
RSA 加速器
0x3FF0_2000
0x3FF0_2FFF
4 KB
SHA 加速器
0x3FF0_3000
0x3FF0_3FFF
4 KB
安全启动
0x3FF0_4000
0x3FF0_4FFF
4 KB
Cache MMU Table
0x3FF1_0000
0x3FF1_3FFF
16 KB
PID 控制器
0x3FF1_F000
0x3FF1_FFFF
4 KB
UART0
0x3FF4_0000
0x3FF4_0FFF
4 KB
SPI1
0x3FF4_2000
0x3FF4_2FFF
4 KB
SPI0
0x3FF4_3000
0x3FF4_3FFF
4 KB
GPIO
0x3FF4_4000
0x3FF4_4FFF
4 KB
RTC
0x3FF4_8000
0x3FF4_8FFF
4 KB
IO MUX
0x3FF4_9000
0x3FF4_9FFF
4 KB
SDIO Slave
0x3FF4_B000
0x3FF4_BFFF
4 KB
UDMA1
0x3FF4_C000
0x3FF4_CFFF
4 KB
I2S0
0x3FF4_F000
0x3FF4_FFFF
4 KB
UART1
0x3FF5_0000
0x3FF5_0FFF
4 KB
I2C0
0x3FF5_3000
0x3FF5_3FFF
4 KB
UDMA0
0x3FF5_4000
0x3FF5_4FFF
4 KB
SDIO Slave
0x3FF5_5000
0x3FF5_5FFF
4 KB
RMT
0x3FF5_6000
0x3FF5_6FFF
4 KB
PCNT
0x3FF5_7000
0x3FF5_7FFF
4 KB
SDIO Slave
0x3FF5_8000
0x3FF5_8FFF
4 KB
LED PWM
0x3FF5_9000
0x3FF5_9FFF
4 KB
eFuse 控制器
0x3FF5_A000
0x3FF5_AFFF
4 KB
Flash 加密
0x3FF5_B000
0x3FF5_BFFF
4 KB
PWM0
0x3FF5_E000
0x3FF5_EFFF
4 KB
TIMG0
0x3FF5_F000
0x3FF5_FFFF
4 KB
TIMG1
0x3FF6_0000
0x3FF6_0FFF
4 KB
内部 SRAM 1
内部 SRAM 2
RTC 快速存储器
RTC 慢速存储器
片外存储器
外设
Espressif Systems
外部 Flash
13
128 KB
200 KB
8 KB
11 MB
248 KB
ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
种类
外设
目标
开始地址
结束地址
大小
SPI2
0x3FF6_4000
0x3FF6_4FFF
4 KB
SPI3
0x3FF6_5000
0x3FF6_5FFF
4 KB
SYSCON
0x3FF6_6000
0x3FF6_6FFF
4 KB
I2C1
0x3FF6_7000
0x3FF6_7FFF
4 KB
SDMMC
0x3FF6_8000
0x3FF6_8FFF
4 KB
EMAC
0x3FF6_9000
0x3FF6_AFFF
8 KB
PWM1
0x3FF6_C000
0x3FF6_CFFF
4 KB
I2S1
0x3FF6_D000
0x3FF6_DFFF
4 KB
UART2
0x3FF6_E000
0x3FF6_EFFF
4 KB
PWM2
0x3FF6_F000
0x3FF6_FFFF
4 KB
PWM3
0x3FF7_0000
0x3FF7_0FFF
4 KB
RNG
0x3FF7_5000
0x3FF7_5FFF
4 KB
3.2 定时器和看门狗
3.2.1 64-bit 通用定时器
ESP32 内置 4 个 64-bit 通用定时器,具有 16-bit 分频器和 64-bit 可自动重载的向上/向下计数器。
定时器特性:
• 16-bit 时钟分频器,分频系数为 2 至 65536
• 64-bit 时基计数器
• 时基计数器方向可配置:递增或递减
• 软件控制计数暂停和继续
• 定时器超时自动重载
• 软件控制的即时重载
• 电平触发中断和边沿触发中断
3.2.2 看门狗定时器
ESP32 中有 3 个看门狗定时器:2 个定时器模块中各有 1 个(称作主看门狗定时器,即 MWDT),RTC 模块中
也有 1 个(称作 RTC 看门狗定时器,即 RWDT)。意外的软件或硬件问题会导致应用程序工作失常,而看门狗
定时器可以帮助系统从中恢复。看门狗定时器有 4 个阶段。如果当前阶段超过预定时间,但没有喂狗或关闭看
门狗定时器,可能引发以下 3 到 4 种动作中的 1 种。这些动作是:中断、CPU 复位、内核复位和系统复位。其
中,只有 RWDT 能够触发系统复位,将复位包括 RTC 在内的整个芯片。每个阶段的超时时间长度均可单独设
置。
在 flash 启动期间,RWDT 和第一个 MWDT 会自动开启,以便检测和修复启动问题。
ESP32 看门狗具有以下特性:
• 4 个阶段,每一阶段都可被单独配置或关闭
• 各阶段时间段可被编程
• 如阶段超时,会采取 3 到 4 种可能动作中的 1 种(中断、CPU 复位、内核复位和系统复位)
• 32-bit 超时计数器
Espressif Systems
14
ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
• 写保护,防止 RWDT 和 MWDT 配置被不小心改变
• SPI flash 启动保护;如果在预定时间内,来自 SPI flash 的启动过程没有完成,看门狗会重启整个系统。
3.3 系统时钟
3.3.1 CPU 时钟
一旦重启,一个外置晶振时钟源会被选为默认的 CPU 时钟。这个外置晶振时钟源也会与 PLL 连接产生一个高
频时钟(通常为 160 MHz)
。
另外,ESP32 内置了一个 8 MHz 的振荡器,保证其在工作温度范围内都能保持精度稳定(误差小于 1%)。因
此,应用程序可以从外置晶振时钟源、PLL 时钟和内置 8 MHz 时钟当中选择。根据应用程序不同,被选择的时
钟源直接或在分频之后驱动 CPU 时钟。
3.3.2 RTC 时钟
RTC 时钟有 5 种可能的时钟源:
• 外置低速 (32 kHz) 晶振时钟
• 4 分频外置晶振时钟
• 内置 RC 振荡器(通常为 150 kHz,频率可调节)
• 内置 8 MHz 振荡器时钟
• 内置 31.25 kHz 时钟(由内置 8 MHz 振荡器时钟经 256 分频生成)
当芯片处于正常功耗模式且需要更快速的 CPU 访问时,应用程序可选择 4 分频外部高速晶振时钟或者内置 8
MHz 振荡器时钟。当芯片在低功耗模式下运行时,应用程序可选择外部低速 (32 kHz) 晶振时钟、内置 RC 振荡
器时钟或内置 31.25 kHz 时钟。
3.3.3 音频 PLL 时钟
音频时钟由超低噪声 fractional-N PLL 生成。更多信息请参考 ESP32 技术参考手册。
3.4 射频
ESP32 射频包含以下主要模块:
• 2.4 GHz 接收器
• 2.4 GHz 发射器
• 偏置和线性稳压器
• Balun 和收发切换器
• 时钟生成器
3.4.1 2.4 GHz 接收器
2.4 GHz 接收器将 2.4 GHz 射频信号降频为正交基带信号,并用 2 个高精度、高速的 ADC 将后者转为数字信
号。为了适应不同的信道情况,ESP32 集成了 RF 滤波器、自动增益控制 (AGC)、DC 偏移补偿电路和基带滤波
器。
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15
ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
3.4.2 2.4 GHz 发射器
2.4 GHz 发射器将正交基带信号升频到 2.4 GHz 射频信号,使用大功率互补金属氧化物半导体 (CMOS) 功率放
大器驱动天线。数字校准进一步改善了功率放大器的线性,使得 802.11b 无线传输达到 +20.5 dBm 的平均功率,
802.11n 无线传输达到 +17 dBm 的平均功率,功能超强。
为了抵消射频接收器的瑕疵,ESP32 还另增了校准措施,例如:
• 载波泄露
• I/Q 相位匹配
• 基带非线性
• 射频非线性
• 天线匹配
这些内置校准措施缩短了产品的测试时间,不再需要测试设备。
3.4.3 时钟生成器
时钟生成器为接收器和发射器生成 2.4 GHz 正交基带时钟信号,所有部件均集成于芯片上,包括电感、变容二
极管、闭环滤波器、线性稳压器和分频器。
时钟生成器含有内置校准电路和自测电路。运用拥有自主知识产权的校准算法,正交时钟相噪特性在片上经过
算法优化处理(该算法拥有自主知识产权)
,以确保接收器和发射器达到最佳性能。
3.5 Wi-Fi
ESP32 支持 TCP/IP 协议,完全遵循 802.11 b/g/n/e/i WLAN MAC 协议和 Wi-Fi Direct 标准,支持分布式控制功
能 (DCF) 下的基本服务集 (BSS) STA 和 SoftAP 操作,也支持最新 Wi-Fi P2P 协议的 P2P GO 模式。
通过适当的命令,ESP32 会自动实施主动扫描、被动扫描以及 P2P 发现。通过最小化主机交互来优化有效工作
周期,以实现功耗管理。
3.5.1 Wi-Fi 射频和基带
ESP32 Wi-Fi 射频和基带支持以下特性:
• 802.11b 和 802.11g 数据率
• 802.11n MCS0-7 同时支持 20 MHz 和 40 MHz 带宽
• 802.11n MCS32
• 802.11n 0.4 µs 保护间隔
• 数据率高达 150 Mbps
• 接收 STBC 2x1
• 发射功率高达 20.5 dBm
• 可调节的发射功率
• 天线分集与选择(软件控制硬件)
Espressif Systems
16
ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
3.5.2 Wi-Fi MAC
ESP32 Wi-Fi MAC 自行支持的底层协议功能如下:
• RTS/CTS 和 ACK/BA
• 分片和重组
• 帧聚合算法 AMPDU 和 AMSDU
• WMM,U-APSD
• 802.11 e:QoS 机制实现无线多媒体技术
• CCMP(CBC-MAC,计数器模式)
、TKIP (MIC,RC4)、WAPI (SMS4)、WEP (RC4) 和 CRC
• 帧封装 (802.11h/RFC 1042)
• 自动 Beacon 监测/扫描
3.5.3 Wi-Fi 固件
ESP32 Wi-Fi 固件具有以下功能:
• 基础结构型网络 (Infrastructure BSS) 工作站 (Station) 模式/P2P 模式/SoftAP 模式
• P2P 发现、P2P GO、P2P GC 和 P2P 电源管理
• WPA/WPA2-Enterprise 和 WPS 驱动
• 附加 802.11i 安全特性,例如预认证和 TSN
• 针对企业级平台的认证开放接口,例如 TLS、PEAP、LEAP、SIM、AKA 或者用户自定义接口
• 时钟/电源门控与符合 802.11 标准的电源管理一起动态地适应当前连接条件,实现最小功耗
• 自适应速率回退算法基于实际信噪比 (SNR) 和丢包信息来控制最佳传输速率和发射功率
• MAC 层的自动重传和应答,以防止在慢速主模式环境中的数据包丢弃
3.5.4 通信包仲裁 (PTA)
ESP32 拥有一个可配置的通信包仲裁器,支持灵活而精确的 Wi-Fi 和蓝牙共存模式。它采用频分多路复用 (FDM)
和时分复用 (TDM) 的组合机制,自动协调 2 个协议栈。
3.6 蓝牙
ESP32 集成了蓝牙链路控制器和蓝牙基带,支持基带协议和其他低层链路协议,例如调制/解调、包处理、比特
流处理和跳频等。
3.6.1 蓝牙射频和基带
ESP32 蓝牙射频和基带支持以下特性:
• Class-1、Class-2 和 Class-3 发射输出功率,动态控制范围高达 24 dB
• π/4 DQPSK 和 8 DPSK 调制
• NZIF 接收器灵敏度高,动态范围超过 97 dB
• 无需外部 PA 即可支持 Class-1 操作
Espressif Systems
17
ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
• 内置 SRAM 支持全速数据传送、混合语音和数据以及完整的微微网 (Piconet) 运行
• 用于前向纠错、包头错误控制、接入码相关、CRC、解调、加密比特流生成、白化和发送脉冲成形的逻辑
电路
• ACL、SCO、eSCO 和 AFH
• PCM 接口中的 A-law、µ-law 和 CVSD 数字音频编解码
• SBC 音频编解码
• 低功耗应用的电源管理
• 带有 128-bit AES 的 SMP
3.6.2 蓝牙接口
• 提供 UART HCI 接口,速度高达 4 Mbps
• 提供 SDIO/SPI HCI 接口
• 为主机提供 I2C 接口以进行配置
• 提供 PCM/I2S 音频接口
3.6.3 蓝牙协议栈
ESP32 的蓝牙协议栈符合蓝牙 v4.2 BR/EDR 和 BLE 标准。
3.6.4 蓝牙链路控制器
链路控制器主要可实现 3 种操作:Standby、Connection 和 Sniff。可实现多路连接以及查询、寻呼和安全简易配
对 (SSP) 等操作,因此能够组建微微网 (Piconet) 和散射网 (Scatternet)。以下为链路控制器的主要特性:
• 传统蓝牙
– 设备发现(查询和查询扫描)
– 建立连接(寻呼和寻呼扫描)
– 多连接
– 支持异步数据收发
– 同步连接 (SCO/eSCO)
– 主从切换
– 自适应跳频 (AFH) 和信道选择
– 加密广播
– 授权和加密
– 安全简易配对 (SSP)
– 多点连接和散射网管理
– Sniff(呼吸)模式
– 非连接的从模式广播(收发)
– 增强型功率控制
– Ping
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ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
• 低功耗蓝牙
– 广播
– 扫描
– 多连接
– 异步数据收发
– 自适应跳频和信道选择
– 连接参数更新
– 支持扩展的数据包长度
– 链路层加密
– LE Ping
3.7 RTC 和低功耗管理
ESP32 采用了先进的电源管理技术,可以在不同的省电模式之间切换(见表 5)。
• 低功耗模式
– Active 模式:芯片射频处于工作状态。芯片可以接收、发射和侦听信号。
– Modem-sleep 模式:CPU 可运行,时钟可被配置。Wi-Fi/蓝牙基带和射频关闭。
– Light-sleep 模式:CPU 暂停运行。RTC 存储器和外设以及 ULP 协处理器运行。任何唤醒事件(MAC、
主机、RTC 定时器或外部中断)都会唤醒芯片。
– Deep-sleep 模式:只有 RTC 存储器和外设处于工作状态。Wi-Fi 和蓝牙连接数据存储在 RTC 中。ULP
协处理器可以工作。
– Hibernation 模式:内置的 8 MHz 振荡器和 ULP 协处理器均被禁用。RTC 内存恢复电源被切断。只有
1 个位于慢时钟上的 RTC 时钟定时器和某些 RTC GPIO 在工作。RTC 时钟定时器或 RTC GPIO 可以
将芯片从 Hibernation 模式中唤醒。
• 睡眠方式
– 关联睡眠方式:省电模式在 Active、Modem-、Light-sleep 模式之间切换。CPU、Wi-Fi、蓝牙和射频
按照预设的时间间隔被唤醒,以保证 Wi-Fi/蓝牙的连接。
– 超低功耗传感器监测方式:主系统处于 Deep-sleep 模式,ULP 协处理器定期被开启或关闭来测量传
感器数据。根据传感器测量到的数据,ULP 协处理器决定是否唤醒主系统。
表 5: 不同省电模式下的功能
省电模式
Active
Wi-Fi/蓝 牙 基
带和射频
RTC 存储器和
外设
ULP 协处理器
Espressif Systems
Light-sleep
Deep-sleep
Hibernation
超低功耗
关联睡眠方式
睡眠方式
CPU
Modem-sleep
传感器监测方式
-
开启
开启
暂停
关闭
关闭
开启
关闭
关闭
关闭
关闭
开启
开启
开启
开启
关闭
开启
开启
开启
开启/关闭
关闭
19
ESP32 技术规格书 V1.8
3. 功能描述
功耗随省电模式/睡眠方式以及功能模块的工作状态而改变(见表 6)。
表 6: 不同功耗模式下的功耗
省电模式
描述
功耗
Wi-Fi Tx packet 14 dBm ~ 19.5 dBm
Active(射频工作)
详见表 10
Wi-Fi/BT Tx packet 0 dBm
Wi-Fi/BT Rx 和侦听
关联睡眠方式(与 Light-sleep 模式关联) 1 mA ~ 4 mA @DTIM3
最大速度(240 MHz)
:30 mA ~ 50 mA
Modem-sleep
CPU 处于工作状态
正常速度(80 MHz):20 mA ~ 25 mA
慢速(2 MHz):2 mA ~ 4 mA
Light-sleep
-
0.8 mA
ULP 协处理器处于工作状态
150 µA
超低功耗传感器监测方式
100 µA @1% duty
RTC 定时器 +RTC 存储器
10 µA
Hibernation
仅有 RTC 定时器处于工作状态
5 µA
关闭
CHIP_PU 脚拉低,芯片处于关闭状态
0.1 µA
Deep-sleep
说明:
• Deep-sleep 模式下,仅 ULP 协处理器处于工作状态时,可以操作 GPIO 及低功耗 I2C。
• 当系统处于超低功耗传感器监测模式时,ULP 协处理器和传感器周期性工作,ADC 以 1% 占空比工作,系统功
耗典型值为 100 µA。
Espressif Systems
20
ESP32 技术规格书 V1.8
4. 外设接口和传感器
4. 外设接口和传感器
4.1 外设和传感器描述
4.1.1 通用输入/输出接口 (GPIO)
ESP32 共有 34 个 GPIO 管脚,通过配置对应的寄存器,可以为这些管脚分配不同的功能,包括如下几类 GPIO:
只有数字功能的 GPIO、带模拟功能的 GPIO 以及带电容触摸功能的 GPIO 等等。带模拟功能的 GPIO 可以被配
置为数字 GPIO。带电容触摸功能的 GPIO 可被配置为数字 GPIO。
大部分带数字功能的 GPIO 都可以被配置为内部上拉/下拉,或者被设置为高阻。当被配置为输入时,可通过读
取寄存器获取输入值。输入管脚也可以被设置为通过边缘触发或电平触发来产生 CPU 中断。大部分数字 IO 管
脚都是双向、非反相和三态的,包括带有三态控制的输入和输出缓冲器。这些管脚可以复用作其他功能,例如
SDIO 接口、UART、SPI 等。(更多信息请参考附录 IO_MUX。)用于芯片低功耗运行时,GPIO 可被设定为保持
状态。
4.1.2 模/数转换器 (ADC)
ESP32 集成了 12-bit SAR ADC,共支持 18 个模拟通道输入。其中一些管脚可以通过配置可编程增益放大器,用
作测量弱模拟信号。为了实现更低功耗,ESP32 的 ULP 协处理器也可以在睡眠方式下测量电压,此时,可通过
设置阈值或其他触发方式唤醒 CPU。
通过适当的设置,最多可配置 18 个管脚的 ADC 和放大器,用于电压模数转换。
4.1.3 超低噪声前置模拟放大器
ESP32 集成了一个超低噪声前置模拟放大器,用于放大 SENSOR_VP、SENSOR_VN 之间的电压差,输出给 ADC。
增益率由一对片外采样电容器的大小决定。选用一个更大的电容,采样噪声会减小,但是稳定时间会延长。增
益率还受到放大器的限制,放大器的最大电压增益约为 60 dB。
4.1.4 霍尔传感器
ESP32 集成的霍尔传感器是基于空穴 (N-carrier) 电阻设计的。当芯片置于电磁场中时,霍尔传感器会在电阻上
横向产生一个小电压。这个小电压可由 ADC 直接测量,也可经过超低噪声前置模拟放大器放大后再由 ADC 测
量。
4.1.5 数/模转换器 (DAC)
ESP32 有 2 个 8-bit DAC 通道,将 2 个数字信号分别转化为 2 个模拟电压信号输出。DAC 电路由内置电阻串
和 1 个缓冲器组成。这 2 个 DAC 可以作为参考电压使用,也可以作为其它电路的电源使用。这是 2 个独立的
DAC。
4.1.6 温度传感器
温度传感器生成一个随温度变化的电压。内部 ADC 将传感器电压转化为一个数字量。
温度传感器的测量范围为 -40°C 到 125°C。由于制程漂移,每颗芯片的温度传感器补偿各不相同,而且 Wi-Fi 电
路本身也会产生热量(这影响了测量结果)
,因此内置温度传感器只适用于那些探测温度变化而不是绝对温度的
应用,也适用于校准。
不过,如果用户校准了温度传感器,并且在最低功耗的应用上使用该传感器,结果就会足够精确。
Espressif Systems
21
ESP32 技术规格书 V1.8
4. 外设接口和传感器
4.1.7 触摸传感器
ESP32 提供了多达 10 个电容式传感 GPIO,能够探测由手指或其他物品直接接触或接近而产生的电容差异。这
种设计的低噪声特性和电路的高灵敏度支持使用相对较小的触摸板。也可以使用触摸板阵列以探测更大区域或
更多点。表 7 列出了 10 个电容式传感 GPIO。
表 7: ESP32 上的电容式传感 GPIO
电容式传感信号名称
管脚名称
T0
GPIO4
T1
GPIO0
T2
GPIO2
T3
MTDO
T4
MTCK
T5
MTD1
T6
MTMS
T7
GPIO27
T8
32K_XN
T9
32K_XP
4.1.8 超低功耗协处理器 (ULP)
ULP 处理器和 RTC 存储器在 Deep-sleep 模式下仍保持工作状态。因此,开发者可以将 ULP 协处理器的程序存
放在 RTC 存储器中,使其能够在 Deep-sleep 模式下访问外设、内置定时器和内置传感器。在 CPU 需要由外部
事件、定时器或者这些事件的组合来唤醒的应用中,可用于保持最低的功耗。
4.1.9 以太网 MAC 接口
ESP32 为以太网通信提供了一个符合 IEEE-802.3-2008 标准的媒体访问控制器 (MAC) 接口。ESP32 需要一个外
部物理接口 (PHY) 来连接实体 LAN 总线(双绞线、光纤等)。物理接口通过 17 个 MII 信号或 9 个 RMII 信号与
ESP32 连接。以太网 MAC 接口 (EMAC) 支持以下特性:
• 10 Mbps 和 100 Mbps 的速率
• 专用的 DMA 控制器实现以太网 MAC 接口与专用 SRAM 之间的高速传输
• 带标记的 MAC 帧(支持 VLAN)
• 半双工 (CSMA/CD) 和全双工操作
• MAC 控制子层(控制帧)
• 32-bit CRC 自动生成和消除
• 用于单播和组播地址(广播和组地址)的多种地址过滤模式
• 记录每个收发帧的 32-bit 状态码
• 内部 FIFO 用于缓冲发射和接收帧。发送 FIFO 和接收 FIFO 均为 512 字 (32-bit)
• 符合 IEEE 1588 2008 (PTP V2) 标准的硬件 PTP(精确时间协议)
• 25 MHz/50 MHz 的时钟输出
4.1.10 SD/SDIO/MMC 主机控制器
ESP32 集成一个 SD/SDIO/MMC 主机控制器,支持:
Espressif Systems
22
ESP32 技术规格书 V1.8
4. 外设接口和传感器
• SD 卡 3.0 和 3.01 版本
• SDIO 3.0 版本
• CE-ATA 1.1 版本
• 多媒体卡(MMC 4.41 版本、eMMC 4.5 版本和 4.51 版本)
控制器实现了高达 80 MHz 的时钟输出,并且支持 3 种数据总线模式:1 bit、4 bit 和 8 bit。在 4-bit 数据总线模
式中,可以支持 2 个 SD/SDIO/MMC4.41 卡,还支持 1 个以 1.8V 电压工作的 SD 卡。
4.1.11 SDIO/SPI 从机控制器
ESP32 集成了符合工业标准 SDIO 2.0 规格的 SD 设备接口,并允许主机控制器使用 SDIO 总线协议访问 SoC 设
备。ESP32 用作 SDIO 总线上的从机。主机可以直接访问 SDIO 接口的寄存器并通过使用 DMA 引擎访问设备中
的共享内存,从而不需要处理器内核即可使性能最优化。
SDIO/SPI 从机控制器具有以下特性:
• 时钟范围为 0 至 50 MHz,支持 SPI、1-bit SDIO 和 4-bit SDIO 的传输模式
• 采样和驱动的时钟边沿可配置
• 主机可直接访问的专用寄存器
• 可中断主机,启动数据传输
• 支持自动填充 SDIO 总线上的发送数据,同样支持自动丢弃 SDIO 总线上的填充数据
• 字节块大小可达 512 字节
• 主机与从机间有中断向量可以相互中断对方
• 用于数据传输的 DMA
4.1.12 通用异步收发器 (UART)
ESP32 有 3 个 UART 接口,即 UART0、UART1 和 UART2,支持异步通信(RS232 和 RS485)和 IrDA,通信
速率可达到 5 Mbps。UART 支持 CTS 和 RTS 信号的硬件管理以及软件流控(XON 和 XOFF)
。3 个接口均可被
DMA 访问或者 CPU 直接访问。
4.1.13 I2C 接口
ESP32 有 2 个 I2C 总线接口,根据用户的配置,总线接口可以用作 I2C 主机或从机模式。I2C 接口支持:
• 标准模式 (100 kbit/s)
• 高速模式 (400 kbit/s)
• 速度最大可达 5 MHz,但受制于 SDA 上拉强度
• 7-bit/10-bit 寻址模式
• 双寻址模式
用户可以配置指令寄存器来控制 I2C 接口,从而实现更多灵活的应用。
4.1.14 I2S 接口
ESP32 拥有 2 个标准 I2S 接口。这 2 个接口可以以主机或从机模式,在全双工或半双工模式下工作,并且可被
配置为 8/16/32/40/48-bit 的输入输出通道,支持频率从 10 kHz 到 40 MHz 的 BCK 时钟。当 1 个或 2 个 I2S 接
Espressif Systems
23
ESP32 技术规格书 V1.8
4. 外设接口和传感器
口被配置为主机模式时,主机时钟可以输出到外部 DAC/CODEC。
2 个 I2S 接口都有专用的 DMA 控制器。支持 PDM 和 BT PCM 接口。
4.1.15 红外遥控器
红外遥控器支持 8 通道的红外发射和接收。通过程序控制脉冲波形,遥控器可以支持多种红外协议。8 个通道
共用 1 个 512 x 32-bit 的存储模块来存放收发的波形。
4.1.16 脉冲计数器
脉冲计数器通过 7 种模式捕捉脉冲并对脉冲边沿计数。内部有 8 个通道,每个通道一次可同时捕捉 4 个信号。
每组 4 个输入包括 2 个脉冲信号和 2 个控制信号。当计数器达到了设定的阈值,就会产生 1 个中断。
4.1.17 脉冲宽度调制 (PWM)
PWM 控制器可以用于驱动数字马达和智能灯。该控制器包含 PWM 定时器、PWM 执行器和 1 个专用的捕捉子
模组。定时器可以同步定时,也可以独立运行。每个 PWM 执行器为 1 个 PWM 通道生成波形。专用的捕捉子模
组可以精确捕捉外部定时事件。
4.1.18 LED PWM
LED PWM 控制器可以生成 16 路独立的数字波形,波形的周期和占空比可配置。
16 路信号在 80 MHz APB 总线时钟下工作,其中 8 路信号还可以选择使用芯片内置的 8 MHz 振荡器时钟,可
在 Light-sleep 模式下工作。每路信号可选择 1 个 20-bit 定时器,定时器的计数范围可配置,在输出信号周期为
1 ms 时,占空比的精确度可以高达 16 bit。
通过软件可以实时改变占空比。另外,每路 LED PWM 支持自动步进式地增加或减少占空比,可以用于 LED RGB
彩色梯度发生器。
4.1.19 串行外设接口 (SPI)
ESP32 共有 3 组 SPI(SPI、HSPI 和 VSPI)接口,可以在主机或从机模式,在 1-line 全双工或 1/2/4-line 单工通
信模式下工作,作为通用 SPI 支持以下特性:
• 4 种定时模式的 SPI 格式传输,模式取决于极性 (POL) 和相位 (PHA)
• 最高支持 80 MHz,也支持 80 MHz 的分频时钟
• 最高支持 64 Bytes 的 FIFO
所有 SPI 接口都可以连接外部 flash/SRAM 和 LCD。每一个 SPI 控制器都可连接到 DMA 通道。
4.1.20 硬件加速器
ESP32 配备硬件加速器,支持一些通用加密算法,比如 AES (FIPS PUB 197)、SHA (FIPS PUB 180-4)、RSA 和
ECC 等,还支持大数乘法、大数模乘等独立运算。硬件加速器支持的 RSA、ECC、大数乘法和大数模乘运算最
大长度可达 4096 bits。
硬件加速器极大提高了运算速度,显著减小了软件的复杂度。硬件加速器还支持对 flash 的加密与动态解密,确
保 flash 中的代码不被窃取。
Espressif Systems
24
ESP32 技术规格书 V1.8
4. 外设接口和传感器
4.2 外设和传感器表
表 8: 外设和传感器表
接口
ADC
超低噪声前置模拟放
大器
DAC
触摸传感器
JTAG
Espressif Systems
信号
管脚
ADC1_CH0
SENSOR_VP
ADC1_CH1
SENSOR_VN
ADC1_CH2
SENSOR_CAPP
ADC1_CH3
SENSOR_CAPN
ADC1_CH4
32K_XP
ADC1_CH5
32K_XN
ADC1_CH6
VDET_1
ADC1_CH7
VDET_2
ADC2_CH0
GPIO4
ADC2_CH1
GPIO0
ADC2_CH2
GPIO2
ADC2_CH3
MTDO
ADC2_CH4
MTCK
ADC2_CH5
MTDI
ADC2_CH6
MTMS
ADC2_CH7
GPIO27
ADC2_CH8
GPIO25
ADC2_CH9
GPIO26
ADC_PRE_AMP
功能
2 个 12-bit SAR ADC
SENSOR_VP
通过在 PCB 上采用更大的电容,提供大约
SENSOR_VN
60 dB 的增益
DAC_1
GPIO25
DAC_2
GPIO26
TOUCH0
GPIO4
TOUCH1
GPIO0
TOUCH2
GPIO2
TOUCH3
MTDO
TOUCH4
MTCK
TOUCH5
MTDI
TOUCH6
MTMS
TOUCH7
GPIO27
TOUCH8
32K_XN
TOUCH9
32K_XP
MTDI
MTDI
MTCK
MTCK
MTMS
MTMS
MTDO
MTDO
25
2 个 8-bit DAC
电容式触摸传感器
软件调试 JTAG
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4. 外设接口和传感器
接口
信号
管脚
功能
HS2_CLK
MTMS
HS2_CMD
MTDO
SD/SDIO/MMC 主机
HS2_DATA0
GPIO2
控制器
HS2_DATA1
GPIO4
HS2_DATA2
MTDI
HS2_DATA3
MTCK
支持 V3.01 标准 SD 内存卡
PWM0_OUT0~2
PWM1_OUT_IN0~2
16-bit 计时器的 3 路通道可产生 PWM 波
PWM0_FLT_IN0~2
电机 PWM
PWM1_FLT_IN0~2
任意 GPIO 管脚
形,每路包括 1 对输出信号、3 个故障检
PWM0_CAP_IN0~2
测信号、3 个事件捕捉信号,及 3 个同步
PWM1_CAP_IN0~2
信号。
PWM0_SYNC_IN0~2
PWM1_SYNC_IN0~2
SDIO/SPI 从机控制器
SD_CLK
MTMS
SD_CMD
MTDO
SD_DATA0
GPIO2
SD_DATA1
GPIO4
SD_DATA2
MTDI
SD_DATA3
MTCK
SDIO 接口,符合 SDIO V2.0 卡行业标准。
U0RXD_in
U0CTS_in
U0DSR_in
U0TXD_out
U0RTS_out
U0DTR_out
UART
U1RXD_in
任意 GPIO 管脚
2 部 UART 设备,支持硬件流控制和 DMA
任意 GPIO 管脚
2 部 I2C 设备,支持主机或从机模式
U1CTS_in
U1TXD_out
U1RTS_out
U2RXD_in
U2CTS_in
U2TXD_out
U2RTS_out
I2CEXT0_SCL_in
I2CEXT0_SDA_in
I2CEXT1_SCL_in
I2C
I2CEXT1_SDA_in
I2CEXT0_SCL_out
I2CEXT0_SDA_out
I2CEXT1_SCL_out
I2CEXT1_SDA_out
Espressif Systems
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ESP32 技术规格书 V1.8
4. 外设接口和传感器
接口
LED PWM
信号
ledc_hs_sig_out0~7
ledc_ls_sig_out0~7
管脚
功能
任意 GPIO 管脚
16 路独立通道;采用 @80MHz 时钟/RTC
时钟。占空比精确度:16-bit。
I2S0I_DATA_in0~15
I2S0O_BCK_in
I2S0O_WS_in
I2S0I_BCK_in
I2S0I_WS_in
I2S0I_H_SYNC
I2S0I_V_SYNC
I2S0I_H_ENABLE
I2S0O_BCK_out
I2S0O_WS_out
I2S0I_BCK_out
I2S0I_WS_out
I2S
I2S0O_DATA_out0~23 任意 GPIO 管脚
I2S1I_DATA_in0~15
用于串行立体声数据的输入输出,并行
LCD 数据的输出。
I2S1O_BCK_in
I2S1O_WS_in
I2S1I_BCK_in
I2S1I_WS_in
I2S1I_H_SYNC
I2S1I_V_SYNC
I2S1I_H_ENABLE
I2S1O_BCK_out
I2S1O_WS_out
I2S1I_BCK_out
I2S1I_WS_out
I2S1O_DATA_out0~23
红外遥控器
RMT_SIG_IN0~7
RMT_SIG_OUT0~7
任意 GPIO 管脚
8 路 IR 收发器,支持不同波形标准。
HSPIQ_in/_out
HSPID_in/_out
Standard SPI 接口包括时钟、片选、MOSI
HSPICLK_in/_out
和 MISO。这些接口可连接至 LCD 等外设
HSPI_CS0_in/_out
设备,支持以下功能:
• 主机和从机模式;
HSPI_CS1_out
通用 SPI
HSPI_CS2_out
任意 GPIO 管脚
• SPI 数据格式传输的 4 种子模式,主
VSPIQ_in/_out
要取决于时钟相位 (CPHA) 和时钟极
VSPID_in/_out
性 (CPOL) 控制;
• 分频器的时钟频率;
VSPICLK_in/_out
• 高达 64 字节 FIFO 和 DMA。
VSPI_CS0_in/_out
VSPI_CS1_out
VSPI_CS2_out
Espressif Systems
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ESP32 技术规格书 V1.8
4. 外设接口和传感器
接口
并行 QSPI
EMAC
信号
管脚
功能
SPIHD
SD_DATA_2
SPIWP
SD_DATA_3
SPICS0
SD_CMD
SPICLK
SD_CLK
SPIQ
SD_DATA_0
SPID
SD_DATA_1
HSPICLK
MTMS
HSPICS0
MTD0
HSPIQ
MTDI
HSPID
MTCK
HSPIHD
GPIO4
HSPIWP
GPIO2
VSPICLK
GPIO18
VSPICS0
GPIO5
VSPIQ
GPIO19
VSPID
GPIO23
VSPIHD
GPIO21
VSPIWP
GPIO22
EMAC_TX_CLK
GPIO0
EMAC_RX_CLK
GPIO5
EMAC_TX_EN
GPIO21
EMAC_TXD0
GPIO19
EMAC_TXD1
GPIO22
EMAC_TXD2
MTMS
EMAC_TXD3
MTDI
EMAC_RX_ER
MTCK
EMAC_RX_DV
GPIO27
EMAC_RXD0
GPIO25
EMAC_RXD1
GPIO26
EMAC_RXD2
U0TXD
EMAC_RXD3
MTD0
EMAC_CLK_OUT
GPIO16
支持 Standard SPI、Dual SPI 和 Quad SPI,
可以连接外部 Flash 和 SRAM。
以太网 MAC、MII/RMII 接口
EMAC_CLK_OUT_180 GPIO17
Espressif Systems
EMAC_TX_ER
GPIO4
EMAC_MDC_out
任意 GPIO 管脚
EMAC_MDI_in
任意 GPIO 管脚
EMAC_MDO_out
任意 GPIO 管脚
EMAC_CRS_out
任意 GPIO 管脚
EMAC_COL_out
任意 GPIO 管脚
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ESP32 技术规格书 V1.8
4. 外设接口和传感器
接口
信号
管脚
功能
pcnt_sig_ch0_in0
pcnt_sig_ch1_in0
pcnt_ctrl_ch0_in0
pcnt_ctrl_ch1_in0
pcnt_sig_ch0_in1
pcnt_sig_ch1_in1
pcnt_ctrl_ch0_in1
pcnt_ctrl_ch1_in1
pcnt_sig_ch0_in2
pcnt_sig_ch1_in2
pcnt_ctrl_ch0_in2
pcnt_ctrl_ch1_in2
pcnt_sig_ch0_in3
pcnt_sig_ch1_in3
pcnt_ctrl_ch0_in3
脉冲计数器
pcnt_ctrl_ch1_in3
任意 GPIO 管脚
脉冲计数器通过 7 种模式捕捉脉冲并对脉
冲边沿计数。
pcnt_sig_ch0_in4
pcnt_sig_ch1_in4
pcnt_ctrl_ch0_in4
pcnt_ctrl_ch1_in4
pcnt_sig_ch0_in5
pcnt_sig_ch1_in5
pcnt_ctrl_ch0_in5
pcnt_ctrl_ch1_in5
pcnt_sig_ch0_in6
pcnt_sig_ch1_in6
pcnt_ctrl_ch0_in6
pcnt_ctrl_ch1_in6
pcnt_sig_ch0_in7
pcnt_sig_ch1_in7
pcnt_ctrl_ch0_in7
pcnt_ctrl_ch1_in7
Espressif Systems
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ESP32 技术规格书 V1.8
5. 电气特性
5. 电气特性
说明:
如无特别说明,本章参数测试条件如下:VDD = 3.3V,TA = 27°C。
5.1 极限参数
表 9: 极限参数
参数
供电电压
1
供电电流
输入逻辑电平低
名称
最小值
典型值
最大值
单位
VDD
2.3
3.3
3.6
V
IV DD
0.5
-
-
VIL
-0.3
2
A
-
0.25×VIO
-
2
VIO +0.3
V
nA
输入逻辑电平高
VIH
0.75×VIO
输入漏电流
IIL
-
-
50
输入引脚电容
Cpad
-
-
2
输出逻辑电平低
VOL
2
2
V
pF
2
-
0.1×VIO
V
-
-
V
输出逻辑电平高
VOH
0.8×VIO
输出最大驱动能力
IM AX
-
-
40
mA
存储温度范围
TST R
-40
-
150
°C
TOP R
-40
-
125
°C
工作温度范围
3
1. 供电电压包括 VDDA、VDD3P3、VDD3P3_RTC、VDD3P3_CPU、VDD_SDIO。其中 VDD_SDIO 另有 1.8V 模式。
2. VIO 为 pad 的供电电源,具体请参考附录中表 IO_MUX,如 SD_CLK 的供电电源为 VDD_SDIO。
3. 由于 ESP32-D2WD 的嵌入式 flash 工作温度为 -40◦ C ~ 105◦ C,所以 ESP32-D2WD 芯片的整体工作温度为 -40◦ C ~
105◦ C。ESP32 系列中其他型号的芯片无嵌入式 flash,工作温度为 -40◦ C ~ 125◦ C。
5.2 射频功耗参数
下列功耗数据是基于 3.0V 电源、25°C 环境温度,在天线接口处完成的测试结果。所有发射数据均基于 50% 的
占空比测得。
表 10: 射频功耗参数
模式
最小值
典型值
最大值
单位
发送 802.11b,DSSS 1 Mbps,POUT = +19.5 dBm
-
240
-
mA
发送 802.11g,OFDM 54 Mbps,POUT = +16 dBm
-
190
-
mA
发送 802.11n,OFDM MCS7,POUT = +14 dBm
-
180
-
mA
接收 802.11b/g/n
-
95 ~ 100
-
mA
发送 BT/BLE,POUT = 0 dBm
-
130
-
mA
接收 BT/BLE
-
95 ~ 100
-
mA
Espressif Systems
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ESP32 技术规格书 V1.8
5. 电气特性
5.3 Wi-Fi 射频
表 11: Wi-Fi 射频特性
参数
最小值
典型值
最大值
单位
输入频率
2412
-
2484
MHz
输出阻抗 *
-
*
-
Ω
输入反射
-
-
-10
dB
输出功率
72.2 Mbps PA 输出功率
13
14
15
dBm
11b 模式下 PA 输出功率
19.5
20
20.5
dBm
灵敏度
DSSS,1 Mbps
-
-98
-
dBm
CCK,11 Mbps
-
-91
-
dBm
OFDM,6 Mbps
-
-93
-
dBm
OFDM,54 Mbps
-
-75
-
dBm
HT20,MCS0
-
-93
-
dBm
HT20,MCS7
-
-73
-
dBm
HT40,MCS0
-
-90
-
dBm
HT40,MCS7
-
-70
-
dBm
MCS32
-
-89
-
dBm
邻道抑制
OFDM,6 Mbps
-
37
-
dB
OFDM,54 Mbps
-
21
-
dB
HT20,MCS0
-
37
-
dB
HT20,MCS7
-
20
-
dB
*ESP32 Wi-Fi 射频的输出阻抗典型值与封装尺寸有关。封装为 QFN 6x6 的 ESP32 芯片(ESP32-D0WDQ6)的输出阻抗为
30+j10 Ω;封装为 QFN 5x5 的 ESP32 芯片(ESP32-D0WD,ESP32-D2WD,ESP32-S0WD)的输出阻抗为 35+j10 Ω。
5.4 经典蓝牙射频
5.4.1 接收器 - 基础数据率 (BR)
表 12: 接收器特性 - 基础数据率 (BR)
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
灵敏度 @0.1% BER
-
-
-94
-
dBm
最大接收信号 @0.1% BER
-
0
-
-
dBm
共信道抑制比 C/I
-
-
+7
-
dB
F = F0 + 1 MHz
-
-
-6
dB
F = F0 - 1 MHz
-
-
-6
dB
F = F0 + 2 MHz
-
-
-25
dB
F = F0 - 2 MHz
-
-
-33
dB
F = F0 + 3 MHz
-
-
-25
dB
F = F0 - 3 MHz
-
-
-45
dB
邻道选择性抑制比 C/I
Espressif Systems
31
ESP32 技术规格书 V1.8
5. 电气特性
参数
带外数据带阻
互调
条件
最小值
典型值
最大值
单位
30 MHz ~ 2000 MHz
-10
-
-
dBm
2000 MHz ~ 2400 MHz
-27
-
-
dBm
2500 MHz ~ 3000 MHz
-27
-
-
dBm
3000 MHz ~ 12.5 GHz
-10
-
-
dBm
-
-36
-
-
dBm
5.4.2 发射器 - 基础数据率 (BR)
表 13: 发射器特性 - 基础数据率 (BR)
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
射频发射功率
-
-
0
-
dBm
增益控制步长
-
-
±3
-
dBm
射频功率控制范围
-
-12
-
+12
dBm
20 dB 带宽
-
-
0.9
-
MHz
F = F0 + 1 MHz
-
-24
-
dBm
F = F0 - 1 MHz
-
-16.1
-
dBm
F = F0 + 2 MHz
-
-40.8
-
dBm
F = F0 - 2 MHz
-
-35.6
-
dBm
F = F0 + 3 MHz
-
-45.7
-
dBm
F = F0 - 3 MHz
-
-40.2
-
dBm
F = F0 + > 3 MHz
-
-45.6
-
dBm
F = F0 - > 3 MHz
-
-44.6
-
dBm
∆ f 1avg
-
-
-
155
kHz
∆ f 2max
-
133.7
-
-
kHz
∆ f 2avg /∆ f 1avg
-
-
0.92
-
-
ICFT
-
-
-7
-
kHz
漂移速率
-
-
0.7
-
kHz/50 µs
偏移(1 槽数据包)
-
-
6
-
kHz
偏移(5 槽数据包)
-
-
6
-
kHz
邻道发射功率
5.4.3 接收器 - 增强数据率 (EDR)
表 14: 接收器特性 - 增强数据率 (EDR)
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
π/4 DQPSK
灵敏度 @0.01% BER
-
-
-90
-
dBm
最大接收信号 @0.01% BER
-
-
0
-
dBm
共信道抑制比 C/I
-
-
11
-
dB
F = F0 + 1 MHz
-
-7
-
dB
F = F0 - 1 MHz
-
-7
-
dB
F = F0 + 2 MHz
-
-25
-
dB
F = F0 - 2 MHz
-
-35
-
dB
F = F0 + 3 MHz
-
-25
-
dB
F = F0 - 3 MHz
-
-45
-
dB
邻道选择性抑制比 C/I
Espressif Systems
32
ESP32 技术规格书 V1.8
5. 电气特性
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
8DPSK
灵敏度 @0.01% BER
-
-
-84
-
dBm
最大接收信号 @0.01% BER
-
-
-5
-
dBm
共信道抑制比 C/I
-
-
18
-
dB
F = F0 + 1 MHz
-
2
-
dB
F = F0 - 1 MHz
-
2
-
dB
F = F0 + 2 MHz
-
-25
-
dB
F = F0 - 2 MHz
-
-25
-
dB
F = F0 + 3 MHz
-
-25
-
dB
F = F0 - 3 MHz
-
-38
-
dB
邻道抑制比 C/I
5.4.4 发射器 - 增强数据率 (EDR)
表 15: 发射器特性 - 增强数据率 (EDR)
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
射频发射功率
-
-
0
-
dBm
增益控制步长
-
-
±3
-
dBm
射频功率控制范围
-
-12
-
+12
dBm
π/4 DQPSK max w0
-
-
-0.72
-
kHz
π/4 DQPSK max wi
-
-
-6
-
kHz
π/4 DQPSK max |wi + w0|
-
-
-7.42
-
kHz
8DPSK max w0
-
-
0.7
-
kHz
8DPSK max wi
-
-
-9.6
-
kHz
8DPSK max |wi + w0|
-
-
-10
-
kHz
RMS DEVM
-
4.28
-
%
99% DEVM
-
-
30
%
Peak DEVM
-
13.3
-
%
RMS DEVM
-
5.8
-
%
99% DEVM
-
-
20
%
Peak DEVM
-
14
-
%
F = F0 + 1 MHz
-
-34
-
dBm
F = F0 - 1 MHz
-
-40.2
-
dBm
F = F0 + 2 MHz
-
-34
-
dBm
F = F0 - 2 MHz
-
-36
-
dBm
F = F0 + 3 MHz
-
-38
-
dBm
F = F0 - 3 MHz
-
-40.3
-
dBm
F = F0 +/- > 3 MHz
-
-
-41.5
dBm
-
-
100
-
%
π/4 DQPSK 调制精度
8 DPSK 调制精度
带内杂散发射
EDR 差分相位编码
Espressif Systems
33
ESP32 技术规格书 V1.8
5. 电气特性
5.5 低功耗蓝牙射频
5.5.1 接收器
表 16: 低功耗蓝牙接收器特性
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
灵敏度 @30.8% PER
-
-
-97
-
dBm
最大接收信号 @30.8% PER
-
0
-
-
dBm
共信道抑制比 C/I
-
-
+10
-
dB
F = F0 + 1 MHz
-
-5
-
dB
F = F0 - 1 MHz
-
-5
-
dB
F = F0 + 2 MHz
-
-25
-
dB
F = F0 - 2 MHz
-
-35
-
dB
F = F0 + 3 MHz
-
-25
-
dB
F = F0 - 3 MHz
-
-45
-
dB
30 MHz ~ 2000 MHz
-10
-
-
dBm
2000 MHz ~ 2400 MHz
-27
-
-
dBm
2500 MHz ~ 3000 MHz
-27
-
-
dBm
3000 MHz ~ 12.5 GHz
-10
-
-
dBm
-
-36
-
-
dBm
邻道抑制比 C/I
带外数据带阻
互调
5.5.2 发射器
表 17: 低功耗蓝牙发射器特性
参数
条件
最小值
典型值
最大值
单位
射频发射功率
-
-
0
-
dBm
增益控制步长
-
-
±3
-
dBm
射频功率控制范围
-
-12
-
+12
dBm
F = F0 + 1 MHz
-
-14.6
-
dBm
F = F0 - 1 MHz
-
-12.7
-
dBm
F = F0 + 2 MHz
-
-44.3
-
dBm
F = F0 - 2 MHz
-
-38.7
-
dBm
F = F0 + 3 MHz
-
-49.2
-
dBm
F = F0 - 3 MHz
-
-44.7
-
dBm
F = F0 + > 3 MHz
-
-50
-
dBm
F = F0 - > 3 MHz
-
-50
-
dBm
∆ f 1avg
-
-
-
265
kHz
∆ f 2max
-
247
-
-
kHz
∆ f 2avg /∆ f 1avg
-
-
-0.92
-
-
ICFT
-
-
-10
-
kHz
漂移速率
-
-
0.7
-
kHz/50 µs
偏移
-
-
2
-
kHz
邻道发射功率
Espressif Systems
34
ESP32 技术规格书 V1.8
6. 封装信息
6. 封装信息
图 5: QFN48(6x6 mm)封装
图 6: QFN48(5x5 mm)封装
Espressif Systems
35
ESP32 技术规格书 V1.8
7. 产品型号和订购信息
7. 产品型号和订购信息
ESP32
-
D
0
WD
Q6
Q6=QFN 6*6
N/A=QFN 5*5
WD=Wi-Fi b/g/n + BT/BLE
AD=Wi-Fi a/b/g/n + BT/BLE
CD=Wi-Fi ac/c/b/n/g + BT/BLE
Flash
0=
2=16 Mbit
D=
S=
图 7: ESP32 产品型号
下表列举 ESP32 各个型号的订购信息。
表 18: 订购信息
订购型号
内核
嵌入式 flash
通信模式
封装
ESP32-D0WDQ6
双核
无嵌入式 flash
Wi-Fi b/g/n + BT/BLE 双模
QFN 6*6
ESP32-D0WD
双核
无嵌入式 flash
Wi-Fi b/g/n + BT/BLE 双模
QFN 5*5
ESP32-D2WD
双核
16-Mbit 嵌入式 flash
Wi-Fi b/g/n + BT/BLE 双模
QFN 5*5
ESP32-S0WD
单核
无嵌入式 flash
Wi-Fi b/g/n + BT/BLE 双模
QFN 5*5
Espressif Systems
36
ESP32 技术规格书 V1.8
8. 学习资源
8. 学习资源
8.1 必读资料
访问以下链接可下载有关 ESP32 的文档资料。
• ESP32 技术参考手册
该手册提供了关于 ESP32 的具体信息,包括各个功能模块的内部架构、功能描述和寄存器配置等。
• ESP32 硬件资源
压缩包的内容主要是硬件原理图,包括 ESP32-DevKitC 的原理图,PCB 布局,制造规范和物料清单。
• ESP32 硬件设计指南
该手册提供了 ESP32 系列产品的硬件信息,包括 ESP32 芯片,ESP-WROOM-32 模组以及 ESP32-DevKitC
开发板。
• ESP32 AT 指令集与使用示例
该文档描述 ESP32 AT 指令集功能以及使用方法,并介绍几种常见的 AT 指令使用示例。其中 AT 指令包括
基础 AT 指令,Wi-Fi 功能 AT 指令,TCP/IP 相关 AT 指令等;使用示例包括单连接 TCP 客户端,UDP 传
输,透传,多连接 TCP 服务器等。
8.2 必备资源
以下为有关 ESP32 的必备资源。
• ESP32 在线社区
工程师对工程师(E2E)的社区,用户可以在这里提出问题,分享知识,探索观点,并与其他工程师一起
解决问题。
• ESP32 Github
乐鑫拥有 Github 的 MIT 许可证,可以在 Github 上自由发布 ESP32 开发项目。ESP32 Github 帮助开发者
了解利用 ESP32 开发的硬软件。
• ESP32 工具
该页面提供了 ESP32 flash 下载工具以及《ESP32 认证测试指南》。
• ESP32 IDF
该页面提供了 ESP32 所有版本 IDF。
• ESP32 资源合集
ESP32 的所有文档和工具资源。
Espressif Systems
37
ESP32 技术规格书 V1.8
附录 A
附录 A - ESP32 管脚清单
A.1. 管脚清单说明
表 19: 管脚清单说明
序号
1
说明
IO_MUX 表格中,红色单元格表示 ESP32 与 ESP31B 相比在功能上的不同之处,蓝色单元格
表示 ESP32 与 ESP31B 相比新增的功能,黄色单元格表示这几个 GPIO 管脚仅为输入管脚。
以下管脚仅为输入管脚,不带输出驱动器或内置上拉/下拉电路:SENSOR_VP (GPIO36)、
2
SENSOR_CAPP (GPIO37)、SENSOR_CAPN (GPIO38)、SENSOR_VN (GPIO39)、VDET_1
(GPIO34)、VDET_2 (GPIO35)。
所有管脚分为 4 个电源域:VANA(模拟电源)
、VRTC(RTC 电源)
、VIO(数字 IO 和 CPU 电
源)、VSDIO(SDIO IO 电源)。VSDIO 是内置 SDIO-LDO 的输出源。SDIO-LDO 的配置电压
3
为 1.8V 或与 VRTC 相同。Strapping 管脚和 eFuse bit 共同决定 SDIO-LDO 的默认电压。此外,
软件还可以配置寄存器来强制改变 SDIO-LDO 电压。详见 IO_MUX 表格中“Power Domain”
一栏。
4
5
VRTC 域中的功能管脚具有模拟功能,包括 32 kHz 晶体振荡器、ADC 前置放大器、ADC、DAC
以及电容式触摸传感器。请参考 IO_MUX 表格中“Analog Function 1~3”各栏。
这些 VRTC 管脚支持 RTC Function 功能,能够在 Deep-sleep 模式下使用。例如,RTC-GPIO
可用于 Deep-sleep 模式下的芯片。
GPIO 管脚最多支持 IO_MUX 表格中“Function 1~6”各栏中所列的 6 个数字功能。功能选择
寄存器应设置为“N-1”,其中 N 为功能编号。以下为常用模块的信号前缀定义:
• SD_* 是 SDIO 从机的信号。
• HS1_* 是 SDIO 主机端口 1 的信号。
• HS2_* 是 SDIO 主机端口 2 的信号。
6
• MT* 是 JTAG 的信号。
• U0* 是 UART0 模块的信号。
• U1* 是 UART1 模块的信号。
• U2* 是 UART2 模块的信号。
• SPI* 是 SPI01 模块的信号。
• HSPI* 是 SPI02 模块的信号。
• VSPI* 是 SPI03 模块的信号。
Espressif Systems
38
ESP32 技术规格书 V1.8
附录 A
序号
说明
每个数字 Function 栏均对应一列 Type。请参考下列描述来理解每个 Function 所对应 Type 的
意义。对于任意功能 Function-N 而言,Type 所指的是:
• I:仅为输入。如果选择了 Function-N 以外的其他功能,则该管脚的输入信号仍会连接
到 Function-N 的输入信号。
• I1:仅为输入。如果选择了
• Function-N 以外的其他功能,则 Function-N 的输入信号恒为 1。
• I0:仅为输入。如果选择 Function-N 以外的其他功能,则 Function-N 的输入信号恒为 0。
7
• O:仅为输出。
• T:高抗阻。
• I/O/T:该功能信号包含输入、输出和高抗阻组合。
• I1/O/T:该函数信号包含输入、输出和高抗阻组合。如果选择了 Function-N 以外的其他
功能,则 Function-N 的输入信号恒为 1。
例如,30 号管脚可作为 HS1_CMD 或 SD_CMD 使用,其中 HS1_CMD 的类型为 I1/O/T。如
果 30 号管脚被选作 HS1_CMD,则该管脚的输入和输出均由 SDIO 主机控制。如果 30 号管
脚未被选作 HS1_CMD,则对 SDIO 主机的输入信号总为 1。
每一个数字输出管脚的驱动强度可以配置。IO_MUX 表格中的“Drive Strength”栏列出了默认
值。其中,驱动强度可通过寄存器配置为以下四种:
• 0: ~5 mA
8
• 1: ~10 mA
• 2: ~20 mA
• 3: ~40 mA
默认值为 2。
内置上拉 (wpu) 和内置下拉 (wpd) 驱动强度为 ~75 µA。
9
IO_MUX 表格中“At Reset”栏列出了复位时每个管脚的状态,包括输入使能 (ie=1)、内置上
拉 (wpu) 和内置下拉 (wpd)。复位时,所有管脚都处于输出禁用状态。
IO_MUX 表格中”After Reset” 栏列出了复位后每个管脚的即刻状态,包括输入使能 (ie=1)、内
10
置上拉 (wpu) 和内置下拉 (wpd)。复位后,每个管脚均设定为“Function 1”
。输出使能由其数
字 Function 1 控制。
表格 Ethernet_MAC 用于描述 Ethernet MAC 模块内的信号映射。Ethernet MAC 支持 MII 和
11
RMII 两种接口,同时支持内部 PLL 时钟和外部时钟源。对于 MII 接口来说,Ethernet MAC 可
配 TX_ERR 信号,也可不配 TX_ERR 信号。MDC、MDIO、CRS 和 COL 均为慢速信号,可通
过 GPIO 矩阵映射到任何 GPIO 管脚。
表格 GPIO_Matrix 用于描述 GPIO 交换矩阵。片上功能模组所发出的信号可映射到任何 GPIO
12
管脚上。如表格 GPIO_Matrix 中,“The same input signal from IO_MUX core” 栏说明的一样,
有些信号既可通过 IO-MUX,也可通过 GPIO 矩阵映射到管脚上。
* 表格 GPIO_Matrix 中,
“默认值”一栏表示未分配 GPIO 时,输入信号的默认值。信号的实际
13
值由寄存器位 GPIO_FUNCm_IN_INV_SEL 和寄存器域 GPIO_FUNCm_IN_SEL 共同决定。(m
的取值范围为 1~255。)
Espressif Systems
39
ESP32 技术规格书 V1.8
附录 A
A.2. GPIO_Matrix
表 20: GPIO_Matrix
信号可经由
输入信号
默认值 *
0
SPICLK_in
0
yes
SPICLK_out
SPICLK_oe
1
SPIQ_in
0
yes
SPIQ_out
SPIQ_oe
2
SPID_in
0
yes
SPID_out
SPID_oe
3
SPIHD_in
0
yes
SPIHD_out
SPIHD_oe
4
SPIWP_in
0
yes
SPIWP_out
SPIWP_oe
5
SPICS0_in
0
yes
SPICS0_out
SPICS0_oe
6
SPICS1_in
0
no
SPICS1_out
SPICS1_oe
7
SPICS2_in
0
no
SPICS2_out
SPICS2_oe
8
HSPICLK_in
0
yes
HSPICLK_out
HSPICLK_oe
9
HSPIQ_in
0
yes
HSPIQ_out
HSPIQ_oe
10
HSPID_in
0
yes
HSPID_out
HSPID_oe
11
HSPICS0_in
0
yes
HSPICS0_out
HSPICS0_oe
12
HSPIHD_in
0
yes
HSPIHD_out
HSPIHD_oe
13
HSPIWP_in
0
yes
HSPIWP_out
HSPIWP_oe
14
U0RXD_in
0
yes
U0TXD_out
1’d1
15
U0CTS_in
0
yes
U0RTS_out
1’d1
16
U0DSR_in
0
no
U0DTR_out
1’d1
17
U1RXD_in
0
yes
U1TXD_out
1’d1
18
U1CTS_in
0
yes
U1RTS_out
1’d1
23
I2S0O_BCK_in
0
no
I2S0O_BCK_out
1’d1
24
I2S1O_BCK_in
0
no
I2S1O_BCK_out
1’d1
25
I2S0O_WS_in
0
no
I2S0O_WS_out
1’d1
26
I2S1O_WS_in
0
no
I2S1O_WS_out
1’d1
27
I2S0I_BCK_in
0
no
I2S0I_BCK_out
1’d1
28
I2S0I_WS_in
0
no
I2S0I_WS_out
1’d1
29
I2CEXT0_SCL_in
1
no
I2CEXT0_SCL_out
1’d1
30
I2CEXT0_SDA_in
1
no
I2CEXT0_SDA_out
1’d1
31
pwm0_sync0_in
0
no
sdio_tohost_int_out
1’d1
32
pwm0_sync1_in
0
no
pwm0_out0a
1’d1
33
pwm0_sync2_in
0
no
pwm0_out0b
1’d1
34
pwm0_f0_in
0
no
pwm0_out1a
1’d1
35
pwm0_f1_in
0
no
pwm0_out1b
1’d1
36
pwm0_f2_in
0
no
pwm0_out2a
1’d1
37
-
0
no
pwm0_out2b
1’d1
39
pcnt_sig_ch0_in0
0
no
-
1’d1
40
pcnt_sig_ch1_in0
0
no
-
1’d1
41
pcnt_ctrl_ch0_in0
0
no
-
1’d1
42
pcnt_ctrl_ch1_in0
0
no
-
1’d1
43
pcnt_sig_ch0_in1
0
no
-
1’d1
44
pcnt_sig_ch1_in1
0
no
-
1’d1
Espressif Systems
IO_MUX 输出
40
输出信号
输出信号的
序号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V1.8
附录 A
信号可经由
输入信号
默认值 *
45
pcnt_ctrl_ch0_in1
0
no
-
1’d1
46
pcnt_ctrl_ch1_in1
0
no
-
1’d1
47
pcnt_sig_ch0_in2
0
no
-
1’d1
48
pcnt_sig_ch1_in2
0
no
-
1’d1
49
pcnt_ctrl_ch0_in2
0
no
-
1’d1
50
pcnt_ctrl_ch1_in2
0
no
-
1’d1
51
pcnt_sig_ch0_in3
0
no
-
1’d1
52
pcnt_sig_ch1_in3
0
no
-
1’d1
53
pcnt_ctrl_ch0_in3
0
no
-
1’d1
54
pcnt_ctrl_ch1_in3
0
no
-
1’d1
55
pcnt_sig_ch0_in4
0
no
-
1’d1
56
pcnt_sig_ch1_in4
0
no
-
1’d1
57
pcnt_ctrl_ch0_in4
0
no
-
1’d1
58
pcnt_ctrl_ch1_in4
0
no
-
1’d1
61
HSPICS1_in
0
no
HSPICS1_out
HSPICS1_oe
62
HSPICS2_in
0
no
HSPICS2_out
HSPICS2_oe
63
VSPICLK_in
0
yes
VSPICLK_out_mux
VSPICLK_oe
64
VSPIQ_in
0
yes
VSPIQ_out
VSPIQ_oe
65
VSPID_in
0
yes
VSPID_out
VSPID_oe
66
VSPIHD_in
0
yes
VSPIHD_out
VSPIHD_oe
67
VSPIWP_in
0
yes
VSPIWP_out
VSPIWP_oe
68
VSPICS0_in
0
yes
VSPICS0_out
VSPICS0_oe
69
VSPICS1_in
0
no
VSPICS1_out
VSPICS1_oe
70
VSPICS2_in
0
no
VSPICS2_out
VSPICS2_oe
71
pcnt_sig_ch0_in5
0
no
ledc_hs_sig_out0
1’d1
72
pcnt_sig_ch1_in5
0
no
ledc_hs_sig_out1
1’d1
73
pcnt_ctrl_ch0_in5
0
no
ledc_hs_sig_out2
1’d1
74
pcnt_ctrl_ch1_in5
0
no
ledc_hs_sig_out3
1’d1
75
pcnt_sig_ch0_in6
0
no
ledc_hs_sig_out4
1’d1
76
pcnt_sig_ch1_in6
0
no
ledc_hs_sig_out5
1’d1
77
pcnt_ctrl_ch0_in6
0
no
ledc_hs_sig_out6
1’d1
78
pcnt_ctrl_ch1_in6
0
no
ledc_hs_sig_out7
1’d1
79
pcnt_sig_ch0_in7
0
no
ledc_ls_sig_out0
1’d1
80
pcnt_sig_ch1_in7
0
no
ledc_ls_sig_out1
1’d1
81
pcnt_ctrl_ch0_in7
0
no
ledc_ls_sig_out2
1’d1
82
pcnt_ctrl_ch1_in7
0
no
ledc_ls_sig_out3
1’d1
83
rmt_sig_in0
0
no
ledc_ls_sig_out4
1’d1
84
rmt_sig_in1
0
no
ledc_ls_sig_out5
1’d1
85
rmt_sig_in2
0
no
ledc_ls_sig_out6
1’d1
86
rmt_sig_in3
0
no
ledc_ls_sig_out7
1’d1
87
rmt_sig_in4
0
no
rmt_sig_out0
1’d1
88
rmt_sig_in5
0
no
rmt_sig_out1
1’d1
89
rmt_sig_in6
0
no
rmt_sig_out2
1’d1
Espressif Systems
IO_MUX 输出
41
输出信号
输出信号的
序号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V1.8
附录 A
信号可经由
输出信号的
序号
输入信号
默认值 *
90
rmt_sig_in7
0
no
rmt_sig_out3
1’d1
91
-
-
-
rmt_sig_out4
1’d1
92
-
-
-
rmt_sig_out6
1’d1
94
-
-
-
rmt_sig_out7
1’d1
95
I2CEXT1_SCL_in
1
no
I2CEXT1_SCL_out
1’d1
96
I2CEXT1_SDA_in
1
no
I2CEXT1_SDA_out
1’d1
97
host_card_detect_n_1
0
no
host_ccmd_od_pullup_en_n
1’d1
98
host_card_detect_n_2
0
no
host_rst_n_1
1’d1
99
host_card_write_prt_1
0
no
host_rst_n_2
1’d1
100
host_card_write_prt_2
0
no
gpio_sd0_out
1’d1
101
host_card_int_n_1
0
no
gpio_sd1_out
1’d1
102
host_card_int_n_2
0
no
gpio_sd2_out
1’d1
103
pwm1_sync0_in
0
no
gpio_sd3_out
1’d1
104
pwm1_sync1_in
0
no
gpio_sd4_out
1’d1
105
pwm1_sync2_in
0
no
gpio_sd5_out
1’d1
106
pwm1_f0_in
0
no
gpio_sd6_out
1’d1
107
pwm1_f1_in
0
no
gpio_sd7_out
1’d1
108
pwm1_f2_in
0
no
pwm1_out0a
1’d1
109
pwm0_cap0_in
0
no
pwm1_out0b
1’d1
110
pwm0_cap1_in
0
no
pwm1_out1a
1’d1
111
pwm0_cap2_in
0
no
pwm1_out1b
1’d1
112
pwm1_cap0_in
0
no
pwm1_out2a
1’d1
113
pwm1_cap1_in
0
no
pwm1_out2b
1’d1
114
pwm1_cap2_in
0
no
pwm2_out1h
1’d1
115
pwm2_flta
1
no
pwm2_out1l
1’d1
116
pwm2_fltb
1
no
pwm2_out2h
1’d1
117
pwm2_cap1_in
0
no
pwm2_out2l
1’d1
118
pwm2_cap2_in
0
no
pwm2_out3h
1’d1
119
pwm2_cap3_in
0
no
pwm2_out3l
1’d1
120
pwm3_flta
1
no
pwm2_out4h
1’d1
121
pwm3_fltb
1
no
pwm2_out4l
1’d1
122
pwm3_cap1_in
0
no
-
1’d1
123
pwm3_cap2_in
0
no
-
1’d1
124
pwm3_cap3_in
0
no
-
1’d1
140
I2S0I_DATA_in0
0
no
I2S0O_DATA_out0
1’d1
141
I2S0I_DATA_in1
0
no
I2S0O_DATA_out1
1’d1
142
I2S0I_DATA_in2
0
no
I2S0O_DATA_out2
1’d1
143
I2S0I_DATA_in3
0
no
I2S0O_DATA_out3
1’d1
144
I2S0I_DATA_in4
0
no
I2S0O_DATA_out4
1’d1
145
I2S0I_DATA_in5
0
no
I2S0O_DATA_out5
1’d1
146
I2S0I_DATA_in6
0
no
I2S0O_DATA_out6
1’d1
147
I2S0I_DATA_in7
0
no
I2S0O_DATA_out7
1’d1
148
I2S0I_DATA_in8
0
no
I2S0O_DATA_out8
1’d1
Espressif Systems
IO_MUX 输出
42
输出信号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V1.8
附录 A
信号可经由
输入信号
默认值 *
149
I2S0I_DATA_in9
0
no
I2S0O_DATA_out9
1’d1
150
I2S0I_DATA_in10
0
no
I2S0O_DATA_out10
1’d1
151
I2S0I_DATA_in11
0
no
I2S0O_DATA_out11
1’d1
152
I2S0I_DATA_in12
0
no
I2S0O_DATA_out12
1’d1
153
I2S0I_DATA_in13
0
no
I2S0O_DATA_out13
1’d1
154
I2S0I_DATA_in14
0
no
I2S0O_DATA_out14
1’d1
155
I2S0I_DATA_in15
0
no
I2S0O_DATA_out15
1’d1
156
-
-
-
I2S0O_DATA_out16
1’d1
157
-
-
-
I2S0O_DATA_out17
1’d1
158
-
-
-
I2S0O_DATA_out18
1’d1
159
-
-
-
I2S0O_DATA_out19
1’d1
160
-
-
-
I2S0O_DATA_out20
1’d1
161
-
-
-
I2S0O_DATA_out21
1’d1
162
-
-
-
I2S0O_DATA_out22
1’d1
163
-
-
-
I2S0O_DATA_out23
1’d1
164
I2S1I_BCK_in
0
no
I2S1I_BCK_out
1’d1
165
I2S1I_WS_in
0
no
I2S1I_WS_out
1’d1
166
I2S1I_DATA_in0
0
no
I2S1O_DATA_out0
1’d1
167
I2S1I_DATA_in1
0
no
I2S1O_DATA_out1
1’d1
168
I2S1I_DATA_in2
0
no
I2S1O_DATA_out2
1’d1
169
I2S1I_DATA_in3
0
no
I2S1O_DATA_out3
1’d1
170
I2S1I_DATA_in4
0
no
I2S1O_DATA_out4
1’d1
171
I2S1I_DATA_in5
0
no
I2S1O_DATA_out5
1’d1
172
I2S1I_DATA_in6
0
no
I2S1O_DATA_out6
1’d1
173
I2S1I_DATA_in7
0
no
I2S1O_DATA_out7
1’d1
174
I2S1I_DATA_in8
0
no
I2S1O_DATA_out8
1’d1
175
I2S1I_DATA_in9
0
no
I2S1O_DATA_out9
1’d1
176
I2S1I_DATA_in10
0
no
I2S1O_DATA_out10
1’d1
177
I2S1I_DATA_in11
0
no
I2S1O_DATA_out11
1’d1
178
I2S1I_DATA_in12
0
no
I2S1O_DATA_out12
1’d1
179
I2S1I_DATA_in13
0
no
I2S1O_DATA_out13
1’d1
180
I2S1I_DATA_in14
0
no
I2S1O_DATA_out14
1’d1
181
I2S1I_DATA_in15
0
no
I2S1O_DATA_out15
1’d1
182
-
-
-
I2S1O_DATA_out16
1’d1
183
-
-
-
I2S1O_DATA_out17
1’d1
184
-
-
-
I2S1O_DATA_out18
1’d1
185
-
-
-
I2S1O_DATA_out19
1’d1
186
-
-
-
I2S1O_DATA_out20
1’d1
187
-
-
-
I2S1O_DATA_out21
1’d1
188
-
-
-
I2S1O_DATA_out22
1’d1
189
-
-
-
I2S1O_DATA_out23
1’d1
190
I2S0I_H_SYNC
0
no
pwm3_out1h
1’d1
191
I2S0I_V_SYNC
0
no
pwm3_out1l
1’d1
Espressif Systems
IO_MUX 输出
43
输出信号
输出信号的
序号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V1.8
附录 A
信号可经由
输入信号
默认值 *
192
I2S0I_H_ENABLE
0
no
pwm3_out2h
1’d1
193
I2S1I_H_SYNC
0
no
pwm3_out2l
1’d1
194
I2S1I_V_SYNC
0
no
pwm3_out3h
1’d1
195
I2S1I_H_ENABLE
0
no
pwm3_out3l
1’d1
196
-
-
-
pwm3_out4h
1’d1
197
-
-
-
pwm3_out4l
1’d1
198
U2RXD_in
0
yes
U2TXD_out
1’d1
199
U2CTS_in
0
yes
U2RTS_out
1’d1
200
emac_mdc_i
0
no
emac_mdc_o
emac_mdc_oe
201
emac_mdi_i
0
no
emac_mdo_o
emac_mdo_o_e
202
emac_crs_i
0
no
emac_crs_o
emac_crs_oe
203
emac_col_i
0
no
emac_col_o
emac_col_oe
204
pcmfsync_in
0
no
bt_audio0_irq
1’d1
205
pcmclk_in
0
no
bt_audio1_irq
1’d1
206
pcmdin
0
no
bt_audio2_irq
1’d1
207
-
-
-
ble_audio0_irq
1’d1
208
-
-
-
ble_audio1_irq
1’d1
209
-
-
-
ble_audio2_irq
1’d1
210
-
-
-
pcmfsync_out
pcmfsync_en
211
-
-
-
pcmclk_out
pcmclk_en
212
-
-
-
pcmdout
pcmdout_en
213
-
-
-
ble_audio_sync0_p
1’d1
214
-
-
-
ble_audio_sync1_p
1’d1
215
-
-
-
ble_audio_sync2_p
1’d1
224
-
-
-
sig_in_func224
1’d1
225
-
-
-
sig_in_func225
1’d1
226
-
-
-
sig_in_func226
1’d1
227
-
-
-
sig_in_func227
1’d1
228
-
-
-
sig_in_func228
1’d1
Espressif Systems
IO_MUX 输出
44
输出信号
输出信号的
序号
输出使能信号
ESP32 技术规格书 V1.8
附录 A
A.3. Ethernet_MAC
表 21: Ethernet_MAC
PIN Name
Function6
MII (int_osc)
MII (ext_osc)
RMII (int_osc)
RMII (ext_osc)
GPIO0
EMAC_TX_CLK
TX_CLK (I)
TX_CLK (I)
CLK_OUT(O)
EXT_OSC_CLK(I)
GPIO5
EMAC_RX_CLK
RX_CLK (I)
RX_CLK (I)
-
-
GPIO21
EMAC_TX_EN
TX_EN(O)
TX_EN(O)
TX_EN(O)
TX_EN(O)
GPIO19
EMAC_TXD0
TXD[0](O)
TXD[0](O)
TXD[0](O)
TXD[0](O)
GPIO22
EMAC_TXD1
TXD[1](O)
TXD[1](O)
TXD[1](O)
TXD[1](O)
MTMS
EMAC_TXD2
TXD[2](O)
TXD[2](O)
-
-
MTDI
EMAC_TXD3
TXD[3](O)
TXD[3](O)
-
-
MTCK
EMAC_RX_ER
RX_ER(I)
RX_ER(I)
-
-
GPIO27
EMAC_RX_DV
RX_DV(I)
RX_DV(I)
CRS_DV(I)
CRS_DV(I)
GPIO25
EMAC_RXD0
RXD[0](I)
RXD[0](I)
RXD[0](I)
RXD[0](I)
GPIO26
EMAC_RXD1
RXD[1](I)
RXD[1](I)
RXD[1](I)
RXD[1](I)
U0TXD
EMAC_RXD2
RXD[2](I)
RXD[2](I)
-
-
MTDO
EMAC_RXD3
RXD[3](I)
RXD[3](I)
-
-
GPIO16
EMAC_CLK_OUT
CLK_OUT(O)
-
CLK_OUT(O)
-
GPIO17
EMAC_CLK_OUT_180 CLK_OUT_180(O) -
CLK_OUT_180(O) -
GPIO4
EMAC_TX_ER
TX_ERR(O)*
TX_ERR(O)*
-
-
In GPIO Matrix*
-
MDC(O)
MDC(O)
MDC(O)
MDC(O)
In GPIO Matrix*
-
MDIO(IO)
MDIO(IO)
MDIO(IO)
MDIO(IO)
In GPIO Matrix*
-
CRS(I)
CRS(I)
-
-
In GPIO Matrix*
-
COL(I)
COL(I)
-
-
* 说明:1. GPIO Matrix 可以是任意 GPIO。2. TX_ERR (O) 非必选。
A.4. IO_MUX
IO_MUX 管脚清单详见下一页。
Espressif Systems
45
ESP32 技术规格书 V1.8
Espressif Systems
IO_MUX
Pin No.
Power
Supply Pin
1
VDDA
2
Analog Pin
Digital Pin
VDD3P3
4
VDD3P3
Analog
Function2
Analog
Function3
RTC
Function1
RTC
Function2
Function1
Type
Function2
Type
Function3
Type
Function4
Type
Function5
Type
Function6
Type
Drive Strength
(2’d2: 20 mA)
At Reset
After Reset
VANA in
LNA_IN
3
Power Domain
Analog
Function1
VANA in
VANA in
VANA in
5
SENSOR_VP
VRTC
ADC_H
ADC1_CH0
RTC_GPIO0
GPIO36
I
GPIO36
I
ie=0
6
SENSOR_CAPP
VRTC
ADC_H
ADC1_CH1
RTC_GPIO1
GPIO37
I
GPIO37
I
ie=0
7
SENSOR_CAPN
VRTC
ADC_H
ADC1_CH2
RTC_GPIO2
GPIO38
I
GPIO38
I
ie=0
8
SENSOR_VN
VRTC
ADC_H
ADC1_CH3
RTC_GPIO3
GPIO39
I
GPIO39
I
ie=0
9
CHIP_PU
VRTC
10
VDET_1
VRTC
ADC1_CH6
RTC_GPIO4
GPIO34
I
GPIO34
I
11
VDET_2
VRTC
RTC_GPIO5
GPIO35
I
GPIO35
I
12
32K_XP
VRTC
XTAL_32K_P
ADC1_CH4
TOUCH9
RTC_GPIO9
GPIO32
I/O/T
GPIO32
I/O/T
2'd2
ie=0
13
32K_XN
VRTC
XTAL_32K_N
ADC1_CH5
TOUCH8
RTC_GPIO8
GPIO33
I/O/T
GPIO33
I/O/T
2'd2
ie=0
ie=0
ADC1_CH7
ie=0
ie=0
14
GPIO25
VRTC
DAC_1
ADC2_CH8
RTC_GPIO6
GPIO25
I/O/T
GPIO25
I/O/T
EMAC_RXD0
I
2'd2
15
GPIO26
VRTC
DAC_2
ADC2_CH9
RTC_GPIO7
GPIO26
I/O/T
GPIO26
I/O/T
EMAC_RXD1
I
2'd2
16
GPIO27
VRTC
ADC2_CH7
TOUCH7
RTC_GPIO17
GPIO27
I/O/T
GPIO27
I/O/T
EMAC_RX_DV
I
2'd2
17
MTMS
VRTC
ADC2_CH6
TOUCH6
RTC_GPIO16
MTMS
I0
HSPICLK
I/O/T
GPIO14
I/O/T
HS2_CLK
O
SD_CLK
I0
EMAC_TXD2
O
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
18
MTDI
VRTC
ADC2_CH5
TOUCH5
RTC_GPIO15
MTDI
I1
HSPIQ
I/O/T
GPIO12
I/O/T
HS2_DATA2
I1/O/T
SD_DATA2
I1/O/T
EMAC_TXD3
O
2'd2
wpd, ie=1
wpd, ie=1
19
VDD3P3_RTC
ie=0
ie=1
VRTC supply in
46
20
MTCK
VRTC
ADC2_CH4
TOUCH4
RTC_GPIO14
I1
HSPID
I/O/T
GPIO13
I/O/T
HS2_DATA3
I1/O/T
SD_DATA3
I1/O/T
EMAC_RX_ER
I
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
21
MTDO
VRTC
ADC2_CH3
TOUCH3
RTC_GPIO13
I2C_SDA
MTDO
O/T
HSPICS0
I/O/T
GPIO15
I/O/T
HS2_CMD
I1/O/T
SD_CMD
I1/O/T
EMAC_RXD3
I
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
22
GPIO2
VRTC
ADC2_CH2
TOUCH2
RTC_GPIO12
I2C_SCL
GPIO2
I/O/T
HSPIWP
I/O/T
GPIO2
I/O/T
HS2_DATA0
I1/O/T
SD_DATA0
I1/O/T
2'd2
wpd, ie=1
wpd, ie=1
23
GPIO0
VRTC
ADC2_CH1
TOUCH1
RTC_GPIO11
I2C_SDA
GPIO0
I/O/T
CLK_OUT1
O
GPIO0
I/O/T
24
GPIO4
VRTC
ADC2_CH0
TOUCH0
RTC_GPIO10
I2C_SCL
GPIO4
I/O/T
HSPIHD
I/O/T
GPIO4
I/O/T
HS2_DATA1
I1/O/T
SD_DATA1
25
GPIO16
VSDIO
GPIO16
I/O/T
GPIO16
I/O/T
HS1_DATA4
I1/O/T
GPIO17
I/O/T
HS1_DATA5
26
VDD_SDIO
MTCK
EMAC_TX_CLK
I
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
I1/O/T
EMAC_TX_ER
O
2'd2
wpd, ie=1
wpd, ie=1
U2RXD
I1
EMAC_CLK_OUT
O
2'd2
I1/O/T
U2TXD
O
EMAC_CLK_OUT_180
O
2'd2
ie=1
VSDIO supply out/in
27
GPIO17
VSDIO
GPIO17
I/O/T
28
SD_DATA_2
VSDIO
SD_DATA2
I1/O/T
SPIHD
I/O/T
GPIO9
I/O/T
HS1_DATA2
I1/O/T
U1RXD
I1
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
29
SD_DATA_3
VSDIO
SD_DATA3
I0/O/T
SPIWP
I/O/T
GPIO10
I/O/T
HS1_DATA3
I1/O/T
U1TXD
O
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
SD_CMD
HS1_CMD
30
ie=1
SD_CMD
VSDIO
I1/O/T
SPICS0
I/O/T
GPIO11
I/O/T
I1/O/T
U1RTS
O
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
31
SD_CLK
VSDIO
SD_CLK
I0
SPICLK
I/O/T
GPIO6
I/O/T
HS1_CLK
O
U1CTS
I1
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
32
SD_DATA_0
VSDIO
SD_DATA0
I1/O/T
SPIQ
I/O/T
GPIO7
I/O/T
HS1_DATA0
I1/O/T
U2RTS
O
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
33
SD_DATA_1
VSDIO
SD_DATA1
I1/O/T
SPID
I/O/T
GPIO8
I/O/T
HS1_DATA1
I1/O/T
U2CTS
I1
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
34
GPIO5
VIO
GPIO5
I/O/T
VSPICS0
I/O/T
GPIO5
I/O/T
HS1_DATA6
I1/O/T
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
35
GPIO18
VIO
GPIO18
I/O/T
VSPICLK
I/O/T
GPIO18
I/O/T
HS1_DATA7
I1/O/T
2'd2
ie=1
36
GPIO23
VIO
GPIO23
I/O/T
VSPID
I/O/T
GPIO23
I/O/T
HS1_STROBE
I0
2'd2
ie=1
37
VDD3P3_CPU
EMAC_RX_CLK
I
VIO supply in
38
GPIO19
VIO
GPIO19
I/O/T
VSPIQ
I/O/T
GPIO19
I/O/T
U0CTS
I1
EMAC_TXD0
O
2'd2
39
GPIO22
VIO
GPIO22
I/O/T
VSPIWP
I/O/T
GPIO22
I/O/T
U0RTS
O
EMAC_TXD1
O
2'd2
40
U0RXD
VIO
U0RXD
I1
CLK_OUT2
O
GPIO3
I/O/T
41
U0TXD
VIO
U0TXD
O
CLK_OUT3
O
GPIO1
I/O/T
EMAC_RXD2
VIO
GPIO21
I/O/T
VSPIHD
I/O/T
GPIO21
I/O/T
EMAC_TX_EN
42
43
GPIO21
VDDA
45
46
wpu, ie=1
I
2'd2
wpu, ie=1
wpu, ie=1
O
2'd2
ie=1
VANA in
XTAL_N
VANA
XTAL_P
VANA
VDDA
VANA
47
CAP2
48
Total
Number
CAP1
8
ie=1
wpu, ie=1
14
VANA
VANA
26
Note:
Please see Table: Notes on ESP32 Pin Lists.ҁ᧗݇ᘍᤒғᓕᚕႴ᧔ܔก̶҂
Espressif
www.espressif.com
附录 A
ESP32 技术规格书 V1.8
44
ie=1
2'd2
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