模板:ESP32-S2-MINI-1 ESP32-S2-MINI-1U Datasheet

产品概述

模板:ESP32-S2-MINI-1 ESP32-S2-MINI-1U Datasheet 是通用型 Wi-Fi MCU 模组，功能强大，具有丰富的外设接口，可用于可穿戴电子设备、智能家居等场景。

ESP32-S2-MINI-1 采用 PCB 板载天线，ESP32-S2-MINI-1U 采用 IPEX 天线。 模组配置了 4 MB SPI flash。

特性

MCU

• 内置 ESP32-S2FH4 芯片，Xtensa® 单核 32 位

LX7 微处理器，支持高达 240 MHz 的时钟频率

• 128 KB ROM
• 320 KB SRAM
• 16 KB RTC SRAM

Wi-Fi

• 802.11 b/g/n
• 数据速率高达 150 Mbps
• 帧聚合 (TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU)
• 0.4 µs 保护间隔
• 工作信道中心频率范围：2412 ~ 2484 MHz

硬件

• 模组接口：GPIO、SPI、UART、I2C、I2S、LCD 接口、Camera 接口、IR、脉冲计数器、LED PWM、USB 1.1、ADC、DAC、触摸传感器、温度传感器
• 40 MHz 集成晶振
• 4 MB SPI flash
• 工作电压/供电电压：3.0 ~ 3.6 V
• 建议工作温度范围：–40 ~ 85 °C
• 封装尺寸：见表 1

认证

• 环保认证：RoHS/REACH

测试

• HTOL/HTSL/uHAST/TCT/ESD

管脚定义

管脚布局

注意
管脚布局图显示了模组上管脚的大致位置。具体布局请参考 #模组尺寸。

管脚描述

模组共有 65 个管脚，具体描述参见下表

管脚定义

名称	序号	类型	功能
GND	1, 2, 30, 42, 43, 46-65	P	接地
3V3	3	P	供电
IO0	4	I/O/T	RTC_GPIO0, GPIO0
IO1	5	I/O/T	RTC_GPIO1, GPIO1, TOUCH1, ADC1_CH0
IO2	6	I/O/T	RTC_GPIO2, GPIO2, TOUCH2, ADC1_CH1
IO3	7	I/O/T	RTC_GPIO3, GPIO3, TOUCH3, ADC1_CH2
IO4	8	I/O/T	RTC_GPIO4, GPIO4, TOUCH4, ADC1_CH3
IO5	9	I/O/T	RTC_GPIO5, GPIO5, TOUCH5, ADC1_CH4
IO6	10	I/O/T	RTC_GPIO6, GPIO6, TOUCH6, ADC1_CH5
IO7	11	I/O/T	RTC_GPIO7, GPIO7, TOUCH7, ADC1_CH6
IO8	12	I/O/T	RTC_GPIO8, GPIO8, TOUCH8, ADC1_CH7
IO9	13	I/O/T	RTC_GPIO9, GPIO9, TOUCH9, ADC1_CH8, FSPIHD
IO10	14	I/O/T	RTC_GPIO10, GPIO10, TOUCH10, ADC1_CH9, FSPICS0, FSPIIO4
IO11	15	I/O/T	RTC_GPIO11, GPIO11, TOUCH11, ADC2_CH0, FSPID, FSPIIO5
IO12	16	I/O/T	RTC_GPIO12, GPIO12, TOUCH12, ADC2_CH1, FSPICLK, FSPIIO6
IO13	17	I/O/T	RTC_GPIO13, GPIO13, TOUCH13, ADC2_CH2, FSPIQ, FSPIIO7
IO14	18	I/O/T	RTC_GPIO14, GPIO14, TOUCH14, ADC2_CH3, FSPIWP, FSPIDQS
IO15	19	I/O/T	RTC_GPIO15, GPIO15, U0RTS, ADC2_CH4, XTAL_32K_P
IO16	20	I/O/T	RTC_GPIO16, GPIO16, U0CTS, ADC2_CH5, XTAL_32K_N
IO17	21	I/O/T	RTC_GPIO17, GPIO17, U1TXD, ADC2_CH6, DAC_1
IO18	22	I/O/T	RTC_GPIO18, GPIO18, U1RXD, ADC2_CH7, DAC_2, CLK_OUT3
IO19	23	I/O/T	RTC_GPIO19, GPIO19, U1RTS, ADC2_CH8, CLK_OUT2, USB_DIO20 24 I/O/T RTC_GPIO20, GPIO20, U1CTS, ADC2_CH9, CLK_OUT1, USB_D+
IO21	25	I/O/T	RTC_GPIO21, GPIO21
IO26	26	I/O/T	SPICS1, GPIO26
NC	27	-	空管脚
IO33	28	I/O/T	SPIIO4, GPIO33, FSPIHD
IO34	29	I/O/T	SPIIO5, GPIO34, FSPICS0
IO35	31	I/O/T	SPIIO6, GPIO35, FSPID
IO36	32	I/O/T	SPIIO7, GPIO36, FSPICLK
IO37	33	I/O/T	SPIDQS, GPIO37, FSPIQ
IO38	34	I/O/T	GPIO38, FSPIWP
IO39	35	I/O/T	MTCK, GPIO39, CLK_OUT3
IO40	36	I/O/T	MTDO, GPIO40, CLK_OUT2
IO41	37	I/O/T	MTDI, GPIO41, CLK_OUT1
IO42	38	I/O/T	MTMS, GPIO42
TXD0	39	I/O/T	U0TXD, GPIO43, CLK_OUT1
RXD0	40	I/O/T	U0RXD, GPIO44, CLK_OUT2
IO45	41	I/O/T	GPIO45
IO46	44	I	GPIO46
EN	45	I	高电平：芯片使能； 低电平：芯片关闭； 注意不能让 EN 管脚浮空。

注意
IO18 在模组上通过 10 kΩ 电阻上拉到 VDD33。详细请参考 #原理图。 外设管脚分配请参考 《ESP32-S2 系列芯片技术规格书》。

Strapping 管脚

ESP32-S2FH4 共有 3 个 Strapping 管脚：GPIO0、GPIO45、GPIO46。ESP32-S2FH4 的 Strapping 管脚与模组管脚对应关系如下，可参考 #原理图：

• GPIO0 = IO0
• GPIO45 = IO45
• GPIO46 = IO46

软件可以读取寄存器“GPIO_STRAPPING”中这几个管脚 strapping 的值。

在芯片的系统复位（上电复位、RTC 看门狗复位、欠压复位、模拟超级看门狗 (analog super watchdog) 复位、晶振时钟毛刺检测复位）过程中，Strapping 管脚对自己管脚上的电平采样并存储到锁存器中，锁存值为“0”或“1”，并一直保持到芯片掉电或关闭。

IO0, IO45, IO46 默认连接内部上拉/下拉。如果这些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/下拉将决定这几个管脚输入电平的默认值。

为改变 Strapping 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-S2FH4 上电复位时的 Strapping 管脚电平。

复位放开后，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下表。

Strapping 管脚

VDD_SPI 电压 ¹
管脚	默认	3.3 V	1.8 V
IO45 ³	下拉	0	1
系统启动模式 ²
管脚	默认	SPI 启动模式	下载启动模式
IO0	上拉	1	0
IO46	下拉	无关项	0
系统启动过程中，控制 ROM Code 打印 ⁴ ⁵
管脚	默认	正常打印	上电不打印
IO46	下拉	详见第 5 条说明	详见第 5 条说明

注意
固件可以通过配置寄存器，在启动后改变“VDD_SPI 电压”的设定。 GPIO 46 = 1 且 GPIO0 = 0 不可使用。 由于模组的 flash 的工作电压默认为 3.3 V（VDD_SPI 输出），所以模组内部 IO45 的上拉电阻 R1 默认不上件。同时，请注意在使用 IO45 时确保模组上电时外部电路不会将 IO45 拉高。 ROM Code 上电打印默认通过 TXD0 管脚，可以由 eFuse 位控制切换到 DAC_1 (IO17) 管脚。 eFuse 的 UART_PRINT_CONTROL 为 0 时，上电正常打印，不受 IO46 控制。 1 时，IO46 为 0：上电正常打印；IO46 为 1：上电不打印。 2 时，IO46 为 0：上电不打印；IO46 为 1：上电正常打印。 3 时，上电不打印，不受 IO46 控制。

原理图

原理图 模组内部元件的电路图。

外围设计原理图

模组与外围器件（如电源、天线、复位按钮、JTAG 接口、UART 接口等）连接的应用电路图。

模组外围设计原理图

注意
EPAD 可以不焊接到底板，但是焊接到底板的 GND 可以获得更好的散热特性。 为确保芯片上电时的供电正常，EN 管脚处需要增加 RC 延迟电路。RC 通常建议为 R = 10 kΩ，C = 0.1 µF，但具体数值仍需根据模组电源的上电时序和芯片的上电复位时序进行调整。芯片的上电复位时序图可参考 《ESP32-S2 系列芯片技术规格书》中电源管理章节。

MAC 地址和 eFuse

芯片 eFuse 已烧写 48 位 mac_address，芯片工作在 station 或 AP 模式时，实际使用的 MAC 地址与 mac_address 的对应关系如下：

• Station mode: mac_address
• AP mode: mac_address + 1

eFuse 中有 7 个 block 可供用户使用，每个 block 大小为 256 位，有独立的 write/read disable 控制，其中 6 个可用于存放加密 key 或用户数据，1 个仅用于存放用户数据。

学习资源

必读资料

访问以下链接可下载有关 ESP32-S2 的文档资料。

• 《ESP32-S2 技术规格书》

本文档为用户提供 ESP32-S2 硬件技术规格简介，包括概述、管脚定义、功能描述、外设接口、电气特性等。

• 《ESP-IDF 编程指南》

ESP32-S2 相关开发文档的汇总平台，包含硬件手册，软件 API 介绍等。

• 《ESP32-S2 技术参考手册》