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帽凌
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1 ESP8089 技术规格书版本 3.4 版权 2017

2 关于本手册本文介绍了了 ESP8089 的技术规格发布说明日期版本发布说明 V1.0 首次发布 V2.0 更更新排版格式 V V V3.2 更更新文档结构 ; 将芯片的输入阻抗 50Ω 改为输出阻抗 39+j6Ω 更更新第 1 章概述第 3 章功能描述和第 4 章外设接口 ; 增加第 2 章管脚定义 ; 更更新图 3-1 ESP8089 功能框图增加章节 5.1; 增加文档变更更通知 V3.3 更更新第 3 章时钟振幅范围为 0.8 ~ 1.5V V3.4 修正表 2-1 中关于 pin16 pin24 的笔误文档变更更通知用户可通过乐鑫官网订阅技术文档变更更的电子邮件通知证书下载用户可通过乐鑫官网下载产品证书

3 目录 1. 概述特性应用管脚定义功能描述功能框图超低功耗技术高度集成时钟高频时钟外部参考要求射频高频时钟 GHz 接收器器 GHz 发射器器时钟生成器器蓝牙共存电源管理理外设接口 SDIO 主接口通用输入 / 输出 (GPIO) 接口实时时钟数字 IO 管脚电气特性... 12

4 5.1. 极限参数功耗射频特性 QFN32 封装信息电路路原理理图... 16

5 1. 概述 1. 概述 ESP8089 是一个完整且自成体系的 Wi-Fi 网络解决方案当 ESP8089 作为 Wi-Fi 适配器器时, 可以将其与任何微控制器器配合, 无线网络接入可以实现在配合的任何一种处理理器器上网络连接只需通过 SPI/SDIO 接口, 简单易易行行 ESP8089 可以通过 SPI/SDIO 或存储器器映射并行行接口直接连接到蜂窝基带和应用处理理器器由于 ESP8089 内置的处理理和存储功能, 它在与主控平台集成时, 可以将主控平台的前期开发和运行行负荷降至最低 ESP8089 高度片内集成, 包括天线开关 balun 电源管理理转换器器, 因此仅需极少的外部电路路, 且包括前端模块在内的整个解决方案, 使用时可以将所占 PCB 空间降到最低装有 ESP8089 的系统表现出来的领先特征有 : 节能 VoIP 在睡眠 / 唤醒模式之间的快速切换用于低功耗操作的自适应射频偏置前端信号的处理理功能故障排除和射频共存特性可消除蜂窝 / 蓝牙 / 干扰 1.1. 特性 ESP8089 具有以下特性 : b/g/n Wi-Fi Direct (P2P) Miracast SoftAP 内置 TR 切换 balun LNA 功率放大器器和匹配网络内置 PLL 稳压器器和电源管理理组件 b 模式下 +19 dbm 的输出功率断电漏漏电流小于 10 μa SDIO 2.0 SPI UART STBC 1x1 MIMO 2x1 MIMO A-MPDU A-MSDU 的帧聚合和 0.4 μs 的保护间隔 22 ms 之内唤醒连接并传递数据包待机功耗小于 1.0 mw (DTIM3) Espressif " 1/"

6 1. 概述 1.2. 应用 ESP8089 适用于以下应用设备 : 便便携式媒体播放器器 (PMP), 如 MP3 或 MP4 播放器器便便携式游戏机数码相机摄像机平板电脑 Espressif " 2/"

7 " 2. 管脚定义 2. 管脚定义管脚布局如图 2-1 所示 32 EXT_RSTB 31 RES_12K 30 VDDA 29 VDDD 28 XTAL_IN 27 XTAL_OUT 26 U0TXD 25 U0RXD VDDA 1 24 DVDD LNA 2 23 SD_DATA_1 VDDA3P SD_DATA_0 VDDA3P3 VDD_RTC 4 5 ESP SD_CLK SD_CMD TOUT 6 19 SD_DATA_3 CHIP_EN 7 18 SD_DATA_2 XPD_DCDC 8 17 VDDPST MTMS MTDI VDDDPST MTCK MTDO GPIO2 GPIO0 VDD GND 图 2-1. 管脚布局管脚定义如表 2-1 所示表 2-1. 管脚定义管脚名称类型功能 1 VDDA P 模拟电源 2.5V ~ 3.6V 2 LNA I/O 射频天线接口, 芯片输出阻抗为 39+j6 Ω 建议保留留 π 型匹配网络对天线进行行匹配 3 VDD3P3 P 功放电源 2.5V ~ 3.6V 4 VDD3P3 P 功放电源 2.5V ~ 3.6V 5 VDD_RTC P NC (1.1V) 6 TOUT I 7 CHIP_PU I ADC 端口 ( 注 : 芯片内部 ADC 端口 ), 可用于检测 VDD3P3 (Pin3, Pin4) 电源电压和 TOUT (Pin6) 的输入电压 ( 二者不不可同时使用 ) 芯片使能端高电平 : 有效, 芯片正常工作 ; 低电平 : 芯片关闭, 电流很小 8 XPD_DCDC I/O GPIO16 9 MTMS I/O GPIO14 10 MTDI I/O GPIO12 Espressif " 3/"

8 2. 管脚定义管脚名称类型功能 11 VDDPST P 数字 /IO 电源 (1.8V ~ 3.3V) 12 MTCK I/O GPIO13 13 MTDO I/O GPIO15 14 GPIO2 I/O GPIO2 15 GPIO0 I/O GPIO0 16 VDD P 数字电源 2.5V,NC 17 VDDPST P 数字 /IO 电源 (1.8V ~ 3.3V) 18 SDIO_DATA_2 I/O SDIO 19 SDIO_DATA_3 I/O SDIO 20 SDIO_CMD I/O SDIO 21 SDIO_CLK I/O SDIO 22 SDIO_DATA_0 I/O SDIO 23 SDIO_DATA_1 I/O SDIO 24 DVDD P 数字电源 1.1V,NC 25 U0RXD I/O UART 26 U0TXD I/O UART 27 XTAL_OUT I/O 连接晶振输出端, 也可用于提供 BT 的时钟输入 28 XTAL_IN I/O 连接晶振输入端 29 VDDD P 模拟电源 2.5V ~ 3.6V 30 VDDA P 模拟电源 2.5V ~ 3.6V 31 RES12K I 串串联 12 kω 电阻到地 32 EXT_RSTB I 外部重置信号 ( 低电平有效 ) Espressif " 4/"

9 " 3. 功能描述 3. 功能描述 3.1. 功能框图 ESP8089 的功能框图如图 3-1 所示 Switch RF receive RF transmit Analog receive Analog transmit Digital Baseband MAC Registers CPU Sequencers Interface SDIO GPIO PLL VCO 1/2 PLL Accelerator PMU Crystal Bias circuits SRAM PMU 图 3-1. ESP8089 功能框图 3.2. 超低功耗技术 ESP8089 集成了了几项专利利技术, 实现了了超低功耗的节能架构 ESP8089 的超低功耗模式有两种 : 激活模式和睡眠模式 ESP8089 采用先进的电源管理理技术和逻辑系统, 调低非必需功能的功耗, 调控睡眠模式与工作模式之间的转换, 在睡眠模式下, 其消耗的电流小于 12 μa, 处于连接状态时, 功耗少于 1.0 mw (DTIM=3) 或 0.5 mw (DTIM=10) 睡眠模式下, 只有基准 RTC 时钟和看门狗计时器器处于工作状态可以通过编程使实时时钟在任何特定的时间间隔唤醒 ESP8089 通过编程,ESP8089 可以在检测到某种特定情况时自动唤醒 ESP8089 在最短时间内自动唤醒, 这一特征可以应用到移动设备的 SoC 上, 这样 SoC 在开启 Wi-Fi 之前均处于低功耗待机状态 Espressif " 5/"

10 3. 功能描述 3.3. 高度集成 3.4. 时钟 ESP8089 集成了了板子上最关键的部件, 其中包括电源管理理组件 TR 开关射频 balun 峰值为 +23 dbm 的大功率 PA, 因此,ESP8089 既保证了了 BOM 的成本最低, 又便便于被嵌入任何系统 ESP8089 仅有的外部 BOM 是电阻器器电容器器和晶振可能需要增加 SAW 滤波器器, 能与手机兼容高频时钟 ESP8089 基于内部振荡器器和外部晶振生成高频时钟, 该时钟用于驱动 Tx Rx 混频器器 ; 晶振频率在 26 MHz 到 52 MHz 之间尽管振荡器器内部校准功能能够确保大部分的晶振满足使用要求, 但是晶振的质量量仍然是影响相位噪声和 Wi-Fi 灵敏敏度的重要因素当使用的晶振频偏太大或质量量有问题时,Wi-Fi 系统的最大数据处理理能力力和灵敏敏度就会降低请参照下表来测量量频偏表 3-1. 高频时钟变量量符号最小值最大值单位频率 FXO MHz 加载电容 CL - 32 pf 动态电容 CM 2 5 pf 串串联电阻 RS 0 65 Ω 频偏容限 ΔFXO ppm 频率 vs. 温度 (-25 C ~ 75 C) ΔFXO,Temp ppm 外部参考要求外部时钟的频率在 26 MHz 到 52 MHz 之间为了了使射频接收器器良好运作, 时钟必须具备以下特点 : 表 3-2. 外部参考要求变量量符号最小值最大值单位时钟振幅 VXO Vpp 外部时钟精准度 ΔFXO,EXT ppm Espressif " 6/"

11 3. 功能描述变量量符号最小值最大值单位 khz 偏移, 40 MHz 时钟 dbc/hz khz 偏移, 40 MHz 时钟 dbc/hz khz 偏移, 40 MHz 时钟 dbc/hz 3.5. 射频 ESP8089 射频接收器器主要包含以下模块 : 2.4 GHz 接收器器 2.4 GHz 传送器器高速时钟生成器器和晶振器器实时时钟偏压和稳压器器电源管理理高频时钟根据 IEEE b/g/n 标准, 射频收发器器支持以下频道 : 表 3-3. 高频时钟频道编号频率 (MHz) 频道编号频率 (MHz) GHz 接收器器 2.4 GHz 接收器器把射频信号下变频, 变成正交基带信号, 用 2 个高精度的高速 ADC 将后者转为数字信号为了了适应不不同的信号频道, 射频接收器器集成了了射频滤波器器自动增益控制 (AGC) DC 偏置补偿电路路和基带滤波器器 Espressif " 7/"

12 3. 功能描述 GHz 发射器器 2.4 GHz 发射器器将正交基带信号上变频到 2.4 GHz, 使用大功率 CMOS 功率放大器器驱动天线数字校准的使用进一步地改善了了功率放大器器的线性, 从而在 b 传输中达到 dbm 的平均功率, 在 n 传输中达到 + 16 dbm 的平均功率, 功能超强为抵消射频接收器器的瑕疵, 还另增了了校准措施, 例例如 : 载波泄露露 I/Q 相位匹配基带非线性这样便便减少了了生产测试所需的时间和设备时钟生成器器时钟生成器器为接收器器和发射器器生成 2.4 GHz 时钟信号, 其所有部件均集成于芯片上, 包括 : 电感器器变容二极管闭环滤波器器时钟生成器器含有内置校准电路路和自测电路路正交时钟相位和相位噪声通过自主知识产权的校准算法在芯片上进行行优化, 可确保接收器器和发射器器达到最佳性能 3.6. 蓝牙共存 ESP8089 预先分配了了特定管脚给蓝牙 /Wi-Fi 共存和蓝牙时钟请求信号, 用于两个系统之间的通信仲裁这个控制系统集成在固件中, 且支持不不同的标准或自主共存协议 3.7. 电源管理理芯片可以调成以下状态 : Espressif " 8/"

" 3. 功能描述 CHIP_PWD Off ~CHIP_PWD Deep Sleep Sleep XTAL Off WAKEUP events SLEEP criteria Wakeup XTAL_SETTLE On 关闭 (OFF):CHIP_PD 管脚处于低功率状态 RTC 失效所有寄存器器被清空深度睡眠 (DEEP_SLEEP):RTC 运行行, 芯片的其他部分关闭 RTC 内部

13 " 3. 功能描述 CHIP_PWD Off ~CHIP_PWD Deep Sleep Sleep XTAL Off WAKEUP events SLEEP criteria Wakeup XTAL_SETTLE On 关闭 (OFF):CHIP_PD 管脚处于低功率状态 RTC 失效所有寄存器器被清空深度睡眠 (DEEP_SLEEP):RTC 运行行, 芯片的其他部分关闭 RTC 内部 recovery memory 可保存基本的 Wi-Fi 连接信息睡眠 (SLEEP): 只有 RTC 在运行行, 晶振器器关闭任何部位唤醒 (MAC 主机 RTC 计时器器外部中断 ) 将使唤醒整个芯片唤醒 (WAKEUP): 在这种状态下, 系统从睡眠状态下转为启动 (PWR) 状态晶振器器和 PLL 均转为使能状态开启状态 (ON): 高速时钟可以运行行, 并发送至各个被时钟控制寄存器器使能的模块各个模块, 包括 CPU 在内, 执行行较低电平的时钟门控系统运作时, 可以通过 WAITI 指令关闭 CPU 内部时钟 Espressif " 9/"

14 " 4. 外设接口 4. 外设接口 4.1. SDIO 主接口 ESP8089 的 IO 管脚能在以下模式中运行行 : 4 位 25 MHz SDIO v1.1 4 位 50 MHz SDIO v2.0 SPI 模式图 4-1. SDIO 时序图表 4-1. SDIO 时序特征变量量符号最小值最大值单位输入设置时间 tisu 6 - ns 输入保持时间 tih ns 时钟下降时间 tthl - 3 ns 时钟上升时间 ttlh - 3 ns 输出延迟时间 tdly 2 12 ns 时钟频率 fsdio - 50 MHz Espressif " 10/"

15 4. 外设接口 4.2. 通用输入 / 输出 (GPIO) 接口 ESP8089 共有 16 个 GPIO 管脚, 固件可以给它们分配不不同的功能每个 GPIO 都可以配置内部上拉 / 下拉电阻可供软件寄存器器取样的输入引发边缘或电平 CPU 中断的输入引发电平唤醒中断的输入开漏漏或互补推挽输出驱动软件寄存器器的输出源或 sigmadelta PWM DAC 这些管脚复用作其它功能, 如主接口 UART SI 蓝牙共存等等 4.3. 实时时钟存在 khz LFC 时钟的时候, 可以将它与 EXT_LFC 连接起来如果这个管脚上没有时钟, 那么就使用内部 LFC 当存在 EXT_LFC 的时候, 可以通过复用管脚 (strapping pin) 筛选 LFC 源内部 LFC 或 EXT_LFC 4.4. 数字 IO 管脚数字 IO 管脚是双向三态的它包括输入和输出的三态控制缓冲器器此外, 对于低功耗的运算,IO 还能被设定为保持状态比如说, 当芯片断电, 所有输出使能信号可以被设定为保持低功耗状态选配的保持功能可以应需配置到 IO 中当 IO 不不由内外部电路路驱动时, 保持功能可以被配置为保持上次的状态保持功能会给管脚引入一些正反馈因此, 管脚的外部驱动必须强于正反馈然而, 所需驱动力力仍然很小, 在 5 μa 之内所有的数字 IO 管脚都要在引脚和地之间加一个过压保护电路路 (snap back circuit) 通常回跳 (snap back) 电压大概是 6V, 而维持电压是 5.8V 这就可以避免电压过高和产生 ESD 输出设备也受到二极管保护, 避免反向电压损害 Espressif " 11/"

16 5. 电气特性 5. 电气特性 5.1. 极限参数表 5-1. 极限参数变量量符号最小值最大值单位输入低电压 VIL VIO V 输入高电压 VIH 0.75 VIO 3.3 V 输入漏漏电流 IIL - 50 na 输出低电压 VOL VIO V 输出高电压 VOH 0.8 VIO - V 输入管脚电容 Cpad - 2 pf VDDIO VIO V 最大驱动能力力 IMAX - 12 ma 工作温度 Tamb C 存储温度 TSTR C 5.2. 功耗除非特别说明, 以下功耗数据的测试条件为电源电压 3.3V 环境温度 25 C;Tx 功耗数据均基于 50% 的发送占空比测得表 5-2. 功耗模式最小值典型值最大值单位发射 b, DSSS 1 Mbps, POUT=+19.5 dbm ma 发射 b, CCK 11 Mbps, POUT=+18.5 dbm ma 发射 g, OFDM 54 Mbps, POUT =+16 dbm ma 发射 n, MCS 7, POUT =+14 dbm ma 接收 b, 包长 1024 字节, -80 dbm ma 接收 g, 包长 1024 字节, -70 dbm ma 接收 n, 包长 1024 字节, -65 dbm ma Espressif " 12/"

17 5. 电气特性模式最小值典型值最大值单位系统待机模式 ma 深度睡眠 μa 节能模式 DTIM ma 节能模式 DTIM ma 关机 μa 5.3. 射频特性以下数据是在室内温度下, 电源电压为 3.3V 时测得表 5-3. 射频特性描述最小值典型值最大值单位输入频率 MHz 输出电阻 - 39+j6 - Ω 输入反射 db 72.2 Mbps 下,PA 的输出功率 dbm 11b 模式下,PA 的输出功率 dbm 灵敏敏度 DSSS, 1 Mbps dbm CCK, 11 Mbps dbm 6 Mbps (1/2 BPSK) dbm 54 Mbps (3/4 64-QAM) dbm HT20, MCS 7 (65 Mbps, 72.2 Mbps) dbm 邻频抑制 OFDM, 6 Mbps db OFDM, 54 Mbps db HT20, MCS db HT20, MCS db 计时晶振启动时间 μs 基带 PLL 启动时间 μs Espressif " 13/"

18 5. 电气特性描述最小值典型值最大值单位 RF PLL 启动时间 μs Rx RF 启动时间 μs Tx RF 启动时间 μs Espressif " 14/"

19 " 6. QFN32 封装信息 6. QFN32 封装信息 Espressif " 15/"

20 " 7. 电路路原理理图 7. 电路路原理理图 Espressif " 16/"

21 乐鑫 IoT 团队免责申明和版权公告本文中的信息, 包括供参考的 URL 地址, 如有变更更, 恕不不另行行通知文档按现状提供, 不不负任何担保责任, 包括对适销性适用于特定用途或非侵权性的任何担保, 和任何提案规格或样品在他处提到的任何担保本文档不不负任何责任, 包括使用本文档内信息产生的侵犯任何专利利权行行为的责任本文档在此未以禁止反言或其他方式授予任何知识产权使用许可, 不不管是明示许可还是暗示许可 Wi-Fi 联盟成员标志归 Wi-Fi 联盟所有蓝牙标志是 Bluetooth SIG 的注册商标文中提到的所有商标名称商标和注册商标均属其各自所有者的财产, 特此声明版权归 2017 乐鑫所有保留留所有权利利

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