Banana PI BPI Leaf ESP32 S3低功耗微控制器开发板概述

wendysong 2022-10-18 6587

电子说

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描述

BPI-Leaf-S3板载ESP32-S3芯片，支持 2.4 GHz Wi-Fi 和低功耗蓝牙 (Bluetooth® LE) 双模无线通信，外围兼容低功耗硬件设计，深度睡眠模式下功耗仅为10uA。

支持USB和外接3.7V锂电池两种供电方式，可实现双电源下自动切换电源功能，并支持USB充电方式。体积小巧，接口方便，上手简单，可直接应用于物联网低功耗项目。

BPI-Leaf-S3开发板在软件方面支持ESP-IDF、Arduino、MicroPython等多种方式进行编程开发。

BPI-Leaf-S3开发板上标记了与芯片对应的所有IO管脚，且IO管脚顺序与Espressif ESP32-S3-DevKitC-1开发板一致，开发者可根据实际需求，可将DevKitC-1支持的外围设备添加到BPI-Leaf-S3上，也可将开发板插在面包板上使用。

关键特性

ESP32-S3，Xtensa® 32 bit LX7

片外 PSRAM , FLASH

Ultra-low power 10uA

2.4G WIFI ，Bluetooth 5 ，Bluetooth mesh

GPIO , ADC , TOUCH , PWM , I2C , SPI , RMT , I2S , UART , LCD，CAMERA ，USB , JTAG

1* 4pin I2C连接座

1 * USB Type-C

1 * 2pin 电池连接座，支持充电

1 * 全彩色LED

BPI-Leaf-S3 与 ESP32-S3-DevKitC-1开发板对比

开发板	BPI-Leaf-S3	ESP32-S3-DevKitC-1
引出GPIO	36	36
3.3v管脚	2	2
5v管脚	1	1
GND管脚	4	4
全彩LED灯	1 on GPIO48	1 on GPIO48
芯片直连USB	Type-C USB接口x1	MicroUSB接口x1
UART TTL转USB	无	CP2102-MicroUSB接口x1
外接电池连接座	3.7v锂电池供电接口	无
电池充电	500mA充电	无
I²C 4pin连接座	1	无

BPI-Leaf-S3开发板IO管脚数量，顺序，间距都与Espressif ESP32-S3-DevKitC-1开发板一致。

BPI-Leaf-S3开发板不再具备传统的UART TTL转USB转接芯片及其USB接口，这是因为ESP32-S3芯片的内置USB功能已经足够完善，支持CDC-ACM 虚拟串口及 JTAG 适配器功能，不再需要外部的转接芯片就可以实现软件开发调试，固件下载等功能。

相较于ESP32-S3-DevKitC-1开发板，BPI-Leaf-S3开发板增加了外接电池连接座并搭配了充电电路，可直接通过USB给电池充电，且可实现自动切换供电，即在有接3.7v锂电池的条件下，插拔USB不会导致程序中断，适应更多应用场景。

BPI-Leaf-S3开发板上还增加了一个I²C 4pin连接座，使开发板连接一些I²C设备更加便捷稳固。其实此接口并不局限于连接I²C设备，所有可以通过一根3.3v线，一根GND线，一或两根信号线控制的设备都可以通过此4pin连接座与开发板建立通信。

Espressif ESP32-S3

ESP32-S3 是一款集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 的 MCU 芯片，支持远距离模式 (Long Range)。ESP32-S3 搭载 Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240 MHz，内置 512 KB SRAM (TCM)，具有 45 个可编程 GPIO 管脚和丰富的通信接口。ESP32-S3 支持更大容量的高速 Octal SPI flash 和片外 RAM，支持用户配置数据缓存与指令缓存。

以下是ESP32-S3芯片重要功能的描述。

支持Wi-Fi + Bluetooth 5 (LE) 无线连接: ESP32-S3 集成 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n)，支持 40 MHz 带宽；其低功耗蓝牙子系统支持 Bluetooth 5 (LE) 和 Bluetooth Mesh，可通过 Coded PHY 与广播扩展实现远距离通信。它还支持 2 Mbps PHY，用于提高传输速度和数据吞吐量。ESP32-S3 的 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 射频性能优越，在高温下也能稳定工作。

支持 AI 加速: ESP32-S3 MCU 增加了用于加速神经网络计算和信号处理等工作的向量指令 (vector instructions)。AI 开发者们通过 ESP-DSP 和 ESP-NN 库使用这些向量指令，可以实现高性能的图像识别、语音唤醒和识别等应用。

丰富的 IO 接口: ESP32-S3 拥有 45 个可编程 GPIO 以及 SPI、I2S、I2C、PWM、RMT、ADC、UART、SD/MMC 主机控制器和 TWAITM 控制器等常用外设接口。其中的 14 个 GPIO 可被配置为 HMI 交互的电容触摸输入端。此外，ESP32-S3 搭载了超低功耗协处理器 (ULP)，支持多种低功耗模式，广泛适用于各类低功耗应用场景。

完善的安全机制: ESP32-S3 为物联网设备提供了完善的安全机制和保护措施，防止各类恶意攻击和威胁。它支持基于 AES-XTS 算法的 flash 加密、基于 RSA 算法的安全启动、数字签名和 HMAC。ESP32-S3 还新增了一个“世界控制器 (World Controller)”模块，提供了两个互不干扰的执行环境，实现可信执行环境或权限分离机制。

硬件

硬件接口示意图

ESP32

硬件规格

BPI-Leaf-S3 规格表
SoC主控芯片	ESP32-S3，Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器
主频	240MHz MAX
工作温度	-40℃~+85℃
片上 ROM	384 KB
片上 SRAM	320 KB
片外 FLASH ROM	8MB
片外 PSRAM	8MB
WIFI	IEEE 802.11 b/g/n ，2.4Ghz频带，150Mbps
蓝牙	Bluetooth 5 ，Bluetooth mesh
GPIO	BPI-Leaf-S3已引出36个可用GPIO
ADC	2 × 12 位 SAR ADC，支持 20 个模拟通道输入
TOUCH 电容式触摸传感器	14
SPI	4
I2C	2，支持主机或从机模式
I2S	2，串行立体声数据的输入输出
LCD	1，支持 8 位 ~16 位并行 RGB、I8080、MOTO6800 接口
CAMERA	1，支持 8 位 ~16 位 DVP 图像传感器接口
UART	3 ，支持异步通信（RS232 和RS485）和 IrDA
PWM	8 路独立通道，14位精度
MCPWM	2
USB	1 × 全速USB 2.0 OTG，Type-C母口
USB Serial/JTAG 控制器	1，USB 全速标准，CDC-ACM ，JTAG
温度传感器	1，测量范围为–20 °C 到 110 °C，用于监测芯片内部温度
SD/MMC	1 × SDIO主机接口，具有2个卡槽，支持SD卡3.0和3.01，SDIO 3.0，CE-ATA 1.1，MMC 4.41，eMMC 4.5和4.51
TWAI® 控制器	1 ，兼容 ISO11898-1（CAN 规范 2.0）
通用 DMA 控制器	5 个接收通道和 5 个发送通道
RMT	4 通道发射，4通道接收，共享 384 x 32-bit 的 RAM
脉冲计数器	4个脉冲计数控制器（单元），每个单元有2个独立的通道
定时器	4 × 54 位通用定时器，16 位时钟预分频器，1 × 52 位系统定时器，3 × 看门狗定时器
外部晶振	40Mhz
RTC 和低功耗管理	电源管理单元 (PMU)+ 超低功耗协处理器 (ULP)
低功耗电流	10uA
工作电压	3.3V
输入电压	3.3V~5.5V
最大放电电流	2A@3.3V LDO
USB充电	支持
最大充电电流	500mA
可控全彩色LED	1

硬件尺寸

ESP32

BPI-Leaf-S3 尺寸表
管脚间距	2.54mm
安装孔间距	23mm/ 62.25mm
安装孔尺寸	内径2mm/外径3mm
主板尺寸	26 × 65.25(mm)/1.02 x 2.57(inches)
板厚	1.2mm

管脚间距兼容万能板（洞洞板、点阵板），面包板，便于调试应用。

外设GPIO管脚分配

BPI-Leaf-S3 外设GPIO管脚分配
外设接口	信号	管脚
ADC	ADC1_CH0~9	GPIO 1~10
ADC2_CH0~9	GPIO 11~20
触摸传感器	TOUCH1~14	GPIO 1~14
JTAG	MTCK	GPIO 39
MTDO	GPIO 40
MTDI	GPIO 41
MTMS	GPIO 42
UART	默认分配管脚，可重定义为任意GPIO
U0RXD_in	GPIO 44
U0CTS_in	GPIO 16
U0DSR_in	任意GPIO
U0TXD_out	GPIO43
U0RTS_out	GPIO 15
U0DTR_out	任意GPIO
U1RXD_in	GPIO 18
U1CTS_in	GPIO 20
U1DSR_in	任意GPIO
U1TXD_out	GPIO 17
U1RTS_out	GPIO 19
U1DTR_out	任意GPIO
U2	任意GPIO
I2C	任意GPIO
PWM	任意GPIO
I2S	任意GPIO
LCD	任意GPIO
CAMERA	任意GPIO
RMT	任意GPIO
SPI0/1	已用于FLASH与PSRAM
SPI2/3	任意GPIO
脉冲计数器	任意GPIO
USB OTG	D-	GPIO 19（内部 PHY）
D+	GPIO 20（内部 PHY）
VP	GPIO 42（外部 PHY）
VM	GPIO 41（外部 PHY）
RCV	GPIO21（外部 PHY）
OEN	GPIO 40（外部 PHY）
VPO	GPIO 39（外部 PHY）
VMO	GPIO38（外部 PHY）
USB Serial/JTAG	D-	GPIO 19（内部 PHY）
D+	GPIO 20（内部 PHY）
VP	GPIO 42（外部 PHY）
VM	GPIO 41（外部 PHY）
OEN	GPIO 40（外部 PHY）
VPO	GPIO 39（外部 PHY）
VMO	GPIO38（外部 PHY）
SD/MMC	任意GPIO
MCPWM	任意GPIO
TWAI	任意GPIO
彩色LED	GPIO 48

审核编辑：汤梓红

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