产品手册 ESP-M1/M2 深圳四博智联科技有限公司 版本 V1.1 2017 年 3 月 18 日编号 :DM0013CN 特点 SOC 特性 内置 Tensilica L106 超低功耗 32 位微处理器, 主频支持 80MHz 和 160MHz, 支持 RTOS 内置 TCP/IP 协议栈 内置 1 路 10 bit 精度 ADC 外设接口 HSPI UART I2C I2S IR Remote Control PWM GPIO 深度睡眠保持电流为 10uA, 关断电流小于 5uA 2 ms 之内唤醒 连接并传递数据包 待机状态消耗功率小于 1.0mW(DTIM3) 内置 1M 字节 SPI Flash Wi-Fi 特性 支持 802.11 b/g/n/e/i 支持 Station SoftAP SoftAP+STA 模式 支持 Wi-Fi Direct(P2P) 支持 CCMP(CBC-MAC 计数器模式 ) TKIP(MIC RC4) WAPI(SMS4) WEP(RC4) CRC 的硬件加速 P2P 发现, P2P GO 模式 /GC 模式和 P2P 电源管理 WPA/PA2 PSK 和 WPS 802.11 i 安全特征 : 预认证和 TSN 持 802.11n(2.4 GHz) 802.1h/RFC1042 帧封装 支持无缝漫游 支持 AT 远程升级及云端 OTA 升级 支持 Android 和 ios 设备 SmartConfig 功能 模块外设 2xUART 1xADC 1xEn 1x 唤醒管脚 1xHSPI 1xI2C 1xI2S 最多 10xGPIOs 工作温度范围 :-40-125 模块尺寸 :12.3mm 15mm(M1 版本 ) 应用场景 家用电器 12.3mm 20mm(M2 版本 ) 家庭自动化 智能插座 智能灯 Mesh 网络 婴儿监控器 传感器网络 安全 ID 标签 IP 摄像机 可穿戴电子产品 无线位置感知 无线定位系统信标 工业无线控制 模块型号 名称 ESP-M1 ESP-M2 模块结构图 板载天线 U.F.L 连接器 3.3V 射频收发 数字基带 偏置电路 接口 1M SPI Flash 天线类型 IPEX 外置天线板载 PCB 天线 ESP8285 802.11 b/g/n/e/i MAC 晶振 SRAM 电源管理 GPIO UART I2C SPI I2S ADC
文档更新说明 日期版本更新内容 2017-3-14 V1.0 初版 2017-3-18 V1.1 增加推荐 PCB 设计章节
目 录 一. 产品概述... 1 二. 接口定义... 3 三. 外型与尺寸... 5 四. 电气特性... 7 五. 功耗... 7 六. Wi-Fi 射频特征... 8 七. 推荐炉温曲线... 9 八. 模块最小系统... 10 九推荐 PCB 设计... 11 十. 外围走线建议... 13 附录. 设计资料... 14
图目录 图 1.1 模块结构图...1 图 2.1 ESP-M1 管脚定义...3 图 2.2 ESP-M2 管脚定义...3 图 3.1 ESP-M1 模块外观...5 图 3.2 ESP-M1 尺寸图...5 图 3.3 ESP-M2 模块外观...6 图 3.4 ESP-M2 尺寸图...6 图 7.1 推荐炉温曲线...9 图 8.1 最小系统...10 图 9. 1 外接天线连接器...11 图 9.2 方案一 - 天线在板框外...12 图 9.3 方案二 - 天线沿板边放置且下方挖空...12 图 9.4 方案三 - 天线沿板边放置且下方均不铺铜...13 表目录 表 1.1 模块主要参数...2 表 2.1 引脚模式...3 表 2.2 模块管脚功能定义...4 表 3.1 ESP-M1 模块尺寸对照表...6 表 3.2 ESP-M2 模块尺寸对照表...6 表 4.1 电气特性...7 表 5.1 功耗...7 表 6.1 Wi-Fi 视频特征...8
一. 产品概述 ESP-M1/M2 模块核心处理器采用高性价比芯片 ESP8285 该芯片在较小尺寸封装中集成了增强版的 Tensilica s L106 钻石系列 32-bit 内核处理器, 带片上 SRAM ESP8285 拥有完整的 Wi-Fi 网络功能, 既能够独 应, 也可以作为从机搭载于其他主机 MCU 运 当 ESP8285 托管应用时, 能够直接从外接 Flash 中启动 内置的 速缓冲存储器有利于提 系统性能, 并且优化存储系统 此外 ESP8285 只需通过 SPI/SDIO 接 或 I2C/UART 即可作为 Wi-Fi 适配器, 应 到基于任何微控制器的设计中 ESP-M1/M2 模块支持标准的 IEEE802.11 b/g/n/e/i 协议以及完整的 TCP/IP 协议栈 用户可以使用该模块为现有设备添加联网功能, 也可以构建独立的网络控制器 ESP-M1/M2 模块以最低成本提供最大实用性, 为 Wi-Fi 功能嵌入其他系统提供无限可能 板载天线 U.F.L 连接器 3.3V 射频收发 数字基带 偏置电路 接口 1M SPI Flash ESP8285 802.11 b/g/n/e/i MAC 晶振 SRAM 电源管理 GPIO UART I2C SPI I2S ADC 图 1.1 模块结构图 第 1 页
模块主要技术参数如下 : 表 1.1 模块主要参数 分类项目参数 频率范围 2.4G~2.5G(2400M~2483.5M) 802.11b: +20 dbm 发射功率 802.11g: +17 dbm Wi-Fi 802.11n: +14 dbm 802.11b: -91 dbm (11Mbps) 接收灵敏度 802.11g: -75 dbm(54mbps) 802.11n: -72 dbm(mcs7) 天线 CPU 外设 PCB 板载天线 Tensilica L106 32 bit 微控制器 UART/SDIO/SPI/I2C/I2S/IR 遥控 GPIO/ADC/PWM/SPI/I2C/I2S 硬件 工作电压 2.5V ~ 3.6V 工作电流 平均电流 :80 ma 工作温度 -40 C ~ 125 C 环境温度范围 -40 C ~ 125 C 封装大小 Wi-Fi 模式安全机制加密类型 16mm x 24mm x 3mm Station/SoftAP/SoftAP+Station WPA/WPA2 WEP/TKIP/AES 软件 升级固件 UART Download/OTA( 通过网络 ) 软件开发 网络协议 用户配置 Non-RTOS/RTOS/Arduino IDE 等 IPv4 TCP/UDP/HTTP/FTP/MQTT AT+ 指令集 / 云端服务器 / Android/iOS APP 第 2 页
二. 接口定义 ESP-M1/M2 接口定义如下图所示 U0CTS HSCK HMISO HMOSI U0RTS 3.3V ADC EN IO14 IO12 IO13 IO15 VCC 1 2 4 3 5 6 7 ESP-M1 16 16 15 8 9 10 11 12 13 14 RST TXD0 RXD0 IO5 IO4 IO0 IO2 GND GPIO1 GPIO3 FLASH TXD1 GND 图 2.1 ESP-M1 管脚定义 U0CTS HSCK HMISO HMOSI U0RTS 3.3V ADC EN IO14 IO12 IO13 IO15 VCC 1 2 4 3 5 6 7 ESP-M2 16 15 8 9 10 11 12 13 14 RST TXD0 RXD0 IO5 IO4 IO0 IO2 GND GPIO1 GPIO3 FLASH TXD1 GND 图 2.2 ESP-M2 管脚定义 模块的工作模式选择和每个管脚定义如下表所示 模式 表 2.1 引脚模式 GPIO15 GPIO0 ( 模块内部已对地接电阻 ) UART 下载模式低低高 GPIO2 Flash Boot 模式低高高 第 3 页
表 2.2 模块管脚功能定义 序号 Pin 脚名称类型功能说明 1 ADC I A/D 转换管脚 输入电压范围 0~1V, 取值范围 :0~1024 2 EN I 芯 使能端, 电平 : 有效, 芯 正常 作 ; 低电平 : 芯 关 闭, 电流很 3 IO14 I/O GPIO14; HSPI_CLK 4 IO12 I/O GPIO12;HSPI_MISO 5 IO13 I/O GPIO13;HSPI_MOSI; UART0_CTS 6 IO15 I/O GPIO15; MTDO;HSPICS;UART0_RTS; 模块内部已对地接电阻 7 VCC P 模块电源 :3.3V 8 GND P GND 9 IO2 I/O GPIO2; UART1_TXD; 10 IO0 I/O GPIO0; SPI_CS2; 11 IO4 I/O GPIO4 12 IO5 I/O GPIO5 13 RXD I/O GPIO3; 可 作烧写 Flash 时 UART Rx 14 TXD I/O GPIO1; 可 作烧写 Flash 时 UART Tx 15 RST I 外部重置信号 ( 低电平有效 ), 复位模块 ; 模块内部已接上拉电阻 16 GND P GND 第 4 页
三. 外型与尺寸 模块的外观及尺寸如下所示 图 3.1 ESP-M1 模块外观 (a) 俯视图 (b) 侧视图 图 3.2 ESP-M1 尺寸图 第 5 页
图 3.3 ESP-M2 模块外观 (a) 俯视图 (b) 侧视图图 3.4 ESP-M2 尺寸图 表 3.1 ESP-M1 模块尺寸对照表 长宽高 PAD 尺寸 ( 底部 ) Pin 脚间距 12.3mm 15mm 3 mm 0.9 mm x 1.7mm 1.5 mm 表 3.2 ESP-M2 模块尺寸对照表 长宽高 PAD 尺寸 ( 底部 ) Pin 脚间距 12.3mm 20mm 3 mm 0.9 mm x 1.7mm 1.5 mm 第 6 页
四. 电气特性 表 4.1 电气特性参数条件最小值典型值最大值单位 存储温度范围 - -40 正常温度 125 最大焊接温度 IPC/JEDEC J- STD-020 - - 260 工作电压 - 2.5 3.3 3.6 V I/O 静电释放量 ( 人体模型 ) 静电释放量 ( 人体模型 ) VIL/VIH - -0.3/0.75VIO - 0.25VIO/3.6 VOL/VOH - N/0.8VIO - 0.1VIO/N IMAX - - - 12 ma TAMB=25 - - 2 KV TAMB=25 - - 0.5 KV V 五. 功耗 表 5.1 功耗 参数 最小值 典型值 最大值 单位 Tx802.11b, CCK 11Mbps, POUT=+17dBm - 170 - ma Tx802.11g, OFDM 54 Mbps, POUT =+15dBm - 140 - ma Tx802.11n,MCS7,POUT =+13dBm - 120 - ma Rx 802.11b,1024 Bytes 包,-80dBm - 50 - ma Rx 802.11g,1024 Bytes 包,-70dBm - 56 - ma Rx 802.11n,1024 Bytes 包,-65dBm - 56 - ma Modem-sleep1-15 - ma Light-sleep2-0.9 - ma Deep-sleep3-20 - μa 关闭 - 0.5 - μa 注 1:Modem-Sleep 模式用于需要 CPU 一直处于工作的场景, 如应用于 PWM 或 I2S 应用等 在保持 Wi-Fi 连接时, 如果没有数据传输, 可根据 802.11 标准 ( 如 U-APSD), 关闭 Wi-Fi Modem 电路来省电 例如在 DTIM3 时, 保持睡眠 300ms, 醒来 3ms 间隔唤醒来接收 AP 的 Beacon 包, 则电流约 15mA 注 2:Light-Sleep 模式用于 CPU 可暂停的应用, 如 Wi-Fi 开关 在保持 Wi-Fi 连接时, 如果没有数据传输, 可根据 802.11 标准 ( 如 U-APSD), 关闭 Wi-Fi Modem 电路并暂停 CPU 来省电 例如, 在 DTIM3 时, 保持睡眠 300ms, 每 3ms 间隔唤醒来接收 AP 的 Beacon 包, 则整体平均电流约 0.9mA 第 7 页
注 3:Deep-Sleep 模式应用于不需一直保持 Wi-Fi 连接的场景, 很长时间才发送一次数据包 的应用 ( 如每 100 秒测量 次温度的传感器 ), 每 300s 醒来后需 0.3s-1s 连上 AP, 则整体平均电 流可远小于 1mA 六. Wi-Fi 射频特征 下表中数据是在室内温度下, 电压为 3.3V 和 1.1V 时分别测得 表 6.1 Wi-Fi 射频特征 参数 最小值 典型值 最大值 单位 输入频率 2412-2484 MHz 输入阻抗 - 50 - Ω 输入反射 - - -10 db 72.2Mbps 下,PA 的输出功耗 15.5 16.5 17.5 dbm 11b 模式下,PA 的输出功耗 19.5 20.5 21.5 dbm 灵敏度 - - - - DSSS, 1Mbps - -98 - dbm CCK11, Mbps - -91 - dbm 6Mbps(1/2 BPSK) - -93 - dbm 54Mbps(3/4 64-QAM) - -75 - dbm HT20, MCS7(65 Mbps, 72.2 Mbps) - -72 - dbm 邻道抑制 OFDM, 6Mbps - 37 - db OFDM, 54Mbps - 21 - db HT20, MCS0-37 - db HT20, MCS7-20 - db 第 8 页
七. 推荐炉温曲线 图 7.1 推荐炉温曲线 第 9 页
八. 模块最小系统 模块最小系统电路图如下 : 图 8.1 最小系统注 : (1) 模块供电电压为直流 3.3V; (2)Wi-Fi 模块 IO 最大输出电流为 12mA; (2)Wi-Fi 模块 NRST 管脚低电平有效 ;EN 使能管脚高电平有效 ; (4)Wi-Fi 模块进入升级模式 :GPIO0 处于低电平, 然后模块复位上电 ;Wi-Fi 模块进入正常工作模式 :GPIO0 处于高电平, 模块复位上电 (5)Wi-Fi 模块的 RXD 接外部 MCU 的 TXD,Wi-Fi 模块的 TXD 接外部 MCU 的 RXD; 第 10 页
九推荐 PCB 设计 Wi-Fi 模块可以直接焊接到 PCB 板上 为了使您的终端产品获得最佳的射频性能, 请注意根据本指南合理设计模块及天线在底板上的摆放位置 针对外置天线版本 ESP-M1, 由于天线外置, 对模块摆放位置要求不高, 可参考 ESP-M2 的布置建议酌情调整 外接天线连接器的规格见下图所示 图 9. 1 外接天线连接器针对 PCB 天线版本 ESP-M2 建议将模块沿 PCB 板边放置, 天线在板框外或者沿板边放置且下方挖空, 参考方案一及方案二 ; 若必须将 PCB 天线放在底板上, 则需要保证天线下方的 PCB 区域不可敷铜, 参考方案三 第 11 页
8 10 9 11 12 13 14 15 8 10 9 11 12 13 14 15 6.6mm 1 2 4 3 5 6 7 ESP-M2 16 主板 图 9.2 方案一 - 天线在板框外 5mm 5mm 6.6mm 主板 1 2 4 3 5 6 7 ESP-M2 16 图 9.3 方案二 - 天线沿板边放置且下方挖空 第 12 页
8 10 9 11 12 13 14 15 5mm 5mm 6.6mm 主板 1 2 4 3 5 6 7 ESP-M2 16 图 9.4 方案三 - 天线沿板边放置且下方均不铺铜 十. 外围走线建议 Wi-Fi 模块集成了高速 GPIO 和外设接口, 这可能会产生严重的开关噪声 如果一些应用对于功耗和 EMI 特性要求较高, 建议在数字 I/O 线上串联 10 ~100 欧姆的电阻 这样可以在开关电源时抑制过冲, 并使信号变得平稳, 同时这种做法也能在一定程度上防止静电释放 (ESD) 第 13 页
附录. 设计资料 四博智联资源 官网 www.doit.am 教材 ESPDuino 智慧物联开发宝典购买 ESPDuino 智慧物联开发宝典讨论官方淘宝店 (szdoit.am) 技术论坛 (bbs.doit.am) 智能建筑云 (building.doit.am) 应用案例集锦光伏监控云 (solar.doit.am) Doit 玩家云 (wechat.doit.am) 官方技术支持 QQ 群 技术支持群 1 278888901 技术支持群 2 278888902 技术支持群 3 278888903 技术支持群 4 278888904 技术支持群 5 278888905 技术支持群 6 278888906 技术支持群 7 278888907 技术支持群 8 278888908 技术支持群 9 278888909 技术支持群 10 278888900 乐鑫 ESP8266 资源 芯片基本资料 ESP8266 快速入门指南 软件编程基本资料 ESP8266 SDK 指南 ESP8266 SDK 固件下载工具 ESP8266 下载 具 资源整合 ESP8266 官 论坛 ESP8266 资源合集 第 14 页
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