Компания Espressif.
Обзор продукции

В январе 2018 года компания Espressif Systems (Шанхай, Китай) — ведущий производитель в области разработки и изготовления высокопроизводительных маломощных Wi-Fi и Wi-Fi/Bluetooth-решений — произвела и продала 100-миллионный чип IoT, подтвердив свое лидерство на рынке IoT. Чипированные и модульные решения компании отмечены многочисленными наградами крупных промышленных форумов и потребительских ассоциаций.

Выпуск в 2014 году SoC (System-on-a-Chip) чипа ESP8266 был признан поворотным моментом для мирового рынка IoT. Эффект ESP8266 был повторен выходом текущего флагманского SoC-чипа ESP32 в 2016 году, ставшего самым интегрированным Wi-Fi- и двухрежимным Bluetooth-чипом в индустрии IoT.

Сегодня решения Espressif используются во многих популярных высокотехнологичных продуктах, от планшетов, телевизионных приставок, управляющих устройств до интеллектуальных приборов освещения и климат-контроля HVAC. Чипы Espressif — основа высокозащищенных профессиональных решений, таких как камеры наблюдения, механизмы контроля доступа, телеметрические системы, сенсорные сети и роботы.

Espressif совершила революцию в IoT, предоставив открытый доступ к своим кодам. Продолжением этого подхода стали платформы разработки программного обеспечения IoT — ESP-IDF и ESP-ADF, позволяющие создавать в их средах многочисленные клиентские проекты и платформы.

Двухъядерныемодули Wi-Fi с Dual-mode Bluetooth

Внешний вид, описание и характеристики модулей представлены в таблице 1.

Особенности

Модули содержат два независимых ядра CPU с регулируемой тактовой частотой 80–240 МГц.

До +19,5 дБм на выходе антенны обеспечивает устойчивость радиоканала даже в неблагоприятных условиях приема. Имеется классический Bluetooth для устаревших подключений, поддерживающий профили L2CAP, SDP, GAP, SMP, AVDTP, AVCTP, A2DP (SNK) и AVRCP (CT). Также реализована  поддержка профилей низкой мощности Bluetooth (BLE), включая профили L2CAP, GAP, GATT, SMP и GATT, такие как BluFi, SPP-like и т. д. Bluetooth Low Energy (BLE) подключается к смартфонам, передавая низкоэнергетические сигналы-маяки для легкого обнаружения.

Ток в режиме сна составляет менее 5 мкА, что делает эти модули максимально пригодными для использования в устройствах с батарейным питанием (компактные носимые устройства и закладки).

Интегрированная флэш-память 4 Мбайт.

Периферийные устройства включают емкостные сенсорные датчики, датчик Холла, малошумящие усилители сигнала, интерфейс SD-карты, Ethernet, высокоскоростной SPI, UART, I²S и I²C.

Полностью сертифицированные модификации, в том числе со встроенными антеннами и специализированными программными стеками.

Флагман линейки — модуль ESP32-WROOM-32 на плате 25,2×18 мм. Содержит чипсет ESP32 SoC, флэш-память, прецизионные дискретные компоненты и антенну на PCB, обеспечивающие выдающиеся радиочастотные характеристики в приложениях с ограниченным объемом. Схемное решение модуля и оптимизированная компоновка его четырехслойной печатной платы доступны для скачивания на сайте производителя и могут использоваться в качестве исходной справочной информации для разработки собственных аппаратных решений на основе ESP32.

Модуль ESP32-WROVER  с 4,5 Мбайт ОЗУ и двухъядерным процессором 240 МГц нацелен на высокие требования к производительности. Можно создавать интернет-камеры, интеллектуальные дисплеи, системы голосового управления или интернет-радиоприемники с помощью этого высокоинтегрированного сверхмощного модуля, подключая к нему ЖК-дисплеи, камеры, микрофоны и кодеки.

Рабочий температурный диапазон перечисленных ниже модулей: –40…+85 °C.

Одноядерный модуль с Wi-Fi и Dual-mode Bluetooth

Внешний вид, описание и характеристики модуля представлены в таблице 2.

Особенности

Летом 2018 года начат серийный выпуск первого в этой линейке модуля ESP32-SOLO-1 (встроенный чипсет ESP32-S0WD на базе высокопроизводительного одноядерного процессора с тактовой частотой 40 МГц (чип поддерживает ее кратное увеличение до 160 МГц)). ESP32-SOLO-1 — мощный, универсальный Wi-Fi + Bluetooth v4.2 BR/EDR & BLE-модуль, предназначенный для широкого спектра приложений. Модуль имеет стандартный набор интерфейсов — GPIO, SD, SPI, I²C, UART, ADC/DAC, LED PWM, Motor PWM.

До +19,5 дБм на выходе антенны обеспечивает хорошие показатели устойчивости радиоканала.

Классический Bluetooth для устаревших подключений, также поддерживающий L2CAP, SDP, GAP, SMP, AVDTP, AVCTP, A2DP (SNK) и AVRCP (CT). Поддержка профилей низкой мощности Bluetooth Low Energy (BLE), включая профили L2CAP, GAP, GATT, SMP и GATT, а также BluFi, SPP-like и т. д. BLE подключается к смартфонам, передавая низкоэнергетические маяки для легкого обнаружения.

Потребляемый ток в режиме сна составляет менее 5 мкА, что делает этот модуль пригодным для применения в приложениях с батарейным питанием (автономные датчики и закладки) и в компактных носимых устройствах. Модуль предназначен для широкого спектра приложений, начиная от маломощных сенсорных сетей и заканчивая самыми сложными задачами, такими как голосовое управление и кодирование, потоковое воспроизведение музыки и декодирование MP3.

Периферийные устройства и интерфейсы включают емкостные сенсорные датчики, датчик Холла, малошумящие усилители сигнала, интерфейс SD-карты, Ethernet, высокоскоростной SPI, UART, I²S и I²C.

Интеграция Bluetooth, Bluetooth LE и Wi-Fi гарантирует универсальность устройства и возможность его использования в самом широком спектре приложений: от простых клиентских решений  до прямого подключения к Интернету через Wi-Fi. При использовании Bluetooth возможно удобное подключение пользователя к телефону или передача низкоэнергетических радиомаяков для обнаружения модуля и его последующей активации. Реальная чувствительность приемника от –98 дБм (при DSSS, 1 Мбит/с).

Операционная система ESP32-freeRTOS с LwIP; TLS 1.2 со встроенным аппаратным ускорением. Также поддерживаются протоколы безопасности (шифрация) в эфире (OTA), благодаря этим технологиям  разработчики могут обновлять свои продукты удаленно (даже после их выпуска) с минимальными затратами и усилиями.

Пины SCK/CLK, SDO/SD0, SDI/SD1, SHD/SD2, SWP/SD3 и SCS/CMD, а именно GPIO6–GPIO11, подключены к SPI-flash-памяти, встроенной в ESP32-SOLO-1, и не рекомендуются к использованию для других целей.

Рабочий температурный диапазон:–40…+85 °C.

Рабочее напряжение: 3,3 В (2,7–3,6 В) при токе до 500 мА.

Одноядерные модули с 802.11b/g/n 2,4 ГГц Wi-Fi

Внешний вид, описание и характеристики модулей представлены в таблице 3.

Особенности

Маломощные, высокоинтегрированные решения Wi-Fi на чипсете ESP8266EX, интегрирующем 32-разрядный одноядерный микроконтроллер Tensilica L106 (MCU), обеспечивающий сверхнизкое энергопотребление, 16-разрядный RSIC, поддержка тактовой частоты до 160 МГц. Дизайн с минимумом внешних компонентов (до 7).

До +19,5 дБм на выходе антенны обеспечивает хорошие условия ведения связи в сложной помеховой обстановке. Потребляемый ток в режиме сна составляет менее 20 мкА, что делает эти модули пригодными для использования в устройствах с батарейным питанием и в носимых решениях.

Периферийные устройства могут подключаться через UART, GPIO, I²C, I²S, SDIO, PWM, ADC и SPI.

Благодаря интегрированной операционной системе реального времени (RTOS) и функциональному стеку Wi-Fi около 80% вычислительной мощности контроллера чипсета ESP8266EX доступно для программирования и разработки пользовательских приложений.

Модули сертифицированы, в том числе в модификациях со встроенными антенными и специализированными программными стеками.

Отладочные платы для модулей Wi-Fi+BT/BLE (диапазон 2,4 ГГц)

Внешний вид, описание и характеристики плат представлены в таблице 4.

Особенности

• Подключение к ПК: USB.
• Варианты питания: USB (по умолчанию), или 5 В/GND, или контакты 3,3 В/GND.
• SDK: исходный код ESP-IDF и примеры приложений.

Отладочные платы для модулей Wi-Fi (диапазон 2,4 ГГц)

Внешний вид, описание и характеристики плат представлены в таблице 5.

Особенности

• Подключение к ПК посредством USB.
• SDK: исходный код SDK ESP8266 и примеры приложений.

Отладочные платы для разработки и отладки аудиоприложений

Внешний вид, описание и характеристики плат представлены в таблице 6.

Особенности

• Подключение к ПК: USB.
• Варианты питания: USB (по умолчанию), или 5 В/GND, или контакты 3,3 В/GND.
• Платформа разработки программного обеспечения IoT — ESP-IDF и базирующаяся на ней среда для разработки аудиоприложений ESP-ADF, позволяющие создавать многочисленные клиентские проекты и платформы.

Отладочные платы для реализации приложений IoT

Внешний вид, описание и характеристики плат представлены в таблице 7.

Особенности

• Подключение к ПК: USB.
• Варианты питания: USB (по умолчанию), или 5 В/GND, или контакты 3,3 В/GND.
• Платформа разработки программного обеспечения IoT — ESP-IDF. Исходный код ESP-IOT-SOLUTION и примеры приложений.

Программатор ESP-Prog

Внешний вид, описание и характеристики платы представлены в таблице 8.

Особенности

• Подключение к ПК: USB.
• Варианты питания: USB (по умолчанию).

Чипированные решения

Внешний вид, описание и характеристики чипсетов представлены в таблице 9.

Примечания.
* Потребляемый ток < 5 мкА в спящем режиме (и с отключенным таймером < 0,1 мкА) и менее 1,0 мА (DTIM = 3) или 0,5 мА (DTIM = 10) при сохраняющемся подключении.
** Рекомендованное значение питающего напряжения — 3,3 В при токе нагрузки от 500 мА.

Особенности

Чипсет ESP32 — высокоинтегрированное решение для приложений Wi-Fi и Bluetooth IoT, требующее в клиентском дизайне лишь около 20 внешних компонентов. ESP32 объединяет антенный переключатель, радиочастотный полосовой фильтр, усилитель мощности, МШУ приемного тракта, фильтры ПЧ и модуль управления мощностью. Различные версии ESP32 содержат один (Single Core) или два (Dual Core) маломощных 32-разрядных микропроцессора Xtensa LX6. Все решение занимает минимум площади печатной платы (PCB). Чипсет поддерживает AGC (Automatic Gain Control) — динамическую автонастройку радиотракта, в зависимости от изменений внешних условий передачи и приема радиосигнала и помеховой обстановки. Поддерживает инфраструктуру и режимы BSS Station mode/SoftAP mode/Promiscuous mode и подключение внешней памяти QSPI flash/SRAM, вплоть до 4×16 Mбайт, с аппаратным шифрованием на основе AES. Весь объем внешней памяти отображается на кодовое пространство процессора, поддерживая 8-, 16- и 32-разрядные приложения и доступ. При этом обеспечивается выполнение пользовательского кода. Также в ESP32 предусмотрена передача потокового видео от камеры. Чипсет ESP32 имеет четыре модификации, доступные в форм-факторах QFN 5×5 мм и QFN 6×6 мм. Чипы ESP32 предлагают отличное соотношение цены и качества, надежны и имеют высокую производительность при использовании в сложных приложениях IoT.

ESP32 поддерживает использование разнесенных антенн с помощью внешнего ВЧ-переключателя. При этом один из выходов GPIO управляет им, выбирая лучшую антенну для минимизации эффектов замирания в канале.

Чипсет ESP8266EX— маломощное высокоинтегрированное решение Wi-Fi, разработанное на основе 32-разрядного микропроцессора Tensilica L106 для мобильных устройств, носимой электроники и для приложений IoT, обеспечивающее низкое энергопотребление за счет применения нескольких патентованных технологий. Энергосберегающая архитектура чипсета предполагает три режима работы: активный, спящий и режим глубокого сна. Их комбинированное использование позволяет работать от батарейного питания дольше. ESP8266EX содержит 32-разрядный контроллер Tensilica L106, стандартные цифровые периферийные интерфейсы, антенные переключатели, RF-фильтр, усилитель мощности, МШУ, фильтры и модули управления питанием — все в одном компактном корпусе. Максимальная тактовая частота — 160 МГц. Необходимый минимум внешних компонентов — 7.

Благодаря включению операционной системы реального времени (RTOS) и функционального стека Wi-Fi около 80% вычислительной мощности доступно для программирования и работы пользовательских приложений. Имеется проработанное SDK для быстрой разработки пользовательского ПО (примеры реализации). Для его размещения необходима внешняя SPI flash-память (поддерживается до 16 Мбайт).

Предлагается три режима работы: активный режим, спящий режим и режим глубокого сна.

Чипсет ESP8285 имеет встроенную поддержку 8-мегапиксельной камеры. Встроенный 32-битный микроконтроллер Tensilica L106. Разработан для приложений домашней автоматизации, интеллектуальных систем управления освещением, индустриального сетевого контроля, контроля детей и животных, IP-камер, создания сенсорных сетей и устройств носимой электроники, систем Wi-Fi-локации, локальных Wi-Fi систем, активных радиометок. Поддерживается SDK.

Чипсет ESP8089 создавался как полный и автономный 2,4-ГГц сетевой Wi-Fi-процессор для сетей Wi-Fi 802.11 b/g/n для использования в планшетах и телеприставках. Процессорное ядро Xtensa LX106, аналог ESP8266, но более старая 40-нм технология с другой прошивкой внутренней памяти. Выступая в качестве беспроводного адаптера, ESP8089 может работать с любыми системами на базе микроконтроллеров, обеспечивая беспроводную связь через интерфейс SP/SDIO. Идеален для эксплуатации в сотовых телефонах, в медиаплеерах (PMP) MP3 или MP4, в цифровых видеокамерах, мобильных игровых устройствах и пультах-таблетках.

Чипсет ESP8689 — решение, предназначенное для приложений Wi-Fi и Bluetooth. Для интеграции в различные устройства требует не более16 компонентов обвязки. 32-битное ядро микропроцессора Xtensa LX6 разработано по 40-нм технологии. Чипсет нацелен на достижение наилучшей производительности и мощности, универсальности и надежности в широком диапазоне применений и различных профилей потребляемой мощности, прежде всего в мобильных приложениях.

***

Espressif— это динамично развивающаяся инновационная компания, коллектив высококвалифицированных профессионалов, сумевших в рекордные сроки разработать впечатляющую линейку высококачественных и высокотехнологичных продуктов для индустрии IoT, привлечь к их дальнейшей разработке и совершенствованию специалистов и энтузиастов по всему миру, достичь рекордных объемов производства и внедрения. Это десятки тысяч предприятий, использующих решения компании в своих разработках, и десятки миллионов пользователей, даже не подозревающих, что в их домашней и офисной технике, в медицине, на транспорте и на производстве, на торговых и развлекательных площадках — повсюду их окружают решения Espressif, делая нашу жизнь проще, интереснее, эффективнее и безопаснее.