Chipy mikroprocesorowe używane w ESP32
Układy scalone stosowane w mikrokontrolerach ESP32 to jedno- i dwurdzeniowe mikroprocesory Tensilica Xtensa LX6 oraz dwurdzeniowe mikroprocesory LX7. Zależy to od używanego typu SoC ESP32. W serii ESP32 S zastosowano mikroprocesory Xtensa LX7, natomiast w serii ESP32-C i ESP32 LX6 dwurdzeniowe mikroprocesory.
Główne cechy układu ESP32
Tutaj omówimy główne cechy 32-bitowego dwurdzeniowego procesora Tensilica Xtensa LX6 i LX7. Z wyjątkiem ESP32-S0WD, wszystkie inne mikrokontrolery ESP32 mają procesory dwurdzeniowe. Główne cechy to dwurdzeniowy procesor, architektura, schemat blokowy, pamięć, urządzenia peryferyjne, protokoły Bluetooth i Wi-Fi.
Podwójny rdzeń procesora
Tensilica Xtensa LX6 i LX7 mają dwa rdzenie. Nazwy rdzeni to PRO-CPU i APP-CPU. Pro-CPU oznacza Protocol CPU, a APP-CPU oznacza Application CPU. Procesor protokołu został zaprojektowany do obsługi funkcji końcowych użytkownika, takich jak Wi-Fi, Bluetooth i urządzenia peryferyjne. Procesor aplikacji jest przeznaczony do obsługi kodów w ESP32. Oba te rdzenie są połączone z rejestrami pamięci i adresu. Rdzenie LX6 mają częstotliwość zegara 160 MHz, a LX7 240 MHz. Poniższy rysunek przedstawia mapowanie procesorów do pamięci.
Architektura
Mikroprocesory Tensilica Xtensa LX6 i LX7 mają 32-bitową architekturę RISC. Dlatego jednostki pamięci i urządzenia peryferyjne są zaprojektowane w taki sposób, aby mogły komunikować się z 32-bitowymi rejestrami adresowymi. Mapowanie architektury pokazano na poniższym diagramie, na którym widać, że wszystkie urządzenia peryferyjne, wewnętrzna pamięć ROM i SRAM, szybka i wolna pamięć komunikacji w czasie rzeczywistym, pamięć podręczna i zewnętrzna pamięć flash są mapowane za pomocą 32-bitowych rejestrów adresowych.
Schemat blokowy
Po zapoznaniu się z podstawową architekturą i mapowaniem mikroprocesorów LX6 i LX7 możemy teraz kompleksowo przyjrzeć się blokom mikroprocesora Xtensa LX za pomocą schematu blokowego. Schemat blokowy przedstawia oddzielne bloki dla każdej jednostki w mikroprocesorze. Składa się z urządzeń peryferyjnych, jednostki Bluetooth, jednostki Wi-Fi, nadajnika i odbiornika częstotliwości radiowej (RF), jednostki pamięci, zegara czasu rzeczywistego i jednostki bezpieczeństwa kryptograficznego.
Pamięć wewnętrzna i zewnętrzna
Mikroprocesor Xtensa LX7 ma 512 KB pamięci SRAM na dane i instrukcje oraz 384 KB pamięci ROM do wykonywania funkcji, takich jak uruchamianie. Posiada 8 KB pamięci SRAM Real-Time Communication (RTC) dla szybkiej i wolnej komunikacji. Może również obsługiwać zewnętrzną pamięć flash o pojemności do 32 MB.
Mikroprocesor Xtensa LX6 ma 520 KB SRAM na dane i instrukcje oraz 448 KB ROM do wykonywania funkcji, takich jak uruchamianie. Posiada 8 KB pamięci SRAM Real-Time Communication (RTC) dla szybkiej i wolnej komunikacji. Może również obsługiwać zewnętrzną pamięć flash o pojemności do 16 MB.
Zintegrowane urządzenia peryferyjne
W jednym mikroprocesorze LX6 lub LX7 firmy Tensilica Xtensa znajduje się wiele urządzeń peryferyjnych. Jest to bardzo zaawansowany rodzaj mikrokontrolera z tak wieloma urządzeniami peryferyjnymi. Obejmują one UART, SPI, timery, czujniki dotykowe, SPI, liczniki, interfejsy I2S i I2C, modulatory szerokości impulsu, przetworniki cyfrowo-analogowe i analogowo-cyfrowe.
Wi-Fi
Te układy mikroprocesorowe LX6 i LX7 wykorzystują protokół internetowy IEEE 802.11 b/g/n. Działa z bardzo dużą prędkością w zakresie częstotliwości 2,4 GHz. Obsługują również funkcję Wi-Fi Direct, która zapewnia wydajną komunikację peer-to-peer.
Bluetooth
Chipy mikroprocesorowe LX6 i LX7 mają niskoenergetyczny Bluetooth w wersji 4.2, który może współistnieć z Wi-Fi i ma również dużą prędkość. Wcześniej moduły Bluetooth i Wi-Fi były używane oddzielnie z mikrokontrolerami. Jednak te zaawansowane układy mikroprocesorowe zawierają w sobie Bluetooth i Wi-Fi, dzięki czemu ESP32 jest bardzo przyjazny dla użytkownika i wydajny.
Wniosek
ESP32 wykorzystuje dwa modele dwurdzeniowych układów mikroprocesorowych Tensilica Xtensa, a mianowicie LX6 i LX7. Chipy te są bardzo zaawansowane i oferują wiele przydatnych funkcji, w tym ulepszoną łączność, większą liczbę urządzeń peryferyjnych dla użytkowników, zwiększoną pamięć i kompaktowość.