安信可ESP12E WIFI文档.docx

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安信可ESP12EWIFI文档

ESP-12EWiFi模块

规格书

版本1.0

2015年8月23日

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产品概述

ESP-12EWiFi模块是由安信可科技开发的，该模块核心处理器ESP8266在较小尺寸封装中集成了业界领先的TensilicaL106超低功耗32位微型MCU，带有16位精简模式，主频支持80MHz和160MHz，支持RTOS，集成Wi-FiMAC/BB/RF/PA/LNA，板载天线。

该模块支持标准的IEEE802.11b/g/n协议，完整的TCP/IP协议栈。

用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器。

ESP8266是高性能无线SOC，以最低成本提供最大实用性，为WiFi功能嵌入其他系统提供无限可能。

图1ESP8266EX结构图

ESP8266EX是一个完整且自成体系的WiFi网络解决方案，能够独立运行，也可以作为从机搭载于其他主机MCU运行。

ESP8266EX在搭载应用并作为设备中唯⼀的应⽤处理器时，能够直接从外接闪存中启动。

内置的高速缓冲存储器有利于提⾼系统性能，并减少内存需求。

另外⼀种情况是，ESP8266EX负责无线上网接入承担WiFi适配器的任务时，可以将其添加到任何基于微控制器的设计中，连接简单易⾏，只需通过SPI/SDIO接口或I2C/UART口即可。

ESP8266EX强大的片上处理和存储能⼒，使其可通过GPIO口集成传感器及其他应用的特定设备，实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。

ESP8266EX高度片内集成，包括天线开关balun、电源管理转换器，因此仅需极少的外部电路，且包括前端模组在内的整个解决方案在设计时将所占PCB空间降到最低。

有ESP8266EX的系统表现出来的领先特征有：

节能在睡眠/唤醒模式之间的快速切换、配合低功率操作的自适应无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝牙/DDR/LVDS/LCD干扰。

特点

•802.11b/g/n

•内置TensilicaL106超低功耗32位微型MCU，主频支持80MHz和160MHz，支持RTOS

•内置10bit高精度ADC

•内置TCP/IP协议栈

•内置TR开关、balun、LNA、功率放大器和匹配网络

•内置PLL、稳压器和电源管理组件，802.11b模式下+20dBm的输出功率

•A-MPDU、A-MSDU的聚合和0.4s的保护间隔

•WiFi@2.4GHz，支持WPA/WPA2安全模式

•支持AT远程升级及云端OTA升级

•支持STA/AP/STA+AP工作模式

•支持SmartConfig功能（包括Android和iOS设备）

•HSPI、UART、I2C、I2S、IRRemoteControl、PWM、GPIO

•深度睡眠保持电流为10uA，关断电流小于5uA

•2ms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）

•工作温度范围：

-40℃-125℃

主要参数

表1介绍了该模组的主要参数。

表1参数表


类别

参数

说明

无线参数

无线标准

802.11b/g/n

频率范围

2.4GHz-2.5GHz（2400M-2483.5M）

数据接⼝

UART/HSPI/I2C/I2S/IrRemoteContorl

硬件参数

工作电压

GPIO/PWM

3.0~3.6V（建议3.3V）

工作电流

平均值：

80mA

工作温度

-40°~125°

存储温度

常温

封装大小

16mm＊24mm＊3mm

外部接⼝

N/A

无线网络模式

station/softAP/SoftAP+station

软件参数

安全机制

WPA/WPA2

加密类型

WEP/TKIP/AES

升级固件

本地串口烧录/云端升级/主机下载烧录

软件开发

支持客户自定义服务器

提供SDK给客户二次开发

网络协议

IPv4,TCP/UDP/HTTP/FTP

用户配置

AT+指令集,云端服务器,Android/iOSAPP

接口定义

ESP-12E共接出18个接口，表2是接口定义。

图2ESP-12E管脚图

表2ESP-12E管脚功能定义

序号

Pin脚名称

功能说明

1

RST

复位模组

2

ADC

A/D转换结果。

输入电压范围0～1V，取值范围：

0～1024

3

EN

芯片使能端，高电平有效

4

IO16

GPIO16;接到RST管脚时可做deepsleep的唤醒。

5

IO14

GPIO14;HSPI_CLK

6

IO12

GPIO12;HSPI_MISO

7

IO13

GPIO13;HSPI_MOSI;UART0_CTS

8

VCC

3.3V供电

9

CS0

片选

10

MISO

从机输出主机输入

11

IO9

GPIO9

12

IO10

GBIO10

13

MOSI

主机输出从机输入

14

SCLK

时钟

15

GND

GND

16

IO15

GPIO15;MTDO;HSPICS;UART0_RTS

17

IO2

GPIO2;UART1_TXD

18

IO0

GPIO0

19

IO4

GPIO4

20

IO5

GPIO5

21

RXD

UART0_RXD;GPIO3

22

TXD

UART0_TXD;GPIO1

表3引脚模式

模式

GPIO15

GPIO0

GPIO2

UART下载模式

低

低

高

FlashBoot模式

低

高

高

表4接收灵敏度


参数

最⼩小值

典型值

最大值

单位

输入频率

2412

2484

MHz

输入电阻

50

Ω

输入反射

-10

dB

72.2Mbps下，PA的输出功率

14

15

16

dBm

11b模式下，PA的输出功率

17.5

18.5

19.5

dBm

灵敏度

DSSS,1Mbps

-98

dBm

CCK,11Mbps

-91

dBm

6Mbps（1/2BPSK）

-93

dBm

54Mbps（3/464-QAM）

-75

dBm

HT20,MCS7（65Mbps,72.2Mbps）

-72

dBm

邻频抑制

OFDM,6Mbps

37

dB

OFDM,54Mbps

21

dB

HT20,MCS0

37

dB

HT20,MCS7

20

dB

外型与尺寸

ESP-12E贴片式模组的外观尺⼨寸为16mm＊24mm＊3mm（如图3所示）。

该模组采用的是容量为4MB，封装为SOP-210mil的SPIFlash。

模组使用的是3DBi的PCB板载天线。

图3ESP-12E模组外观

图4ESP-12E模组尺寸平⾯面图

表5ESP-12E模组尺寸对照表

长

宽

高

PAD尺寸（底部）

Pin脚间距

16mm

24mm

3mm

0.9mmx1.7mm

2mm

功能描述

MCU

ESP8266EX内置TensilicaL106超低功耗32位微型MCU，带有16位精简模式，主频支持80MHz和160MHz，⽀持RTOS。

目前WiFi协议栈只⽤了20%的MIPS，其他的都可以用来做应用开发。

MCU可通过以下接口和芯片其他部分协同⼯作：

1.连接存储控制器、也可以用来访问外接闪存的编码RAM/ROM接口（iBus）

2.同样连接存储控制器的数据RAM接口（dBus）

3.访问寄存器的AHB接口

存储描述

内置SRAM与ROM

ESP8266EX芯片⾃身内置了存储控制器，包含ROM和SRAM。

MCU可以通过iBus、dBus和AHB接口访问存储控制器。

这些接口都可以访问ROM或RAM单元，存储仲裁器以到达顺序确定运行顺序。

基于目前我司DemoSDK的使用SRAM情况，用户可用剩余SRAM空间为：

RAMsize<36kB（station模式下，连上路由后，heap+data区大致可用36KB左右。

）目前ESP8266EX片上没有programmableROM，用户程序存放在SPIFlash中。

SPIFlash

当前ESP8266EX芯片支持使用SPI接口的外置Flash，理论上最大可支持到16MB的SPIflash。

目前该模组外接的是4MB的SPIFlash。

建议Flash容量：

1MB-16MB。

支持的SPI模式：

支持StandardSPI、DualSPI、DIOSPI、QIOSPI，以及QuadSPI。

注意，在下载固件时需要在下载工具中选择对应模式，否则下载后程序将无法得到正确的运行。

晶振

目前晶体40M，26M及24M均支持，使用时请注意在下载工具中选择对应晶体类型。

晶振输入输出所加的对地调节电容C1、C2可不设为固定值，该值范围在6pF~22pF，具体值需要通过对系统测试后进行调节确定。

基于目前市场中主流晶振的情况，⼀般26Mhz晶振的输入输出所加电容C1、C2在10pF以内；⼀般40MHz晶振的输入输出所加电容10pF

选用的晶振自身精度需在±10PPM。

晶振的工作温度为-20°C-85°C。

晶振位置尽量靠近芯片的XTALPins（走线不要太长），同时晶振走线须用地包起来良好屏蔽。

晶振的输入输出走线不能打孔走线，即不能跨层。

晶振的输入输出走线不能交叉，跨层交叉也不行。

晶振的输入输出的bypass电容请靠近芯片左右侧摆放，尽量不要放在⾛线上。

晶振下方4层都不能走高频数字信号，最佳情况是晶振下方不走任何信号线，晶振TOP面的铺通区域越大越好。

晶振为敏感器件，晶振周围不能有磁感应器件，比如大电感等。

接口说明

表6接口说明

接口名称

管脚

功能说明

HSPI接⼝

IO12（MISO）,IO13（MOSI）,IO14（CLK）,IO15（CS）

可外接4SPIFlash、显示屏和MCU等。

PWM接⼝

IO12（R）,IO15（G）,IO13（B）

demo中提供4路PWM（用户可自行扩展至8路），可用来控制彩灯，蜂鸣器，继电器及电机等。

IR接⼝

IO14（IR_T）,IO5（IR_R）

IRRemoteControl4接口由软件实现，接口使用NEC编码及调制解调，采用38KHz的调制载波。

ADC接⼝

TOUT

可⽤于检测VDD3P3（Pin3,Pin4）电源电压和TOUT（Pin6）的输入电压（二者不可同时使用）。

可用于传感器等应用。

I2C接⼝

IO14（SCL）,IO2（SDA）

可外接传感器及显示屏等

UART接⼝

UART0:

TXD（U0TXD）,

RXD（U0RXD）,IO15（RTS）,

IO13（CTS）

UART1:

IO2（TXD）

可外接UART接口的设备。

下载：

U0TXD+U0RXD或者GPIO2+U0RXD

通信（UART0）：

U0TXD，U0RXD，MTDO（U0RTS），MTCK（U0CTS）Debug:

UART1_TXD（GPIO2）可作为debug信息的打印。

UART0在ESP8266EX上电默认会输出一些打印信息。

对此敏感的应用，可以使用UART的内部引脚交换功能，在初始化的时候，将U0TXD，U0RXD分别与U0RTS，U0CTS交换。

硬件上将MTDOMTCK连接到对应的外部MCU的串⼝进行通信。

I2S接⼝

I2S输入：

IO12（I2SI_DATA）;

IO13（I2SI_BCK）;

IO14（I2SI_WS）;

主要⽤于音频采集、处理和传输。

I2S输出：

IO15（I2SO_BCK）;

IO3（I2SO_DATA）;

IO2（I2SO_WS）.

最大额定值

表7最⼤大额定值

额定值

条件

值

单位

存储温度

-40to125

℃

最大焊接温度

260

℃

供电压

IPC/JEDECJ-STD-020

+3.0to+3.6

V

建议工作环境

表8建议工作环境

工作环境

名称

最小值

典型值

最大值

单位

工作温度

-40

20

125

℃

供电电压

VDD

3.0

3.3

3.6

V

数字端口特征

表9数字端口特征

端⼝

典型值

最小值

典型值

最大值

单位

输入逻辑电平低

VIL

-0.3

0.25VDD

V

输入逻辑电平⾼

VIH

0.75VDD

VDD+0.3

V

输出逻辑电平低

VOL

N

0.1VDD

V

输出逻辑电平⾼

VOH

0.8VDD

N

V

注意：

如无特殊说明，测试条件为：

VDD=3.3V，温度为20℃。

RF参数

表10RF参数

描述

最小值

典型值

最大值

单位

输入频率

2400

2483.5

MHz

输入阻抗值

50

ohm

输入反射值

-10

dB

PA输出功率为72.2Mbps

15.5

16.5

17.5

dBm

11b模式下PA输出功率

19.5

20.5

21.5

dBm

接收灵敏度

CCK,1Mbps

-98

dBm

CCK,11Mbps

-91

dBm

6Mbps（1/2BPSK）

-93

dBm

54Mbps（3/464-QAM）

-75

dBm

HT20,MCS7（65Mbps,72.2Mbps）

-72

dBm

邻频抑制

OFDM,6Mbps

37

dB

OFDM,54Mbps

21

dB

HT20,MCS0

37

dB

HT20,MCS7

20

dB

功耗

下列功耗数据是基于3.3V的电源、25°C的周围温度，并使用内部稳压器测得。

[1]所有测量均在没有SAW滤波器的情况下，于天线接口处完成。

[2]所有发射数据是基于90%的占空比，在持续发射的模式下测得的。

表11功耗

模式

最小值

典型值

最大值

单位

传送802.11b,CCK11Mbps,POUT=+17dBm

170

mA

传送802.11g,OFDM54Mbps,POUT=+15dBm

140

mA

传送802.11n,MCS7,POUT=+13dBm

120

mA

接收802.11b,包长1024字节,-80dBm

50

mA

接收802.11g,包长1024字节,-70dBm

56

mA

接收802.11n,包长1024字节,-65dBm

56

mA

Modem-Sleep①

15

mA

Light-Sleep②

0.9

mA

Deep-Sleep③

10

uA

PowerOff

0.5

uA

注①：

Modem-Sleep⽤于需要CPU一直处于工作状态如PWM或I2S应⽤等。

在保持WiFi连接时，如果没有数据传输，可根据802.11标准（如U-APSD），关闭WiFiModem电路来省电。

例如，在DTIM3时，每sleep300mS，醒来3mS接收AP的Beacon包等，则整体平均电流约15mA。

注②：

Light-Sleep用于CPU可暂停的应用，如WiFi开关。

在保持WiFi连接时，如果没有数据传输，可根据802.11标准（如U-APSD），关闭WiFiModem电路并暂停CPU来省电。

例如，在DTIM3时，每sleep300ms，醒来3ms接收AP的Beacon包等，则整体平均电流约0.9mA。

注③：

Deep-Sleep不需一直保持WiFi连接，很长时间才发送一次数据包的应用，如每100秒测量⼀次温度的传感器。

例如，每300s醒来后需0.3s-1s连上AP发送数据,则整体平均电流可远小于1mA。

倾斜升温

表12倾斜升温

倾斜升温TS最大值－TL

最大值3℃/秒

预热

最小温度值（TSMin.）

典型温度值（TSTyp.）

最⼤温度值（TSMax.）

时间（TS）

150℃

175℃

200℃

60~180秒

倾斜升温（TLtoTP）

最大值3℃/秒

持续时间／温度（TL）／时间（TL）

217℃/60~150秒

温度峰值（TP）

最高温度值260℃，持续10秒

目标温度峰值（TP目标值）

260℃+0/-5℃

实际峰值（tP）5℃持续时间

20~40秒

倾斜降温

最大值6℃/秒

从25℃调至温度峰值所需时间（t）

最大8分钟

原理图

图5ESP-12E原理图

产品试用

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