ESP32

ESP32

ESP32-D0WDQ6 チップを搭載した ESP-WROOM-32 モジュール
メーカー	エスプレッシフシステム
タイプ	マイクロコントローラ
発売日	2016年9月6日[1] (2016-09-06)
CPU	Tensilica Xtensa LX6 マイクロプロセッサ @ 160 または 240 MHz
メモリ	520 KiB SRAM
力	3.3V DC
前任者	ESP8266

ESP32は、 Wi-FiとデュアルモードBluetoothを統合した低コスト、低消費電力のシステムオンチップ マイクロコントローラシリーズです。ESP32 シリーズは、デュアルコアとシングルコアの両方のTensilica Xtensa LX6 マイクロプロセッサ、Xtensa LX7 デュアルコア マイクロプロセッサ、またはシングルコアRISC-Vマイクロプロセッサを採用し、アンテナ スイッチ、 RFバラン、パワー アンプ、低ノイズ受信アンプ、フィルタ、および電源管理モジュールを内蔵しています。デバイス固有の PCB 上、またはボードのモデルとメーカーに応じて、GPIO ピンとさまざまなコネクタを備えたさまざまな開発ボード上に一般的に見られます。

ESP32は、上海に拠点を置く中国企業であるEspressif Systemsによって開発され、 TSMCによって40nmプロセスで製造されています。^[2] ESP8266マイクロコントローラの後継機です。

ESP32の特徴は以下の通りである: ^[3]

• プロセッサ:
  • CPU: Xtensa デュアルコア (またはシングルコア) 32 ビット LX6 マイクロプロセッサ、160 または 240 MHz で動作し、最大 600 DMIPSで動作します。
  • 超低消費電力（ULP）コプロセッサ
• メモリ: 520 KiB RAM、448 KiB ROM
• ワイヤレス接続:
  • Wi-Fi: 802.11 b/g/n
  • Bluetooth: v4.2 BR/EDR および BLE (Wi-Fi と無線を共有)
• 周辺機器インターフェース:
  • 34 × プログラム可能なGPIO
  • 最大18チャンネルの12ビットSAR ADC
  • 2 × 8ビットDAC
  • 10 × タッチセンサー（静電容量センシングGPIO）
  • 4 × SPI
  • 2 × I²Sインターフェース
  • 2 × I²Cインターフェース
  • 3 × UART
  • SD / SDIO / CE-ATA / MMC / eMMCホスト コントローラ
  • SDIO/SPIスレーブコントローラ
  • 専用DMAと計画中のIEEE 1588高精度時間プロトコルのサポートを備えたイーサネットMACインターフェース^[4]
  • CANバス2.0
  • 赤外線リモートコントローラー（TX/RX、最大8チャンネル）
  • パルスカウンタ（完全な直交デコードが可能）
  • モーターPWM
  • LED PWM（最大16チャンネル）
  • 超低消費電力アナログプリアンプ
• 安全：
  • IEEE 802.11標準のセキュリティ機能はすべてサポートされており、WPA、WPA2、WPA3（バージョンによって異なります）^[5]およびWLAN認証およびプライバシーインフラストラクチャ（WAPI）が含まれます。
  • セキュアブート
  • フラッシュ暗号化
  • 1024ビットOTP、顧客向けには最大768ビット
  • 暗号化ハードウェアアクセラレーション: AES、SHA-2、RSA、楕円曲線暗号(ECC)、乱数ジェネレーター(RNG)
• 電源管理:
  • 内部低ドロップアウトレギュレータ
  • RTC の個別電源ドメイン
  • 5μAディープスリープ電流
  • GPIO 割り込み、タイマー、ADC 測定、静電容量式タッチ センサー割り込みからのウェイクアップ

オリジナルの ESP32 がリリースされて以来、数多くのバリエーションが発表されてきました。これらは ESP32 マイクロコントローラ ファミリを形成しています。これらのチップは CPU と機能が異なりますが、すべて同じ SDK を共有しており、コード互換性はほぼ確保されています。さらに、オリジナルの ESP32 は改訂されました (たとえば、ESP32 ECO V3 を参照してください)。https://gist.github.com/sekcompsci/2bf39e715d5fe47579fa184fa819f421 も参照してください。

• Xtensa シングル/デュアルコア 32 ビット LX6 マイクロプロセッサ
• 単精度浮動小数点ユニット (FPU) をサポート
• Wi-Fi: 802.11 b/g/n
• Bluetooth: v4.2 BR/EDR および BLE (Wi-Fi と無線を共有)
• 34 × プログラム可能なGPIO
• 最大18チャンネルの12ビットSAR ADC
• 2 x 8ビットDAC

• シングルコア Xtensa LX7 CPU、最大 240 MHz (ULP コプロセッサは 20 MHz で動作)
• 浮動小数点ユニットなし（FPUなし）^[6]
• 320 KiB SRAM、128 KiB ROM、および 16 KiB RTC SRAM
• Wi-Fi 2.4GHz（IEEE 802.11b/g/n）^[7]
• Bluetoothなし
• 43個のプログラム可能なGPIO ^[7]
• 2 × 13 ビット SAR ADC、最大 20 チャネル
• USB-OTG

• デュアルコアXtensa LX7 CPU、最大240MHz、^[8]および単精度 FPUをサポート
  • 機械学習アプリケーションを高速化するための手順を追加しました
• 512 KiB SRAM、384 KiB ROM、および 16 KiB RTC SRAM
• Quad SPIまたはOctal SPIを介して外部PSRAMおよびフラッシュに接続し、同じ32 MiBアドレス空間を共有できます。
• 約17.5MHzのクロックで動作する超低消費電力RISC-V （RV32IMC）コプロセッサ
• 従来のESP32およびESP32-S2と同様の超低消費電力FSMコプロセッサ
• Wi-Fi 2.4GHz（IEEE 802.11 b/g/n）^[9]
• ブルートゥース5（LE）
• 45個のプログラム可能なGPIO
• 統合イーサネットMACなし
• 2 × 12ビットSAR ADC、最大20チャネル
• USB-OTG

• 最大120MHzで動作する32ビットRISC-Vシングルコアプロセッサ。RV32IMC ISAを実装^[10]
• 最先端の電力とRF性能
• チップ上に 576​​ KB ROM、272 KB SRAM (キャッシュ用 16 KB)
• 14 個のプログラム可能な GPIO: SPI、UART、I2C、LED PWM コントローラ、汎用 DMA コントローラ (GDMA)、SAR ADC、温度センサー

• シングルコア32ビットRISC-V CPU、最大160MHz ^[11]
• 400 KiB SRAM、384 KiB ROM、および 8 KiB RTC SRAM
• Wi-Fi 2.4GHz（IEEE 802.11b/g/n）^[12]
• ブルートゥース5（LE）^[12]
• 22 / 16 個のプログラム可能な GPIO
• 2 ADC-12ビット
• ESP8266とピン互換

• 高性能32ビットRISC-V CPU、最大160MHz、^[13] RV32IMACを実装
• 低消費電力 32 ビット RISC-V CPU、最大 20 MHz、RV32IMAC を実装
• 512 KiB SRAM と 320 KiB ROM
• 2.4 GHz のIEEE 802.11ax (Wi-Fi 6)、11ax モードで 20 MHz 帯域幅、11b/g/n モードで 20 または 40 MHz 帯域幅をサポート
• IEEE 802.15.4 (スレッド+ Zigbee )
• ブルートゥース5.3（LE）
• 30 (QFN40) / 22 (QFN32) のプログラム可能な GPIO

• シングルコア 32 ビットRISC-V CPU、最大 96 MHz
• 256KB メモリ
• IEEE 802.15.4 (スレッド+ Zigbee )
• ブルートゥース5.3（LE）
• Wi-Fiはサポートされていません。
• 19個のプログラム可能なGPIO ^[14]

• シングルコア32ビットRISC-V CPU、最大240MHz ^[15]
• 384 KB SRAM と 320 KB ROM
• 2.4 GHz および 5 GHz のIEEE 802.11ax (Wi-Fi 6)、11ax モードで 20 MHz 帯域幅、11b/g/n モードで 20 MHz または 40 MHz 帯域幅をサポート
• IEEE 802.15.4 (スレッド+ジグビー) ^[16]
• ブルートゥース5（LE）
• > 20個のプログラム可能なGPIO

• 高性能デュアルコア 32 ビットRISC-V CPU、最大 400 MHz
  • RV32IMAFC_Zicsr_Zifencei とカスタム AI/ベクター命令を実装します。
  • 単精度浮動小数点ユニット (FPU) をサポートします。
• 低パフォーマンスのシングルコア 32 ビットRISC-V CPU、最大 40 MHz
  • RV32IMAC_Zicsr_Zifencei ISA 拡張を実装します。
• 高性能コアシステム上の 768 KiB SRAM。
• 高性能コア システム上の 8 KiB TCM。
• 低電力サブシステム上の 32 KiB SRAM。
• PSRAMをサポートします。
• H.264を含むさまざまなメディア エンコーディング プロトコル用の統合ハードウェア アクセラレータ。
• Wi-FiとBluetoothは実装されていません。
  • ワイヤレス接続が必要な場合は、ESP32-C/S/H シリーズに簡単に接続できます。
• 50以上のプログラム可能なGPIO ^[17]

ESP32 は、49 個のパッドを備えたさまざまなサイズのQuad Flat No-Leads (QFN) パッケージに収められています。具体的には、側面に 48 個の接続パッドがあり、底面に 1 つの大きなサーマル パッド (グランドに接続) があります。

ESP32システム オン チップ集積回路は、6 mm × 6 mm と 5 mm × 5 mm サイズの QFN パッケージにパッケージ化されています。

2020年には、ESP32-D0WDQ6とESP32-D0WDチップにもV3バージョン（ESP32 ECO V3）がリリースされ、いくつかのバグ^[18]が修正され、以前のバージョンに比べて改善が加えられました。

ESP32 PICOシステム イン パッケージモジュールは、ESP32 シリコン チップ、水晶発振器、フラッシュ メモリ チップ、フィルタ コンデンサ、および RF マッチング リンクを 1 つの 7 mm × 7 mm サイズの QFN パッケージに統合します。

最初にリリースされたPICOは、240MHzのCPU2個、4MiBの内部フラッシュ、40MHzの発振器、34個のGPIOを備えたESP32-PICO-D4でした。^[19]

その後、2020年には、ESP32 ECO V3ウェハをベースにしたESP32-PICO-V3およびESP32-PICO-V3-02モジュールが導入されました。^{[20] [21]}

2022年には、USB OTGと内部PSRAMを搭載したESP32-S3-PICO-1モジュールが導入されました。^[22]

ESP32 ベースの表面実装 プリント基板モジュールには、ESP32 SoCが直接含まれており、他の回路基板に簡単に統合できるように設計されています。以下にリストされているモジュールの PCB トレース アンテナには、蛇行した逆 F アンテナ設計が使用されています。フラッシュ メモリに加えて、一部のモジュールには擬似静的 RAM (pSRAM) が含まれています。

開発ボードとブレークアウトボードは配線を拡張し、機能を追加する場合があり、多くの場合 ESP32 モジュール ボード上に構築され、特にブレッドボードを使用した開発目的で使いやすくなります。

† ESP32 SoC は開発ボードに直接組み込まれており、モジュール ボードは使用されません。

ESP32 プログラミングに使用されるプログラミング言語、フレームワーク、プラットフォーム、環境:

• ESP-IDF ^{[65] [66]} – ESP32、ESP32-S、ESP32-C、ESP32-HシリーズのSoC向けのEspressifの公式IoT開発フレームワーク。
• Arduino-ESP32 ^[67] – ESP32、ESP32-S2、ESP32-S3、ESP32-C3用のArduinoコア。
• Espruino – Node.jsを忠実にエミュレートする JavaScript SDK とファームウェア
• MicroPython (およびCircuitPython ) – マイクロコントローラ向けの Python 3 のシンプルな実装
• Mongoose OS – マイクロコントローラ上の接続製品用のオペレーティングシステム。JavaScriptまたはCでプログラム可能。Espressif Systems、 ^[68]、 AWS IoT、^[69]、Google Cloud IoTが推奨するプラットフォーム。 ^[70]
• ESP32 用のmruby
• NodeMCU – Luaベースのファームウェア
• 錆^{[71] [72]}
• スウィフト^{[73] [74]}
• 公式にサポートされているEspressif統合開発フレームワーク（ESP-IDF）拡張機能を備えたVisual Studio Code ^[75]
• Zerynth – IoTおよびESP32を含むマイクロコントローラ向けのPython
• Matlabシミュリンク

ESP32 の商業、産業、学術用途:

• アリババグループのIoT LEDリストバンド。2017年の年次集会の参加者が使用しました。各リストバンドは「ピクセル」として動作し、協調的なLEDライト制御のコマンドを受信し、「ライブでワイヤレス」なスクリーンを形成できます。^[76]
• DingTalkのM1、生体認証出席追跡システム。^[77]
• LIFX Miniは、遠隔操作が可能なLEDベースの電球シリーズです。^[78]
• 家庭用芳香剤およびアロマセラピー装置「ピウム」。^[79]
• HardKernelのOdroid Goは、Odroidの10周年を記念して作られたESP32ベースの携帯型ゲームデバイスキットです。^[80]
• Playdate は、 Panic Inc.とTeenage Engineeringが共同開発した携帯型ビデオゲーム機です。
• Octopus Energy Mini、ESP32-C6ベースのリアルタイムエネルギーモニター。^[81]

• TECHBASEのModuino XシリーズX1およびX2モジュールは、産業オートメーションおよび監視用のESP32-WROVER / ESP32-WROVER-Bベースのコンピュータであり、デジタル入力/出力、アナログ入力、およびさまざまなコンピュータネットワークインターフェイスをサポートしています。^[82]
• デジタル入力、アナログ入力、リレー出力、複数の通信インターフェースを備えた産業オートメーションおよび監視用のESP32-WROVER / ESP32-WROVER-B SOCを搭載したNORVI IIOT産業用デバイス。拡張モジュールとしてLoRaおよびNb-IoTをサポートします。^[83]

• ESP32デバイスは教育現場^[84]や学術研究プロジェクトで活用されています。例えば、これらのデバイスは、他の電気製品の消費電流と契約電力容量を考慮して電気自動車の充電を監視および制御するように設計されたスマートホームシステムの開発に使用されています。^[85]

• モノのインターネット

• Espressif ESP32の概要
• Espressif ESP32 リソース
• Espressif ESP-IDF プログラミング ガイド
• Espressif ESP32 フォーラム