Razumijevanje razlika ESP32 i ESP32-S3 tehnička i analiza performansi
2024-05-09 21883

U polju koje se brzo razvija Internet stvari, izbor mikrokontrolera određuje uspjeh projekta.Razvojni odbori ESP32 i ESP32-S3 dva su reprezentativna mikrokontrolera na tržištu.Poznati su po snažnoj procesnoj snazi ​​i raznolikim mrežnim mogućnostima, dizajnirane kako bi zadovoljile potrebe različitih IoT aplikacija.Svrha ovog članka je udubiti u tehničke specifikacije, arhitekturu procesora i usporedbu performansi ova dva razvojna odbora, kao i njihove razlike i prednosti u praktičnim primjenama.Uspoređujući ključne tehničke karakteristike ESP32 i ESP32-S3 detaljno, možemo bolje razumjeti njihove tehničke prednosti i primjenjive scenarije i pružiti referencu za odabir odgovarajućeg razvojnog odbora.

Razvojna ploča ESP32 S3 koristi dvostruki dvostruki učinak Xtensa LX7 mikrokontroller koji radi na 240MHz.Ova velika brzina omogućuje brzu obradu i uklanja kašnjenja u programima sastavljanja i učitavanja, povećavajući na taj način produktivnost programera.Dok su koristili ploču, programeri su primijetili da je program od samog početka bio glatko i učinkovito.

Odbor sadrži 512 KB internog SRAM -a, što je dovoljno za obradu složenih programa i upravljanje privremenim podacima bez rizika od preljeva memorije.Također nudi tehnologiju Wi-Fi i Bluetooth 5 (LE) od 2,4 GHz i kompatibilan je s mrežama 802.11 b/g/n, poboljšavajući njegovu sposobnost da se neprimjetno poveže s Internetom i drugim uređajima.Ove veze nisu samo stabilne, već i brze, podržavaju učinkovit prijenos podataka i interoperabilnost uređaja.

Kako bi zadovoljili potrebe za pohranom, ESP32 S3 podržava osam kanala brzih SPI Flash-a i PSRAM-a, olakšavajući brzu obradu podataka i pogodno za aplikacije koje zahtijevaju visoku propusnost podataka.Uz to, ima 45 programabilnih GPIO pinova, pružajući svestranost za povezivanje različitih senzora i perifernih uređaja za kućnu i industrijsku upotrebu.

Pokrenut 2016. godine, razvojni odbor ESP32 koristi mikroarhitekturu Tensilica Xtensa LX6 i optimiziran je za IoT aplikacije.Ima dvojezgreni procesor sposoban za više zadataka, povećavajući na taj način učinkovitost.Korisnici imaju koristi od toga da mogu istovremeno obavljati zadatke kao što su prikupljanje podataka i mrežna komunikacija bez utjecaja na reaktivnost sustava.

Podrška ploče za Bluetooth i Wi-Fi osigurava pouzdan rad u različitim bežičnim uvjetima.To je posebno važno za IoT uređaje koji trebaju dugoročno održavati stabilan rad.Korisnici često primjećuju da uređaj održava stabilnu vezu čak i u područjima s teškim bežičnim prometom, podvlačeći njegovu prikladnost za trajnu, dugoročnu upotrebu.

ESP32 serija sadrži vrhunsku arhitekturu procesora s Tensilica Xtensa LX6 i LX7 mikroprocesorima.Ovi se procesori mogu pokrenuti kao dvojezgreni ili jednojezgreni, ovisno o potrebama aplikacije, omogućujući programerima da prilagode performanse i potrošnju energije sustava.Za aplikacije koje zahtijevaju moćne računalne mogućnosti, opcija dvojezgrena je idealna i može učinkovito poboljšati mogućnosti obrade.S druge strane, jednojezgrene konfiguracije prikladnije su za zadatke koji imaju koristi od veće energetske učinkovitosti, pružajući ravnotežu između performansi i potrošnje energije.

ESP32 uključuje dva namjenska ultra-niska snaga (ULP) koprocesora: ULP-RISC-V i ULP-FSM, obje dizajnirane za smanjenje potrošnje energije tijekom obavljanja specijaliziranih zadataka.

ULP-RISC-V koprocesor: Ovaj koprocesor dizajniran je za obavljanje jednostavnih, kontinuiranih pozadinskih zadataka kao što su brojanje koraka ili nadzor okoliša.Omogućuje glavnom procesoru da uđe u duboki način mirovanja, što rezultira značajnim uštedama energije.Na primjer, tijekom razdoblja neaktivnosti, ULP-RISC-V može autonomno podnijeti rutinske zadatke praćenja, poput praćenja zdravstvenih metrika, što pomaže u smanjenju radnog opterećenja na glavnom procesoru i poboljšava energetsku učinkovitost.Podržava set uputa RV32IMC i opremljen je s 32 registra opće namjene, pogodan za učinkovito upravljanje malim podatkovnim operacijama.

ULP-FSM koprocesor: Za razliku od ULP-RISC-V, ULP-FSM koprocesor prilagođen je zadacima temeljenim na državama, prvenstveno praćenje i obradu podataka o senzoru u stvarnom vremenu.Koristi logiku strojeva fiksnog stanja za učinkovitiju upotrebu energije, što je idealno za aplikacije koje zahtijevaju kontinuirano nadzor s minimalnom potrošnjom energije.Na primjer, u Smart Home sustavima ULP-FSM kontinuirano prati promjene u okolišu, poput temperature ili razine svjetlosti, bez značajnog povećanja potrošnje energije.

ESP32 pokreće procesor Xtensa LX6 i može se konfigurirati kao dvojezgreni ili jednojezgreni 32-bitni sustav.Poznat po svojoj pouzdanosti i učinkovitosti, LX6 se ističe u standardnim IoT aplikacijama kao što su nadzor okoliša i pametna kontrola kuće, obavljajući ove zadatke s zanemarivom kašnjenjem.

Za usporedbu, ESP32-S3 ima napredniji dvojezgreni 32-bitni LX7 procesor koji nudi poboljšane mogućnosti performansi.LX7 procesor posebno je učinkovit u zahtjevnim okruženjima koja zahtijevaju brzi odgovor, poput audio i video obrade u stvarnom vremenu ili interaktivnog igranja.Njegova izuzetna sposobnost upravljanja složenim zadacima i istodobnim operacijama čini je idealnim za vrhunske aplikacije, uključujući naprednu obradu slika i složenu analizu podataka.

ESP32-S3 ima 512 KB SRAM-a, što je nešto manje od 520 KB ESP32.Iako su razlike male, poboljšanja u upravljanju memorijom ESP32-S3 omogućuju mu da odgovara ESP32 u performansama.Korisnici obično ne doživljavaju uočljivo zaostajanje, a rad ostaje gladak čak i u različitim uvjetima upotrebe.

Snaga obrade oba procesora mjeri se pomoću referentne vrijednosti Coremarka, koja ocjenjuje performanse uređaja pod opterećenjem.Benchmark testovi pokazuju da ESP32-S3 djeluje bolje od ESP32 u višejezgrenim postavkama.Ovo poboljšanje performansi uglavnom je posljedica učinkovitijih staza za obradu LX7 i optimiziranog skupa uputa, koji zajedno poboljšavaju njegovu sposobnost upravljanja računalnim zadacima s visokim opterećenjem.Na primjer, kada programeri rade na naprednoj obradi slika ili izvršavanju složenih algoritama, prednosti ESP32-S3 postaju očite, omogućujući brzu obradu i značajno smanjeno vrijeme dovršetka zadatka.

ESP32 i ESP32-S3 pokazuju napredak u verzijama i performansama Bluetooth tehnologije.ESP32 dolazi s Bluetooth 4.2, pružajući snažnu platformu za Bluetooth povezivanje niske snage i učinkovit prijenos podataka.Ova je verzija učinkovita za svakodnevne zadatke i optimizirana za energetsku učinkovitost, pogodnu za kontinuirano pokretanje IoT uređaja.

Suprotno tome, ESP32-S3 sadrži Bluetooth 5.0 tehnologiju koja nudi značajna poboljšanja u odnosu na svog prethodnika.Bluetooth 5.0 proširuje potencijalni maksimalni raspon prijenosa na 240 metara, četiri puta veća od Bluetooth 4,2, i povećava brzinu prijenosa podataka na 2 Mbps.Kada koriste ESP32, korisnici mogu doživjeti pouzdan i energetski učinkovit prijenos, idealan za kontinuirane IoT operacije.Nadogradnjom na ESP32-S3 korisnici će imati koristi od znatno duljih udaljenosti prijenosa i bržih brzina, održavajući stabilnu komunikaciju čak i u okruženjima s fizičkim barijerama ili proširenim rasponom.

Bluetooth 5.0 tehnologija ESP32-S3 ne samo da proširuje raspon i brzinu prijenosa, već i poboljšava mogućnosti emitiranja poruka.Ova poboljšanja podržavaju šire i složenije mreže IoT uređaja, što olakšava učinkovitiju komunikaciju s podacima.U stvarnim scenarijima, kao što je u Smart Home Systems, ESP32-S3 podržava robusnije veze s uređajima, smanjujući potrebu za čestim uparivanjem ili ponovnim povezivanjem uređaja.

Mogućnosti Bluetooth 5.0 posebno su korisne u raznim IoT aplikacijama, od pametnih domova do sustava praćenja zdravlja do upravljanja urbanom infrastrukturom.Njegov dugi raspon i mala potrošnja energije omogućuju uređajima da pouzdano komuniciraju na duljim udaljenostima i rjeđe naplaćuju, osiguravajući neprekidno djelovanje.Na primjer, u urbanom praćenju okoliša, ESP32-S3 pouzdano prenosi podatke između širokog raspona senzora i središnjih sustava, promičući dosljedan, stabilan nadzor okoliša.

Nudeći 2,4 GHz 802.11 b/g/n Wi-Fi povezanost, ESP32 se izvrsno snalazi u upravljanju bežičnim umrežavanjem potreba domova i malih ureda.To uključuje aktivnosti kao što su slanje e -pošte, surfanje internetom i jednostavna razmjena podataka.Korisnicima je općenito lako i brzo postavljanje i povezivanje njihovih uređaja s ovom mrežom.Wi-Fi ima široku pokrivenost i visoku stabilnost, podržava istodobnu upotrebu više uređaja bez degradacije performansi i osigurava glatke i neprekidne internetske aktivnosti.

ESP32-S3 nadalje podržava napredni standard HT20/40 Wi-Fi, koji ne samo da nastavlja osigurati frekvenciju 2,4 GHz, već također povećava maksimalnu brzinu prijenosa podataka na 150 Mbps.Ovo poboljšanje čini ESP32-S3 idealnim za intenzivnije potrebe za umrežavanjem, poput strujanja HD videozapisa ili rukovanja velikim prijenosom datoteka.

Povećana širina pojasa i brzina ESP32-S3 postaju očite kada je mreža pod velikom uporabom.Na primjer, prilikom strujanja HD videozapisa ili prijenosa velikih datoteka, uređaj može učinkovito upravljati tim zadacima s minimalnim punjenjem.Ova se sposobnost pokazala neprocjenjivim u pametnim kućnim okruženjima, gdje brojni uređaji poput sigurnosnih kamera, pametnih televizora i rasvjetnih sustava djeluju istovremeno i zahtijevaju stalno povezanost u stvarnom vremenu.

Uz to, poboljšana Wi-Fi čvrstoća ESP32-S3 osigurava pouzdane veze u većim okruženjima, poput prostranih uredskih prostora ili industrijskih primjena.Može održavati stabilnu vezu na većim udaljenostima i kroz više fizičkih prepreka poput zidova.Ova pouzdanost pomaže u postizanju dosljednog i neprekidnog prijenosa podataka preko mreže u okruženjima u kojima je gustoća uređaja visoka ili uređaji često zahtijevaju pristup mreži.

ESP32 dolazi s raznim opcijama sučelja, što ga čini vrlo prilagodljivim raznim aplikacijama.Ima 34 GPIO (ulaz/izlaz opće namjene), dva UART (univerzalna asinhrona prijemnika-transmiter) i dva SPI (serijsko periferno sučelje).Ova je konfiguracija idealna za projekte koji uključuju povezivanje različitih senzora ili uređaja.U praktičnoj upotrebi, to omogućuje korisnicima da lako upravljaju zadacima u složenim postavkama, kao što su kućni sustavi automatizacije ili malih industrijskih kontrola.Ova sučelja olakšavaju integraciju i glatko djelovanje više komponenti, povećavajući na taj način funkcionalnost u različitim okruženjima.

Na primjer, prilikom izrade sustava za nadzor okoliša, GPIO igle ESP32 mogu se istovremeno povezati s različitim senzorima (otkrivanje plina, temperatura i vlaga), dok UART priključak olakšava prijenos i obradu podataka u stvarnom vremenu s drugim upravljačkim modulima ili računalima.

Unatoč tome što ima manje GPIO igle (ukupno 26) i ograničenu dostupnost UART i SPI priključka u usporedbi s ESP32, ESP32-S3 nadoknađuje izvrsnim perifernim poboljšanjima.Značajno je da uključuje napredniji analogno-digitalni pretvarač (ADC) koji značajno povećava svoje performanse u aplikacijama koje zahtijevaju preciznu analognu obradu signala.To je posebno korisno za zadatke kao što su audio obrada ili složeno praćenje okoliša, gdje točnost pretvorbe signala poboljšava kvalitetu izlaza.

Na primjer, u visokokvalitetnim projektima za obradu zvuka, sofisticirani ADC ESP32-S3 pruža preciznije mogućnosti hvatanja i obrade audio signala.To rezultira jasnijim i detaljnijim zvučnim izlazom od standardne opreme.Stoga je ESP32-S3 idealan za scenarije koji zahtijevaju izvršavanje visokog preciznog zadatka, kao što su profesionalni audio sustavi, oprema za precizno mjerenje ili precizno znanstveno istraživački instrumenti.

U usporedbi s ESP32, ESP32-S3 ima značajna poboljšanja u bežičnoj komunikaciji, posebno integraciju Bluetooth 5.0.Ova nova verzija Bluetooth -a nudi širi raspon komunikacije i udvostručuje brzinu prijenosa podataka u odnosu na Bluetooth 4.2 ESP32, istovremeno poboljšavajući sposobnost upravljanja višestrukim simultanim vezama.Ove značajke omogućavaju ESP32-S3 da učinkovito obrađuje više mreža uređaja, kao što je u postavljanju pametnih kuća, gdje osigurava stabilne i brze veze s različitim uređajima kao što su svjetla, senzori i kamere raspoređene na različitim mjestima širom kuće.Korisnici su primijetili značajna poboljšanja u vremenu odgovora i gotovo trenutna ažuriranja podataka, što je rezultiralo glatkijim cjelokupnim iskustvom sustava.

U smislu Wi-Fi-ja, ESP32-S3 podržava standard HT20/40, sa brzinama do 150 Mbps na pojasu od 2,4 GHz.Ova je značajka presudna za aplikacije koje zahtijevaju brzi prijenos podataka i veliku obradu podataka, poput strujanja videozapisa visoke razlučivosti ili učinkovitog prijenosa velikih datoteka.

Iako ESP32-S3 nudi manje GPIO igle od ESP32, nadoknađuje napredne periferne značajke.Značajna nadogradnja je njegov analogno-digitalni pretvarač (ADC), koji sada nudi veću točnost i bržu brzinu obrade podataka.Ovo poboljšanje čini ESP32-S3 posebno vrijednim u aplikacijama koje zahtijevaju precizna mjerenja i brzo vrijeme odziva, kao što su sustavi praćenja okoliša ili složeni zadaci za obradu zvuka.

Na primjer, u audio projektima, nadograđeni ADC ESP32-S3 može uhvatiti i obraditi zvučne signale s većom vjernošću, što rezultira jasnijim i detaljnijim zvučnim izlazom, povećavajući na taj način korisnikovo iskustvo slušanja.

Sigurnost je još jedno područje u kojem se ESP32-S3 značajno poboljšao.Podržava digitalne potpise i koristi AES-XTS enkripciju za flash memoriju kako bi se spriječilo diranje podataka i neovlašteni pristup.Ova sigurnosna poboljšanja kritična su za aplikacije sa strogim sigurnosnim zahtjevima, poput sustava obrade plaćanja ili pametnih kućnih uređaja koji upravljaju osjetljivim osobnim podacima.Ove sigurnosne mjere osiguravaju da je sustav plaćanja koji vodi ESP32-S3 vrlo siguran, učinkovito sprječavajući neovlašteni pristup i curenje podataka, povećavajući na taj način povjerenje i sigurnost korisnika i pružatelja usluga.

ESP32 je poznat po svojim moćnim performansama i svestranosti, pogotovo jer podržava dvopojasni Wi-Fi u opsezima od 2,4 GHz i 5 GHz.Ova je značajka prikladna za aplikacije koje zahtijevaju brze i pouzdane mrežne veze, poput streaminga videozapisa ili upravljanja velikim količinama podataka.Iako njegova Bluetooth 4.2 tehnologija nije tako napredna kao Bluetooth 5.0 ESP32-S3, ona i dalje ispunjava zahtjeve većine tradicionalnih Bluetooth aplikacija.

Dvo-opsežni Wi-Fi ESP32 vrlo je učinkovit u okruženjima sklonim zagušenjima Wi-Fi-ja ili u scenarijima u kojima uređaji zahtijevaju česte razmjene podataka (kao što su pametni kućni sustavi ili poslovna automatizacija).Odabir opsega od 5 GHz posebno je korisno u tim postavkama jer smanjuje smetnje i pruža brže mogućnosti prijenosa podataka.Na primjer, u poslovnom okruženju, korištenje opsega od 5 GHz može značajno povećati brzinu obrade podataka i reaktivnost mreže, povećavajući na taj način učinkovitost i pouzdanost sustava.

Suprotno tome, ESP32-S3 je prilagođen aplikacijama koje naglašavaju malu potrošnju energije i naprednu Bluetooth funkcionalnost.Njegove Wi-Fi mogućnosti ograničene su na opseg od 2,4 GHz, što je dovoljna za većinu potreba za koje ne zahtijeva propusnost podataka velike brzine od 5 GHz.Bluetooth 5.0 tehnologija ESP32-S3 nudi duži raspon komunikacije i veće brzine podataka, što ga čini idealnim za potrošačku elektroniku, posebno pametne nosive uređaje i uređaje za praćenje zdravlja koji imaju koristi od proširenog raspona i male učinkovitosti energije.

Mala potrošnja energije ESP32-S3 važna je prednost prilikom dizajniranja nosive tehnologije, omogućavajući uređajima da duže trče između naboja.To je posebno vrijedno za korisnike koji se oslanjaju na stalno praćenje zdravlja ili koji preferiraju minimalno punjenje uređaja.Na primjer, u nosivim uređajima kao što su pametni satovi ili fitness trackers, ESP32-S3 osigurava da uređaj radi tijekom dana bez brige o trajanju baterije, pružajući kontinuirano praćenje zdravlja i analizu podataka.

ESP32 i ESP32-S3 imaju svoje jedinstvene značajke i prednosti, pogodne za različite tehničke zahtjeve i okruženje za primjenu.ESP32, sa svojim stabilnim performansama i zrelom tehničkom podrškom, prikladan je za složene primjene koje zahtijevaju visoku procesuirajuću snagu i dvopojasni Wi-Fi;Iako je ESP32-S3, sa naprednom Bluetooth 5.0 tehnologijom i poboljšanim sigurnosnim značajkama, prikladniji za provođenje male potrošnje energije, novih projekata s visokom potrošnjom podataka i visokom sigurnošću podataka.Odabir pravog razvoja ne samo da može poboljšati učinkovitost provedbe projekata, već i osigurati dugoročnu tehničku podršku i održivi razvoj.Stoga je razumijevanje i procjena ključnih značajki ovih mikrokontrolera važan preduvjet za bilo kojeg tehničara i posla koji rade u IoT prostoru.

Serija ESP32 sastoji se od više modela, svaki dizajniran na temelju specifičnih zahtjeva za aplikaciju, poput potrošnje energije, mogućnosti obrade i I/O priključaka.Glavni modeli uključuju ESP32, ESP32-S2, ESP32-S3 i ESP32-C3.Svaki model ima svoje jedinstvene značajke, s tim da se ESP32-S2 fokusira na niže troškove, a ESP32-S3 nude veće mogućnosti obrade slike.

Da, ESP32-S3 podržava razvojno okruženje Arduino.ESP32 možete programirati instaliranjem upravitelja odbora u Arduino IDE.To čini ESP32-S3 idealnim za programere koji trebaju koristiti Arduino softver i knjižnice.

Portovi ESP32-S3 GPIO (ulaz i izlaz opće namjene) ne podržavaju napon 5V.Dizajnirani su tako da sigurno izdrže samo ulazne napone do 3,3V.Ako trebate spojiti ESP32-S3 na uređaj na 5V logičkoj razini, morat ćete koristiti pretvarač na razini logike kako biste izbjegli oštećenje uređaja.

Odabir "najboljeg" ESP32 modula ovisi o vašim specifičnim potrebama.Na primjer, ako vam trebaju visoke performanse i više I/O priključaka, ESP32 ili ESP32-S3 bio bi bolji izbor.Ako vaša aplikacija zahtijeva malu potrošnju energije i isplativost, tada bi ESP32-S2 ili ESP32-C3 mogao biti prikladniji.Procjena potreba za projektom, kao što su vrsta veze, potrebna memorija, računalna snaga i proračun, važni su čimbenici u odabiru pravog modela.