乐鑫各系列芯片规格对比与主打市场分析,ESP8266/ESP32/ESP32-S2/ESP32-S3/ESP32-C3

2021年9月6日 10点热度 0条评论 来源: 物联网研究室-BBC

首先,介绍下乐鑫公司:

乐鑫科技(股票代码:688018)是一家全球化的无晶圆厂半导体公司,成立于 2008 年,在中国、捷克、印度、新加坡和巴西均设有办公地,团队来自 20 多个国家和地区。乐鑫多年来深耕 AIoT 领域软硬件产品的研发与设计,专注于研发高集成、低功耗、性能卓越、安全稳定、高性价比的 Wi-Fi 和蓝牙 MCU,现已发布 ESP8266、ESP32、ESP32-S、和 ESP32-C 系列芯片、模组和开发板,成为物联网应用的理想选择。我们致力于提供安全、稳定、节能的 AIoT 解决方案。同时,我们坚持技术开源,助力开发者们用乐鑫的方案开发智能产品,打造万物互联的智能世界。2019 年 7 月,乐鑫科技在上海证券交易所科创板挂牌上市。

人工智能的出现推动了安全、快速的无线连接解决方案的发展。作为全球领先的 AIoT 平台,乐鑫科技为全球数亿用户提供安全、多样化的 AIoT 解决方案。基于先进的半导体技术,低功耗计算,Wi-Fi 和蓝牙连接以及 Mesh 组网等技术,开发了设计精良、性能卓越、更为智能且应用广泛的芯片和模组。秉持“工匠”精神,通过提供性能卓越的智能硬件,和完整丰富的软件解决方案,帮助客户快速实现产品智能化,缩短开发周期。正因如此,乐鑫的芯片和模组受到越来越多客户的青睐,被广泛应用于智能家居、电工、照明、智能音箱、消费电子、移动支付等领域。乐鑫以开源的方式建立了开放、活跃的技术生态系统。自主研发了一系列开源的软件开发框架,如操作系统 ESP-IDF、音频开发框架 ESP-ADF、Mesh 开发框架 ESP-MDF、设备连接平台 ESP RainMaker、人脸识别开发框架 ESP-WHO 和智能语音助手 ESP-Skainet 等,以此构建了一个完整、创新的 AIoT 应用开发平台。同时支持许多创客社区的开源项目,让开发者们自由开发项目应用、交流技术心得。乐鑫相信技术共享将促进社会的智能化。

 

乐鑫系列SOC-WIFI芯片,按产品线主要划分成两个系列:

  • ESP32系列(旗舰版)
  • ESP8266系列(普通版)

于2014年5月,乐鑫发布的第一代SOC-WIFI ESP8266芯片,这无疑是乐鑫早年的成名之作,其成就,让人叹为观止,到底是怎么样的鬼才,才配在创造和市场规划上有如此深厚的造诣,以至于到了今天(2021年1月10日)仍然“不过时”,而且占据庞大的IOT-WIFI市场,并建设了最为活跃的IOT-WIFI开源社区,使得WiFi联网不再是秘密,无疑是让后来者羡慕,望尘莫及。

最近看了人民日报的一句评语:“没有所谓的马云时代,只有时代中的马云”,同理,在ESP8266芯片的崛起事件上,是再适合不过。2014年,IOT-WiFi模组的平均售价区间是30-60元(人名币),而且开发资料基本不开源,仅有达成合作NDA的企业才能拿到相关资料;在这个生逢乱世的世代,乐鑫ESP8266芯片/模组横空出世,刹时把IOT-WIFI模组的价格杀到10元档(正确来说应该是十来块),无疑给其他WIFI芯片厂商、模组厂商造成了空前的压力,所谓乱世出英雄并不无道理。超高的硬件性价比,让乐鑫ESP8266在市场上占据了绝对的优势,随后,乐鑫联合各大模组厂商共同开发不同封装的模组、以及开发板,并在软件SDK开发上做了较大投入、以开源代码的方式建立社区,瞬时拥有了一大批活跃的开发者。其中较为著名的一定是安信可公司开发的ESP-12F、NodeMCU开发板(乐鑫前期的软件SDK很多代码都由安信可提供以及维护),真正把芯片/模组做到即插可用。

 

年底有不少朋友问同一个问题:“ESP8266过时了吗?7年前的技术还能用吗?”,我的回答:没有最好的,只有最适合的

如果你说ESP8266芯片在物理学上是否“过时了”,那我可以肯定地说新的IOT-WIFI芯片在技术实现上必定会有更优的方案,更好的RF性能,毕竟距离ESP8266芯片出世已经7个年头,尽管再不济,也不至于在芯片制造这回事上有所倒退吧。当然,我不认为一个事物是否“过时”是由其本身的物理条件、制造技术作为唯一衡量的标准,就如家里床底下珍藏了十多年的普洱、茅台,难道它们不香吗?北宋画家张择端所绘的清明上河图,难道就因为当代一流的印刷技术而过时吗?显然不是,如果一直想追求最好的东西,那么时间都会花费在追求与探索上面,适时看下是否已经拥有有最合适的东西很重要,要记住,没有最好的,只有最适合的,只要是适合的,那就不叫过时,而是“情投意合”。

客观地说,凭乐鑫当前的出货量,一点也看不出“过时”,哪怕再过几年,真的到了过时的时候,博主估计局面会是:“仍然占用一定的市场份额,保持稳定出货”,这个想法是有参照过经典的“51单片机案例”,51单片机从技术上,都不知道淘汰多少个年代了,但是仍然有产品在使用与出货,毕竟 “能用就行,干嘛折腾”(回想下,教学套件不还是51单片机),再说,乐鑫已经加急发布ESP32-C3芯片来对标ESP8266,需要更有的物理层技术的客户可以无缝切换到ESP32-C3

 

下面是乐鑫系列芯片规格对比:

 

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ESP8266EX作为乐鑫最初代产品,性能上与ESP32系列对比,是没有优势的,规格基本特征:

  • 单核、主频160MHz、160KB SRAM、QFN32(5*5)封装
  • 支持2.4GHz HT20、带宽75Mbps
  • 外设支持软件模拟,包括PWM、红外等、支持三种低功耗模式
  • 软件支持TCP/IP、MQTT、HTTP、COAP等常见协议,支持AT指令,支持OTA升级

ESP8266EX在某些方案的缺陷也尤为明显:

  • eFUSE不开放
  • RF信号质量不够高
  • DTIM保活功耗较高
  • 内存较小,无法支撑复杂的应用场合
  • 缺少硬件加密、没有安全启动和Flash加密,RSA耗时较长,TLS握手需要3-4秒

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ESP32-D0WD-V3芯片性能、功能远高于ESP8266EX,规格特征主要表现在:

  • 双核、高主频240MHz、内存容量达520 KB SRAM、eFUSE可用、支持外接PSRAM、QFN48(5*5)封装
  • 支持2.4GHz HT20/40、带宽150Mbps
  • 支持蓝牙双模、支持蓝牙与WiFi共存机制
  • 支持硬件加密,包括安全启动和Flash加密
  • 外设硬件支持,包括硬件PWM、红外、以太网口、显示屏、音频采集/播放、视频采集/传输、支持更多的低功耗模式
  • 软件支持TCP/IP、MQTT、HTTP、COAP等常见协议,支持AT指令,支持OTA升级,支持语音识别、人脸识别,支持WiFi+BLE MESH组网

ESP32-D0WD-V3在实际使用中的不足:

  • 尽管是双核,但是性能上同比单核SL没有较为明显的提高(一些芯片厂商也专门对乐鑫的双核方案进行过评估,但最终仍选用单核方案)
  • 离线语音唤醒词不支持自定义,需要定制、视频传输有一定延迟,最高只能支持200万像素摄像头
  • WiFi+BLE MESH组网商用的案例不多,故稳定性待验证
  • 支持的功能较多,但是效果特别出色的不多(例如离线语音、人脸识别,但指标能到达行业标杆的不多)

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ESP32-S2规格差异:

  • ESP32-D0WD-V3的裁剪版,单核,单WiFi,内存仅320KB SRAM,QFN56(7*7)封装(意料意外,当初拿到这个规格的时候,还以为ESP32-S2对标ESP8266EX进行升级替换,看来是有意使得两款单WIFI芯片之间存在差异,定位上是做区分的)
  • 另外增加了USB OTG支持、TOF支持,软件增加RainMaker支持

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ESP32-S3规格差异:

  • 也是基于ESP32-D0WD-V3,双核,WiFi+蓝牙5.0,内存高达512KB SRAM,QFN56(7*7)封装,这下与S2一致了
  • 与S2一样增加了USB OTG支持,可见接下来乐鑫必定会在USB OTG上面大有作为

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ESP32-C3规格差异:(有一点吐槽:耐高温由125°降到105°,不知后期会不会更改过来)

  • 单核、主频160MHz、内存高达400KB SRAM,架构变更成32-bit RISC-V single-core processor、QFN32(5*5)封装(与ESP8266EX一致,应该看出些什么来了吧,为无缝切换做准备)
  • 支持2.4GHz HT20/40、带宽150Mbps(同比ESP8266EX高了一倍带宽)
  • 支持蓝牙5.0、支持蓝牙与WiFi共存机制(通过蓝牙辅助配网,增加配网成功率;预留了MESH组网的发挥空间)
  • 支持硬件加密,包括安全启动和Flash加密(填补ESP8266EX安全性问题)
  • 外设支持上与ESP8266EX对比,基本没有太大差异,可能在音频、显示屏上有一定发挥空间
  • 软件支持TCP/IP、MQTT、HTTP、COAP等常见协议,支持AT指令,支持OTA升级,支持WiFi+BLE MESH组网

 

 

 

 

 

 

    原文作者:物联网研究室-BBC
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