【ESP32-S2】【硬件设计】

官方参考链接:
  1. ESP32-S2



ESP32-S2 概述
  • Xtensa 32bit LX7 单核处理器,工作频率高达 240MHz

  • 支持 32 位乘法器、32 位除法器

  • 320KB SRAM,128KB ROM

  • IEEE 802.11 b/g/n 协议

  • 2.4GHz 支持 20MHz 和 40MHz 频宽

  • 硬件加密加速器支持 AES、SHA、RSA 算法

  • flash 加密 和 安全启动 secure boot

  • 丰富的外设:I2C、I2S、SPI、UART、DAC/ADC、Touch、USB1.1



ESP32-S2 管脚定义
【ESP32-S2】【硬件设计】_第1张图片 【ESP32-S2】【硬件设计】_第2张图片
  1. 类同ESP32,ESP32-S2 只有一个 GND 管脚,即为芯片正下方的 GND 散热焊盘。
  2. GPIO33、GPIO34、GPIO35、GPIO36、GPIO37 电源阈默认为 VDD3P3_CPU,可通过软件配置为 VDD_SPI。



ESP32-S2 硬件设计相关
1. 电源:

ESP32-S2 电源模块如下图所示:
【ESP32-S2】【硬件设计】_第3张图片

1)VDD_SPI 可由内置 LDO(1.8V)供电或由 VDD3P3_RTC_IO 通过 Rspi 后供电(3.3V)
2)Deep_Sleep 模式下,为使 flash 漏电流最低,可通过软件关闭 VDD_SPI 电源

1)靠近 Pin20(VDD3P3_RTC)、Pin27(VDD3P3_RTC_IO)、Pin45(VDD3P3_CPU)分别添加 0.1uF 电容
2)靠近 Pin1(VDDA)添加 0.1uF 电容
3)靠近 Pin51&Pin54(VDDA)添加 1uF + 100pF 电容
4)靠近 Pin3&Pin4(VDD3P3)添加 10uF + 1uF + 0.1uF + L(2.0nH,额定电流推荐在 500mA 及以上)+ 0.1uF
5)VDD_SPI 管脚可配置输出 1.8 V(Boot 启动时,需 GPIO45 的值为 1)或输出 3.3 V(Boot 启动时,需 GPIO45 的值为 0,默认状态)给外部电路使用。建议靠近该电源管脚处添加 0.1 µF 及 1 µF 对地滤波电容。当 VDD_SPI 处于 1.8 V 模式时,由 ESP32-S2 内部的 LDO 产生。LDO 能提供的最大电流为 40 mA,输出电压范围为 1.8 V ~ 3.6 V。当 VDD_SPI 处于 3.3 V 模式时,由 VDD3P3_RTC_IO 通过约 5 Ω 电阻直接供电。因此,VDD_SPI 相对VDD3P3_RTC_IO 会有一定电压降。

1)电源入口处添加 ESD 保护器件;
2)供电总电流能力需 > 500mA

2. 复位:

CHIP_PU(电压阈 VDD3P3_RTC_IO),即 ESP-S2 的使能管脚需要晚于系统电源上电,通常建议添加 RC 电路(R=10K,C=0.1uF)。
【ESP32-S2】【硬件设计】_第4张图片

1)t0,t1 最小值 0.5ms
2)VIL_nRST,芯片复位电压,最大值 0.25VDD
3)VIH_nRST,芯片复位释放电压,最小值 0.75
VDD

3. 晶振:

系统时钟:

1)晶振规格 40MHz,±10ppm;推荐该晶振与芯片 gap > 2.0mm
2)无源晶振设计,XTAL_P 预留 0R(初始值)串联电阻
3)有源晶振,通过串联电容(50pF左右)接至 XTAL_P,XTAL_N 悬空。设计上兼容无源晶振方案
4)晶振走线不可打孔,不可跨层;周围禁止 route 高频等干扰信号

RTC 外接时钟:
【ESP32-S2】【硬件设计】_第5张图片

1)32.768KHz,ESR<=70K
2)5M< R12 < 10M,预留

4. RF:

1)靠近芯片射频管教 Pin2(LNA_IN)预留 CLC matching 电路
2)RF 走线需做 50R 阻抗管控
3)天线靠板边放置,保证馈点离板边最近。周围 15mm 无干涉,净空

5. UART:

1)靠近芯片 Pin48(U0TXD)串联 499R 电阻用于抑制 80MHz 谐波。
2)TX、RX 走线周围包地

6. ADC:

1)靠近芯片管教预留 0.1uF 电容
2)ADC走线包地

7. Touch:

1)靠近芯片管教串联 510R 电阻,用于抑制噪声和干扰。
1)仅 GPIO14(TOUCH14)可做屏蔽电极功能。

8. Flash & PSRAM:

1)芯片与 Flash & PSRAM 间的 SPI 总线建议从芯片端打孔 route 在第三层
2)CLK、DATA 周围尽可能包地
3)VDD_SPI 要与所用 flash 的工作电压匹配。对 3.3V flash,其工作电压一般为 2.7V ~ 3.6V
4)SPI 总线靠近芯片端预留 0R 串联电阻
5)Flash & PSRAM 预留上拉电阻(10K)

9. GPIOs:

1)GPIO18 添加上拉电阻(推荐10K)至 VDD
2)GPIO46 仅能作为输入功能。禁止与上电后为高电平或高低跳变电平的信号互连,防止在下载时出现错误

10. PCB Layout:

芯片 on-board 设计,推荐四层板方案:
L1:主要用于摆件、route 信号
L2:保证完整的地平面
L3:铺地平面及适度走线(射频和晶振下禁止布线)
L4:电源走在此层,星型结构,也可走部分信号线

参考叠层信息如下:
【ESP32-S2】【硬件设计】_第6张图片



ESP32-S2 Strapping Pins

GPIO45: 控制 VDD_SPI 的输出电压,默认下拉

1)GPIO45 = 0,VDD_SPI 为 3.3V
2)GPIO45 = 1,VDD_SPI 为 1.8V

3)VDD_SPI 电压由 GPIO45 的 strapping 值或 eFuse 中 VDD_SPI_TIEH 决定。eFuse 中 VDD_SPI_FORCE 选择决定方式:0:由 GPIO45 的 strapping 值决定;1:由 eFuse 中 VDD_SPI_TIEH 决定

GPIO0: 控制系统启动模式,默认上拉

1)GPIO0 = 0 & GPIO46 = 0,下载模式
2)GPIO0 = 1 ,SPI 启动模式

3)GPIO46 = 1 且 GPIO0 = 0 不可使用

GPIO46: 控制 ROM Code 打印,默认下拉

1)eFuse 的 UART_PRINT_CONTROL 为
0 时,上电正常打印,不受 GPIO46 控制。
1 时,GPIO46 为 0:上电正常打印;GPIO46 为 1:上电不打印。
2 时,GPIO46 为 0:上电不打印;GPIO46 为 1:上电正常打印。
3 时,上电不打印,不受 GPIO46 控制

你可能感兴趣的:(ESP32-S2)