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ESP32技术详览:内部架构与功能模块详解
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更新于2023-03-16
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ESP32技术参考手册是一份由Espressif Systems编撰的详尽指南,专为使用ESP32芯片的应用开发工程师设计。该手册于2016年8月首次发布,自那时起持续更新,反映了ESP32芯片的最新特性和发展。手册涵盖了ESP32的各个方面,如芯片内部架构、功能模块的详细介绍、寄存器配置、管脚描述、电气特性和封装信息等。 手册的重点在于帮助开发者深入了解ESP32的功能,如I2C控制器、PID/MPU/MMU控制器、SPI、UART、I2S、SD/MMC主机控制器、GPIO交换矩阵、超低功耗协处理器、电机控制脉宽调制器(MCPWM)、SDIO从机、Flash加密与解密、音频PLL、GPIO配置、低功耗管理等。每个章节不仅介绍了功能原理,还包含了相应的寄存器详细描述,以及可能的中断机制和通信格式。 随着每个版本的更新,手册会新增或优化特定部分,以适应不断演进的硬件和软件环境。例如,V1.9版新增了电机控制脉宽调制器和更新了GPIO配置寄存器,V2.0则引入了SDIO从机支持,而V2.3则涉及了Flash加密与解密等安全特性。 通过阅读这份技术参考手册,开发人员可以全面掌握ESP32芯片的操作,进行高效、精准的硬件配置和软件编程,确保应用的稳定性和性能。同时,手册还引导用户了解如何利用ESP32的各种功能来构建物联网(IoT)设备、嵌入式系统和其他创新项目。ESP32技术参考手册是开发工作中的重要参考资料,对提升ESP32平台项目的成功率具有重要意义。
资源详情
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67 AES 文本字节序 418
68 AES-128 密钥字节序 419
69 AES-192 密钥字节序 419
70 AES-256 密钥字节序 419
76 片上存储器的 MPU 和 MMU 结构 444
77 管理 RTC FAST Memory 的 MPU 444
78 管理 RTC SLOW Memory 的 MPU 445
79 管理片上 SRAM 0 和 SRAM2 剩余 128 KB 的 MMU 页模式 446
80 SRAM0 MMU 页边界地址 446
81 SRAM2 MMU 页边界地址 447
82 DPORT_DMMU_TABLEn_REG 和 DPORT_IMMU_TABLEn_REG 448
83 针对 DMA 的 MPU 设置 449
84 片外存储器的虚地址 450
85 PRO_CPU 的 MMU 配置项号 451
86 APP_CPU 的 MMU 配置项号 451
87 PRO_CPU 的 MMU 配置项号(特殊模式) 451
88 APP_CPU 的 MMU 配置项号(特殊模式) 451
89 片外 SRAM 的虚拟地址模式 453
90 片外 SRAM 的虚地址(正常模式) 453
91 片外 SRAM 的虚地址(低-高模式) 453
92 片外 SRAM 的虚地址(偶-奇模式) 454
93 片外 RAM 的 MMU 配置项号 454
94 管理外设的 MPU 455
95 DPORT_AHBLITE_MPU_TABLE_X_REG 456
96 中断向量入口地址 458
97 PIDCTRL_LEVEL_REG 458
98 PIDCTRL_FROM_n_REG 459
100 ESP32 电容式触摸传感器的管脚 468
101 SAR ADC 的信号输入 472
102 ESP32 的 SAR ADC 控制器 472
103 样式表寄存器的字段信息 474
104 I 型 DMA 数据格式 475
105 II 型 DMA 数据格式 475
108 对寄存器数值的 ALU 运算 500
109 对指令立即值的 ALU 运算 501
110 对阶段计数器寄存器的 ALU 运算 501
111 ADC 指令的输入信号 506
114 RTC 电源域 527
115 唤醒源 530
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/10140996/bg11.jpg)
插图
1 系统结构 21
2 地址映射结构 21
3 中断矩阵结构图 28
4 系统复位 33
5 系统时钟 34
6 IO_MUX、RTC IO_MUX 和 GPIO 交换矩阵结构框图 39
7 通过 IO_MUX、GPIO 交换矩阵的外设输入 40
8 通过 GPIO 交换矩阵输出信号 41
9 ESP32 I/O Pad 供电源 44
10 DMA 引擎的架构 107
11 链表结构图 108
12 UDMA 模式数据传输 109
13 SPI DMA 109
14 SPI 系统框图 111
15 SPI 主机和从机全双工通信 112
16 SPI 数据缓存 114
17 并行 QSPI 接口 116
18 并行 QSPI 接口的通信模式 117
19 SDIO Slave 功能块图 141
20 SDIO 总线上数据传输 142
21 CMD53 内容 142
22 SDIO Slave DMA 链表结构 143
23 链表串 143
24 Slave 向 Host 发送包的流程 144
25 Slave 从 Host 接收包的流程 145
26 Slave CPU 挂载 buffer 的流程 146
27 采样时序图 146
28 输出时序图 146
29 SD/MMC 外设连接的拓扑结构 169
30 SD/MMC 外部接口信号 170
31 SD/MMC 基本架构 170
32 命令通路状态机 172
33 数据传输状态机 172
34 数据接收状态机 173
35 链表环结构 175
36 链表结构 175
37 时钟相位选择 178
38 I2C Master 基本架构 199
39 I2C Slave 基本架构 199
40 I2C 时序图 200
41 I2C 命令寄存器结构 200
42 I2C Master 写 7-bit 地址 Slave 201
43 I2C Master
写
10-bit
地址
Slave 202
44 I2C Master 写 7-bit 地址 Slave 的 M 地址 RAM 203
45 I2C Master 分段写 7-bit 地址 Slave 203
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/10140996/bg12.jpg)
46 I2C Master 读 7-bit 地址 Slave 204
47 I2C Master 读 10-bit 地址 Slave 204
48 I2C Master 从 7-bit 地址 Slave 的 M 地址读取 N 个数据 205
49 I2C Master 分段读 7-bit 地址 Slave 205
50 I2S 系统框图 218
51 I2S 时钟 220
52 Philips 标准 221
53 MSB 对齐标准 221
54 PCM 标准 221
55 发送 FIFO 数据模式 222
56 第一阶段接收数据 224
57 接收数据写入 FIFO 模式 224
58 PDM 发送模块 225
59 PDM 发送信号 226
60 PDM 接收信号 227
61 PDM 接收模块 227
62 LCD 主机发送模式 228
63 LCD 主机发送数据帧格式 1 228
64 LCD 主机发送数据帧格式 2 228
65 Camera 从机接收模式 228
66 I2S 的 ADC 接口 229
67 I2S 的 DAC 接口 229
68 I2S DAC 接口数据输入 229
69 UART 基本架构图 250
70 UART 共享 RAM 图 251
71 UART 数据帧结构 252
72 AT_CMD 字符格式 252
73 硬件流控图 253
74 LED_PWM 架构 283
75 LED_PWM 高速通道框图 283
76 LED_PWM 输出信号图 284
77 渐变占空比输出信号图 284
78 RMT 架构 297
79 数据结构 298
80 MCPWM 外设概览 306
81 预分频器模块 308
82 定时器模块 308
83 操作器模块 309
84 故障检测模块 311
85 捕获模块 311
86 递增计数模式波形 312
87 递减计数模式波形 312
88 递增递减循环模式波形,同步事件后递减 313
89 递增递减循环模式波形,同步事件后递增 313
90 递增模式中生成的 UTEP 和 UTEZ 314
91 递减模式中生成的 UTEP 和 UTEZ 314
92 递增模式中生成的 UTEP 和 UTEZ 315
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/10140996/bg13.jpg)
93 PWM 操作器的子模块 316
94 递增模式下的对称波形 319
95 递增计数模式,单边不对称波形,PWMxA 和 PWMxB 独立调制–高电平 320
96 递增计数模式,脉冲位置不对称波形,PWMxA 独立调制 321
97 递增递减循环计数模式,双沿对称波形,在 PWMxA 和 PWMxB 上独立调制–高电平有效 322
98 递增递减循环计数模式,双沿对称波形,在 PWMxA 和 PWMxB 上独立调制–互补 323
99 NCI 在 PWMxA 输出上软件强制事件示例 324
100 CNTU 在 PWMxB 输出上软件强制事件示例 325
101 死区模块的开关拓扑 327
102 高电平有效互补 (AHC) 死区波形 328
103 低电平有效互补 (ALC) 死区波形 328
104 高电平有效 (AH) 死区波形 329
105 低电平有效 (AL) 死区波形 329
106 PWM 载波操作的波形示例 330
107 载波模块的第一个脉冲和之后持续的脉冲示例 331
108 PWM 载波模块中持续脉冲的 7 种占空比设置 332
109 PULSE_CNT 单元基本架构图 379
110 PULSE_CNT 递增计数图 381
111 PULSE_CNT 递减计数图 381
112 Flash 加解密模块架构 439
113 MMU 访问示例 445
114 中断嵌套 460
115 触摸传感器 467
116 触摸传感器的内部结构 468
117 触摸传感器的工作流程 469
118 FSM 的内部结构 470
119 SAR ADC 的概况 470
120 SAR ADC 的功能概况 471
121 RTC SAR ADC 的功能概况 473
122 DIG SAR ADC 控制器的概况 474
123 低噪放大器的主要结构 476
124 低噪放大器的工作流程 476
125 霍尔传感器的结构 477
126 温度传感器的工作流程 478
127 DAC 的功能概况 479
128 余弦波形生成器的工作流程 480
129 ULP 协处理器基本架构 498
130 ULP 协处理器的指令格式 499
131 指令类型 - 对寄存器数值的 ALU 运算 500
132 指令类型 - 对指令立即值的 ALU 运算 500
133 指令类型 - 对阶段计数器寄存器的 ALU 运算 501
134 指令类型 - ST 502
135 指令类型 - LD 502
136 指令类型 - JUMP 503
137 指令类型 - JUMPR 503
138 指令类型 - JUMPS 504
139 指令类型 - HALT 504
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140 指令类型 - WAKE 504
141 指令类型 - SLEEP 505
142 指令类型 - WAIT 505
143 指令类型 - TSENS 505
144 指令类型 - ADC 505
145 指令类型 - I2C 506
146 指令类型 - REG_RD 507
147 指令类型 - REG_WR 507
148 ULP 协处理器程序框图 508
149 ULP 协处理器程序流控图 509
150 I2C 读操作 510
151 I2C 写操作 511
152 ESP32 功耗控制示意图 521
153 数字内核调压器 522
154 低功耗调压器 523
155 Flash 调压器 524
156 欠压检测器 524
157 RTC 结构图 525
158 RTC 低功耗时钟 526
159 数字低功耗时钟 526
160 RTC 状态 527
161 功耗模式 529
162 ESP32 启动流程图 531
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