产品概述 产品特性 应用 1 ESP32-S2 系列型号对比 1.1 命名规则 1.2 型号对比 2 管脚 2.1 管脚布局 2.2 管脚概述 2.3 IO 管脚 2.3.1 IO MUX 功能 2.3.2 RTC 功能 2.3.3 模拟功能 2.3.4 GPIO 和 RTC_GPIO 的限制 2.3.5 外设管脚分配 2.4 模拟管脚 2.5 电源 2.5.1 电源管脚 2.5.2 电源管理 2.5.3 芯片上电和复位 2.6 芯片与 flash/PSRAM 的管脚对应关系 3 启动配置项 3.1 芯片启动模式控制 3.2 VDD_SPI 电压控制 3.3 ROM 日志打印控制 4 功能描述 4.1 系统 4.1.1 微处理器和主机 4.1.1.1 CPU 4.1.1.2 超低功耗协处理器 4.1.1.3 DMA 控制器 4.1.2 存储器组织结构 4.1.2.1 片上存储 4.1.2.2 外部存储器 4.1.2.3 Cache 4.1.3 系统组件 4.1.3.1 时钟 4.1.3.2 系统定时器 4.1.3.3 电源管理单元 4.1.4 加密和安全组件 4.1.4.1 加密硬件加速器 4.1.4.2 物理安全特性 4.2 外设 4.2.1 通讯接口 4.2.1.1 通用输入/输出接口 (GPIO) 4.2.1.2 SPI 控制器 4.2.1.3 LCD 控制器 4.2.1.4 UART 控制器 4.2.1.5 I2C 控制器 4.2.1.6 I2S 控制器 4.2.1.7 Camera 接口 4.2.1.8 红外遥控 4.2.1.9 脉冲计数控制器 4.2.1.10 LED PWM 控制器 4.2.1.11 USB On-The-Go 接口 4.2.1.12 双线汽车接口 4.2.2 模拟信号处理 4.2.2.1 ADC 4.2.2.2 DAC 4.2.2.3 温度传感器 4.2.2.4 触摸传感器 4.3 无线通信 4.3.1 无线电 4.3.1.1 2.4 GHz 接收器 4.3.1.2 2.4 GHz 发射器 4.3.1.3 时钟生成器 4.3.2 Wi-Fi 4.3.2.1 Wi-Fi MAC 4.3.3 网络特性 5 电气特性 5.1 绝对最大额定值 5.2 建议工作条件 5.3 VDD_SPI 输出特性 5.4 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C) 5.5 ADC 特性 5.6 功耗特性 5.6.1 Active 模式下的 RF 功耗 5.6.2 其他功耗模式下的功耗 5.7 存储器规格 5.8 可靠性 6 射频特性 6.1 Wi-Fi 射频 6.1.1 Wi-Fi 射频发射器 (TX) 特性 6.1.2 Wi-Fi 射频接收器 (RX) 特性 7 封装 ESP32-S2 管脚总览 技术规格书版本号管理 词汇表 相关文档和资源 修订历史 ESP32-S2 系列芯片 技术规格书 版本 1.8 Xtensa ® 单核 32 位 LX7 微处理器 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 芯片封装内可叠封 flash 和 PSRAM 43 个 GPIO，丰富的外设 QFN56 (7×7 mm) 封装 包括： ESP32-S2 ESP32-S2FH2 ESP32-S2FH4 ESP32-S2FN4R2 ESP32-S2R2 www.espressif.com 产品概述 ESP32-S2 是一款高集成度的低功耗 MCU 系统级芯片 (SoC)，支持 2.4 GHz Wi-Fi 无线通信。芯片集成了 Xtensa® 32 位 LX7 单核处理器、超低功耗协处理器、Wi-Fi 基带、RF 模块以及外设。 芯片的功能框图如下图所示。 Core System Wireless MAC and Baseband Wi-Fi MAC Wi-Fi Baseband 2.4 GHz Balun + Switch 2.4 GHz Receiver 2.4 GHz Transmitter RF Synthesizer RF Security Xtensa ® Single-Core 32-bit LX7 Microprocessor JTAG Cache Flash Encryption Peripherals Espressif’s ESP32-S2 Wi-Fi SoC ROM SRAM RNG GPIO UART TWAI ® General-purpose Timers DMA I2S LCD Interface I2C Pulse Counter USB OTG LED PWM Camera Interface SPI0/1 RMT SPI2/3 DIG ADC Controller Main System Watchdog Timers System Timer RTC GPIO Touch Sensor Temperature Sensor RTC ADC Controller ULP Coprocessor RTC Memory RTC Watchdog Timer PMU RTC ⚙ Digital Signature ⚙ SHA ⚙ ⚙ ⚙ AES ⚙ HMAC ⚙ Secure Boot ⚙ RSA ⚙ Modules having power in specific power modes: Active Active and Modem-sleep Active, Modem-sleep, Light-sleep, and Deep-sleep all modes Active, Modem-sleep, and Light-sleep; optional in Light-sleep ⚙ RTC Super Watchdog Timer eFuse Controller Brownout Detector ESP32-S2 功能框图 更多关于功耗的信息，请参考章节 4.1.3.3 电源管理单元。 乐鑫信息科技 2 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 产品特性 Wi-Fi • 支持 IEEE 802.11 b/g/n 协议 • 在 2.4 GHz 频带支持 20 MHz 和 40 MHz 频宽 • 支持单频 1T1R 模式，数据速率高达 150 Mbps • 无线多媒体 (WMM) • 帧聚合 (TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU) • 立即块确认 (Immediate Block ACK) • 分片和重组 (Fragmentation & defragmentation) • Beacon 自动监测（硬件 TSF） • 4 个虚拟 Wi-Fi 接口 • 同时支持基础结构型网络 (Infrastructure BSS) Station 模式/SoftAP 模式/混杂模式 请注意 ESP32-S2 在 Station 模式下扫描时，SoftAP 信道会同时改变 • 天线分集 • 802.11mc FTM CPU 和存储 • Xtensa ® 32 位 LX7 单核处理器 • 时钟频率：最高 240 MHz • CoreMark ® 分数： – 240 MHz ： 542.80 CoreMark ； 2.26 CoreMark/MHz • ROM：128 KB • SRAM：320 KB • RTC SRAM：16 KB • 封装内 flash 和 PSRAM （不同型号有差异，详见章节 1 ESP32-S2 系列型号对比） • SPI/QSPI/OSPI 接口外接多个 flash 和片外 RAM • 通过 cache 加速 flash 访问 • 支持 flash 在线编程 (ICP) 高级外设接口 • 43 个可编程 GPIO • 数字接口： – 4 个 SPI 乐鑫信息科技 3 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 – I2S – 2 个 I2C – 2 个 UART – RMT (TX/RX) – LED PWM 控制器，多达 8 个通道 – 4 个脉冲计数器 – 全速 USB OTG – DVP 8/16 camera 接口，与 I2S 共用一套硬件资源 – LCD 接口（8 位串口 RGB/8080/6800），与 SPI2 共用一套硬件资源 – LCD 接口（8/16/24 位并口），与 I2S 共用一套硬件资源 – DMA 控制器 – TWAI ® 控制器，兼容 ISO11898-1（CAN 规范 2.0） • 模拟接口： – 2 个 12 位 SAR 模/数转换器，多达 20 个通道 – 2 个 8 位数/模转换器 – 14 个电容式传感 GPIO – 温度传感器 • 定时器： – 64 位通用定时器 – 64 位系统定时器 – 3 个看门狗定时器 – 超级看门狗定时器 – XTAL32K 看门狗定时器 功耗管理 • 通过选择时钟频率、占空比、Wi-Fi 工作模式和单独控制内部器件的电源，实现精准电源控制 • 针对典型场景设计的五种功耗模式：Active、Modem-sleep、Light-sleep、Deep-sleep、Hibernation • 超低功耗协处理器 (ULP)： – ULP-RISC-V 协处理器 – ULP-FSM 协处理器 • Deep-sleep 模式下 RTC 存储器仍保持工作 乐鑫信息科技 4 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 安全机制 • 安全启动 - 内部和外部存储器的权限控制 • Flash 加密 - 加密和解密存储器 • 4096 位 OTP，用户可用的高达 1792 位 • 加密硬件加速器： – AES-128/192/256 (FIPS PUB 197) – Hash (FIPS PUB 180-4) – RSA – 随机数生成器 (RNG) – HMAC – 数字签名 RF 模块 • 天线开关、射频巴伦 (balun)、功率放大器、低噪声放大器 • 802.11b 传输功率高达 +19.5 dBm • 802.11n 传输功率高达 +18 dBm 应用 低功耗芯片 ESP32-S2 专为物联网 (IoT) 设备而设计，应用领域包括： • 智能家居 • 工业自动化 • 医疗保健 • 消费电子产品 • 智慧农业 • POS 机 • 服务机器人 • 音频设备 • 通用低功耗 IoT 传感器集线器 • 通用低功耗 IoT 数据记录器 • 摄像头视频流传输 • USB 设备 • 语音识别 • 图像识别 • Wi-Fi + 蓝牙网卡 • 触摸和接近感应 乐鑫信息科技 5 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 目录 说明： 点击链接或扫描二维码确保您使用的是最新版本的文档： https://www.espressif.com/documentation/esp32-s2_datasheet_cn.pdf 目录 产品概述 2 产品特性 3 应用 5 1 ESP32-S2 系列型号对比 11 1.1 命名规则 11 1.2 型号对比 11 2 管脚 12 2.1 管脚布局 12 2.2 管脚概述 13 2.3 IO 管脚 16 2.3.1 IO MUX 功能 16 2.3.2 RTC 功能 19 2.3.3 模拟功能 20 2.3.4 GPIO 和 RTC_GPIO 的限制 21 2.3.5 外设管脚分配 22 2.4 模拟管脚 24 2.5 电源 25 2.5.1 电源管脚 25 2.5.2 电源管理 25 2.5.3 芯片上电和复位 26 2.6 芯片与 flash/PSRAM 的管脚对应关系 27 3 启动配置项 28 3.1 芯片启动模式控制 29 3.2 VDD_SPI 电压控制 29 3.3 ROM 日志打印控制 30 4 功能描述 31 4.1 系统 31 4.1.1 微处理器和主机 31 4.1.1.1 CPU 31 4.1.1.2 超低功耗协处理器 31 4.1.1.3 DMA 控制器 32 4.1.2 存储器组织结构 32 乐鑫信息科技 6 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 目录 4.1.2.1 片上存储 33 4.1.2.2 外部存储器 34 4.1.2.3 Cache 34 4.1.3 系统组件 34 4.1.3.1 时钟 34 4.1.3.2 系统定时器 35 4.1.3.3 电源管理单元 36 4.1.4 加密和安全组件 36 4.1.4.1 加密硬件加速器 36 4.1.4.2 物理安全特性 37 4.2 外设 38 4.2.1 通讯接口 38 4.2.1.1 通用输入/输出接口 (GPIO) 38 4.2.1.2 SPI 控制器 38 4.2.1.3 LCD 控制器 40 4.2.1.4 UART 控制器 40 4.2.1.5 I2C 控制器 40 4.2.1.6 I2S 控制器 41 4.2.1.7 Camera 接口 41 4.2.1.8 红外遥控 41 4.2.1.9 脉冲计数控制器 41 4.2.1.10 LED PWM 控制器 42 4.2.1.11 USB On-The-Go 接口 42 4.2.1.12 双线汽车接口 42 4.2.2 模拟信号处理 43 4.2.2.1 ADC 43 4.2.2.2 DAC 43 4.2.2.3 温度传感器 43 4.2.2.4 触摸传感器 43 4.3 无线通信 44 4.3.1 无线电 44 4.3.1.1 2.4 GHz 接收器 44 4.3.1.2 2.4 GHz 发射器 44 4.3.1.3 时钟生成器 44 4.3.2 Wi-Fi 44 4.3.2.1 Wi-Fi MAC 45 4.3.3 网络特性 45 5 电气特性 46 5.1 绝对最大额定值 46 5.2 建议工作条件 46 5.3 VDD_SPI 输出特性 47 5.4 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C) 47 5.5 ADC 特性 47 5.6 功耗特性 48 5.6.1 Active 模式下的 RF 功耗 48 乐鑫信息科技 7 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 目录 5.6.2 其他功耗模式下的功耗 49 5.7 存储器规格 49 5.8 可靠性 50 6 射频特性 51 6.1 Wi-Fi 射频 51 6.1.1 Wi-Fi 射频发射器 (TX) 特性 51 6.1.2 Wi-Fi 射频接收器 (RX) 特性 52 7 封装 54 ESP32-S2 管脚总览 56 技术规格书版本号管理 57 词汇表 58 相关文档和资源 59 修订历史 60 乐鑫信息科技 8 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 表格 表格 1-1 ESP32-S2 系列芯片对比 11 2-1 管脚概述 13 2-2 通过 IO MUX 连接的外设信号 16 2-3 IO MUX 功能 17 2-4 通过 RTC IO MUX 连接的 RTC 外设信号 19 2-5 RTC 功能 19 2-6 连接模拟功能的模拟信号 20 2-7 模拟功能 20 2-8 外设管脚分配 23 2-9 模拟管脚 24 2-10 电源管脚 25 2-11 电压稳压器 25 2-12 上电和复位时序参数说明 26 2-13 芯片与 flash 或 PSRAM 的管脚对应关系 27 3-1 Strapping 管脚的默认配置 28 3-2 Strapping 管脚的时序参数说明 28 3-3 芯片启动模式控制 29 3-4 VDD_SPI 电压控制 29 3-5 UART ROM 日志打印控制 30 4-1 SPI 信号总线与芯片管脚的映射关系表 39 5-1 绝对最大额定值 46 5-2 建议工作条件 46 5-3 VDD_SPI 内部和输出特性 47 5-4 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C) 47 5-5 ADC 特性 48 5-6 ADC 校准结果 48 5-7 不同 RF 模式下的 Wi-Fi 功耗 48 5-8 Modem-sleep 模式下的功耗 49 5-9 低功耗模式下的功耗 49 5-10 Flash 规格 50 5-11 可靠性认证 50 6-1 Wi-Fi 频率 51 6-2 频谱模板和 EVM 符合 802.11 标准时的发射功率 51 6-3 发射 EVM 测试 51 6-4 接收灵敏度 52 6-5 最大接收电平 53 6-6 接收邻道抑制 53 7-1 管脚总览 56 乐鑫信息科技 9 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 插图 插图 1-1 ESP32-S2 系列芯片命名规则 11 2-1 ESP32-S2 管脚布局（俯视图） 12 2-2 ESP32-S2 电源管理 26 2-3 上电和复位时序参数图 26 3-1 Strapping 管脚的时序参数图 29 4-1 地址映射结构 33 7-1 QFN56 (7×7 mm) 封装，用于除 ESP32-S2FN4R2 之外的其他芯片变型 54 7-2 QFN56 (7×7 mm) 封装，用于 ESP32-S2FN4R2 55 乐鑫信息科技 10 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 1 ESP32-S2 系列型号对比 1 ESP32-S2 系列型号对比 1.1 命名规则 ESP32-S2 F x 芯⽚系列 flash flash ⼤⼩ (MB) R x PSRAM PSRAM ⼤⼩ (MB) H/N flash 温度 H：⾼温 N：正常 图 1-1. ESP32-S2 系列芯片命名规则 1.2 型号对比 表 1-1. ESP32-S2 系列芯片对比 料号 1 封装内 Flash 5 封装内 PSRAM 环境温度 2 VDD_SPI 电压 3 ESP32-S2 — — –40 ∼ 105°C 3 3.3 V/1.8 V ESP32-S2FH2 2 MB (Quad SPI) 4 — –40 ∼ 105 °C 3.3 V ESP32-S2FH4 4 MB (Quad SPI) — –40 ∼ 105 °C 3.3 V ESP32-S2FN4R2 4 MB (Quad SPI) 2 MB (Quad SPI) –40 ∼ 85 °C 3.3 V ESP32-S2R2 — 2 MB (Quad SPI) –40 ∼ 85 °C 3.3 V 1 更多关于芯片丝印和包装的信息，请参考章节 7 封装。 2 环境温度指乐鑫芯片外部的推荐环境温度。 3 更多关于 VDD_SPI 的信息，请参考章节 2.5 电源。 4 更多关于 SPI 模式的信息，请参考章节 2.6 芯片与 flash/PSRAM 的管脚对应关系。 乐鑫信息科技 11 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2 管脚 2.1 管脚布局 1 2 3 4 5 6 7 8 9 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 28 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 44 43 ESP32-S2 13 14 10 11 12 VDD3P3_RTC_IO 27 GPIO21 GPIO20 GPIO19 DAC_2 DAC_1 XTAL_32K_N XTAL_32K_P VDD3P3_RTC GPIO14 GPIO13 GPIO12 GPIO11 GPIO10 GPIO9 GPIO8 GPIO7 GPIO6 GPIO5 GPIO4 GPIO3 GPIO2 GPIO1 GPIO0 VDD3P3 VDD3P3 LNA_IN VDDA CHIP_PU VDDA XTAL_P XTAL_N VDDA GPIO45 U0RXD U0TXD MTMS MTDI VDD3P3_CPU MTD0 MTCK GPIO46 GPIO38 GPIO37 GPIO36 GPIO35 GPIO34 GPIO33 SPID SPIQ SPICLK SPICS0 SPIWP SPIHD VDD_SPI SPICS1 57 GND 图 2-1. ESP32-S2 管脚布局（俯视图） 乐鑫信息科技 12 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2.2 管脚概述 ESP32-S2 芯片集成了多个需要与外界通讯的外设。由于芯片封装尺寸小、管脚数量有限，传送所有输入输出信 号的唯一方法是管脚多路复用。管脚多路复用由软件可编程的寄存器控制（详见 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 IO MUX 和 GPIO 交换矩阵）。 总体而言，ESP32-S2 芯片的管脚可分为以下几类： • IO 管脚，具有以下预设功能： – 每个 IO 管脚都预设了 IO MUX 功能 – 见表 2-3 IO MUX 功能 – 部分 IO 管脚预设了 RTC 功能 – 见表 2-5 RTC 功能 – 部分 IO 管脚预设了模拟功能 – 见表 2-7 模拟功能 预设功能即每个 IO 管脚直接连接至一组特定的片上外设信号。运行时，可通过映射寄存器配置连接管脚 的外设信号。 • 模拟管脚，专用于模拟功能 – 见表 2-9 模拟管脚 • 电源管脚，为芯片组件和非电源管脚供电 – 见表 2-10 电源管脚 表 2-1 管脚概述 简要介绍了所有管脚。更多信息，详见下文相应章节，或参考ESP32-S2 管脚总览。 表 2-1. 管脚概述 管脚配置 5 管脚功能 1 管脚序号 管脚名称 管脚类型 供电管脚 2 3 4 复位时 复位后 IO MUX RTC IO MUX 模拟 1 VDDA 电源 2 LNA_IN 模拟 3 VDD3P3 电源 4 VDD3P3 电源 5 GPIO0 IO VDD3P3_RTC_IO WPU, IE WPU, IE IO MUX RTC IO MUX 6 GPIO1 IO VDD3P3_RTC_IO IE IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 7 GPIO2 IO VDD3P3_RTC_IO IE IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 8 GPIO3 IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 9 GPIO4 IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 10 GPIO5 IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 11 GPIO6 IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 12 GPIO7 IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 13 GPIO8 IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 14 GPIO9 IO VDD3P3_RTC_IO IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 15 GPIO10 IO VDD3P3_RTC_IO IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 16 GPIO11 IO VDD3P3_RTC_IO IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 17 GPIO12 IO VDD3P3_RTC_IO IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 18 GPIO13 IO VDD3P3_RTC_IO IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 19 GPIO14 IO VDD3P3_RTC_IO IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 20 VDD3P3_RTC 电源 21 XTAL_32K_P IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 22 XTAL_32K_N IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 23 DAC_1 IO VDD3P3_RTC_IO IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 见下页 乐鑫信息科技 13 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 – 接上页 管脚配置 5 管脚功能 1 管脚序号 管脚名称 管脚类型 供电管脚 2 3 4 复位时 复位后 IO MUX RTC IO MUX 模拟 24 DAC_2 IO VDD3P3_RTC_IO IE IO MUX RTC IO MUX 模拟 25 GPIO19 IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 26 GPIO20 IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 模拟 27 VDD3P3_RTC_IO 电源 28 GPIO21 IO VDD3P3_RTC_IO IO MUX RTC IO MUX 29 SPICS1 IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE IO MUX 30 VDD_SPI 电源 31 SPIHD IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE IO MUX 32 SPIWP IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE IO MUX 33 SPICS0 IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE IO MUX 34 SPICLK IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE IO MUX 35 SPIQ IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE IO MUX 36 SPID IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE IO MUX 37 GPIO33 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE IO MUX 38 GPIO34 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE IO MUX 39 GPIO35 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE IO MUX 40 GPIO36 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE IO MUX 41 GPIO37 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE IO MUX 42 GPIO38 IO VDD3P3_CPU IE IO MUX 43 MTCK IO VDD3P3_CPU IE 6 IO MUX 44 MTDO IO VDD3P3_CPU IE IO MUX 45 VDD3P3_CPU 电源 46 MTDI IO VDD3P3_CPU IE IO MUX 47 MTMS IO VDD3P3_CPU IE IO MUX 48 U0TXD IO VDD3P3_CPU WPU, IE WPU, IE IO MUX 49 U0RXD IO VDD3P3_CPU WPU, IE WPU, IE IO MUX 50 GPIO45 IO VDD3P3_CPU WPD, IE WPD, IE IO MUX 51 VDDA 电源 52 XTAL_N 模拟 53 XTAL_P 模拟 54 VDDA 电源 55 GPIO46 IO VDD3P3_CPU WPD, IE WPD, IE IO MUX 56 CHIP_PU 模拟 VDD3P3_RTC_IO 1. 加粗功能为默认启动模式下管脚的默认功能，详见章节 3.1 芯片启动模式控制。 2. 供电管脚一栏，由 VDD_SPI 供电的管脚： • 电源实际来自给 VDD_SPI 供电的内部电源轨，详见章节 2.5.2 电源管理。 3. 供电管脚一栏，由 VDD3P3_CPU / VDD_SPI 供电的管脚： • 供电管脚（VDD3P3_CPU 或 VDD_SPI）可通过寄存器配置，详见 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 IO MUX 和 GPIO 交换 矩阵。 4. 所有管脚的默认驱动电流为 20 mA。 5. 管脚配置一栏为复位时和复位后预设配置缩写： • IE – 输入使能 • WPU – 内部弱上拉电阻使能 • WPD – 内部弱下拉电阻使能 6. EFUSE_DIS_PAD_JTAG 的值为 • 0 - 弱上拉电阻使能 乐鑫信息科技 14 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 • 1 - 管脚浮空 乐鑫信息科技 15 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2.3 IO 管脚 2.3.1 IO MUX 功能 IO MUX 能让一个输入/输出管脚连接多个输入/输出信号。ESP32-S2 的每个 IO 管脚可在表 2-3 IO MUX 功能 列 出的五个信号（IO MUX 功能，即 F0-F4）中选择，连接任意一个。 五个信号中： • 部分源自 GPIO 交换矩阵（GPIO0、GPIO1 等）。GPIO 交换矩阵包含内部信号传输线路，用于映射信号， 能令管脚连接几乎任一外设信号。这种映射虽然灵活，但可能影响传输信号的速度，造成延迟。如何通过 GPIO 交换矩阵连接外设信号，详见 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 IO MUX 和 GPIO 交换矩阵。 • 部分直接源自特定外设（U0TXD、MTCK 等），包括 UART0/1、JTAG、SPI0/1 和 SPI2 - 详见表 2-2 通过 IO MUX 连接的外设信号。 表 2-2. 通过 IO MUX 连接的外设信号 管脚功能 信号 描述 U…TXD 发送数据 (Transmit) UART0/1 接口 U…RXD 接收数据 (Receive) U…RTS 请求发送 (Request to send) U…CTS 允许发送 (Clear to send) MTCK 测试时钟 (Test clock) 用于调试功能的 JTAG 接口 MTDO 测试数据输出 (Test Data Out) MTDI 测试数据输入 (Test Data In) MTMS 测试模式选择 (Test Mode Select) SPIQ 主机输入从机输出 (Master in, slave out) 3.3 V SPI0/1 接口，通过 SPI 总线连接封装内或封 装外 flash/PSRAM。支持单线、双线、四线 SPI 模 式。详见章节 2.6 芯片与 flash/PSRAM 的管脚对应 关系 SPID 主机输出从机输入 (Master out, slave in) SPIHD 暂停 (Hold) SPIWP 写保护 (Write protect) SPICLK 时钟 (Clock) SPICS… 片选 (Chip select) SPIIO… 数据 (Data) 八线 SPI 模式下 SPI0/1 接口的高 4 位数据线接口 及 DQS 接口SPIDQS 数据选通/数据掩码 (Data strobe/data mask) SUBSPIQ 主机输入从机输出 (Master in, slave out) 1.8 V SPI0/1 接口，通过 SUBSPI 总线连封装内或 封装外 flash/PSRAM。支持单线、双线、四线 SPI 模式 SUBSPID 主机输出从机输入 (Master out, slave in) SUBSPIHD 暂停 (Hold) SUBSPIWP 写保护 (Write protect) SUBSPICLK 时钟 (Clock) SUBSPICS… 片选 (Chip select) FSPIQ 主机输入从机输出 (Master in, slave out) 用于快速 SPI 传输的 SPI2 主接口。支持单线、双 线、四线 SPI 模式 FSPID 主机输出从机输入 (Master out, slave in) FSPIHD 暂停 (Hold) FSPIWP 写保护 (Write protect) FSPICLK 时钟 (Clock) FSPICS0 片选 (Chip select) FSPIIO… 数据 (Data) 八线 SPI 模式下 SPI2 接口的高 4 位数据线接口及 DQS 接口FSPIDQS 数据选通/数据掩码 (Data strobe/data mask) CLK_OUT… 时钟输出 (Clock output) 芯片内部组件生成的输出时钟信号 乐鑫信息科技 16 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 表 2-3 IO MUX 功能 列出了管脚的 IO MUX 功能。 表 2-3. IO MUX 功能 IO MUX 功能 管脚序号 GPIO F0 类型 F1 类型 F2 类型 F3 类型 F4 类型 5 GPIO0 GPIO0 I/O/T GPIO0 I/O/T 6 GPIO1 GPIO1 I/O/T GPIO1 I/O/T 7 GPIO2 GPIO2 I/O/T GPIO2 I/O/T 8 GPIO3 GPIO3 I/O/T GPIO3 I/O/T 9 GPIO4 GPIO4 I/O/T GPIO4 I/O/T 10 GPIO5 GPIO5 I/O/T GPIO5 I/O/T 11 GPIO6 GPIO6 I/O/T GPIO6 I/O/T 12 GPIO7 GPIO7 I/O/T GPIO7 I/O/T 13 GPIO8 GPIO8 I/O/T GPIO8 I/O/T SUBSPICS1 O/T 14 GPIO9 GPIO9 I/O/T GPIO9 I/O/T SUBSPIHD I1/O/T FSPIHD I1/O/T 15 GPIO10 GPIO10 I/O/T GPIO10 I/O/T FSPIIO4 I1/O/T SUBSPICS0 O/T FSPICS0 I1/O/T 16 GPIO11 GPIO11 I/O/T GPIO11 I/O/T FSPIIO5 I1/O/T SUBSPID I1/O/T FSPID I1/O/T 17 GPIO12 GPIO12 I/O/T GPIO12 I/O/T FSPIIO6 I1/O/T SUBSPICLK O/T FSPICLK I1/O/T 18 GPIO13 GPIO13 I/O/T GPIO13 I/O/T FSPIIO7 I1/O/T SUBSPIQ I1/O/T FSPIQ I1/O/T 19 GPIO14 GPIO14 I/O/T GPIO14 I/O/T FSPIDQS O/T SUBSPIWP I1/O/T FSPIWP I1/O/T 21 GPIO15 GPIO15 I/O/T GPIO15 I/O/T U0RTS O 22 GPIO16 GPIO16 I/O/T GPIO16 I/O/T U0CTS I1 23 GPIO17 GPIO17 I/O/T GPIO17 I/O/T U1TXD O 24 GPIO18 GPIO18 I/O/T GPIO18 I/O/T U1RXD I1 CLK_OUT3 O 25 GPIO19 GPIO19 I/O/T GPIO19 I/O/T U1RTS O CLK_OUT2 O 26 GPIO20 GPIO20 I/O/T GPIO20 I/O/T U1CTS I1 CLK_OUT1 O 28 GPIO21 GPIO21 I/O/T GPIO21 I/O/T 29 GPIO26 SPICS1 O/T GPIO26 I/O/T 31 GPIO27 SPIHD I1/O/T GPIO27 I/O/T 32 GPIO28 SPIWP I1/O/T GPIO28 I/O/T 33 GPIO29 SPICS0 O/T GPIO29 I/O/T 34 GPIO30 SPICLK O/T GPIO30 I/O/T 35 GPIO31 SPIQ I1/O/T GPIO31 I/O/T 36 GPIO32 SPID I1/O/T GPIO32 I/O/T 37 GPIO33 GPIO33 I/O/T GPIO33 I/O/T FSPIHD I1/O/T SUBSPIHD I1/O/T SPIIO4 I1/O/T 38 GPIO34 GPIO34 I/O/T GPIO34 I/O/T FSPICS0 I1/O/T SUBSPICS0 O/T SPIIO5 I1/O/T 39 GPIO35 GPIO35 I/O/T GPIO35 I/O/T FSPID I1/O/T SUBSPID I1/O/T SPIIO6 I1/O/T 40 GPIO36 GPIO36 I/O/T GPIO36 I/O/T FSPICLK I1/O/T SUBSPICLK O/T SPIIO7 I1/O/T 41 GPIO37 GPIO37 I/O/T GPIO37 I/O/T FSPIQ I1/O/T SUBSPIQ I1/O/T SPIDQS I0/O/T 42 GPIO38 GPIO38 I/O/T GPIO38 I/O/T FSPIWP I1/O/T SUBSPIWP I1/O/T 43 GPIO39 MTCK I1 GPIO39 I/O/T CLK_OUT3 O SUBSPICS1 O/T 44 GPIO40 MTDO O/T GPIO40 I/O/T CLK_OUT2 O 46 GPIO41 MTDI I1 GPIO41 I/O/T CLK_OUT1 O 47 GPIO42 MTMS I0 GPIO42 I/O/T 48 GPIO43 U0TXD O GPIO43 I/O/T CLK_OUT1 O 见下页 乐鑫信息科技 17 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 – 接上页 IO MUX 功能 管脚序号 GPIO F0 类型 F1 类型 F2 类型 F3 类型 F4 类型 49 GPIO44 U0RXD I1 GPIO44 I/O/T CLK_OUT2 O 50 GPIO45 GPIO45 I/O/T GPIO45 I/O/T 55 GPIO46 GPIO46 I GPIO46 I 1 加粗表示默认启动模式下的默认管脚功能，详见章节 3.1 芯片启动模式控制。 2 高亮 的单元格，详见章节 2.3.4 GPIO 和 RTC_GPIO 的限制。 3 每个 IO MUX 功能 (Fn，n = 0 ~ 4) 均对应一个“类型”。以下是各个“类型”的含义： • I – 输入。O – 输出。T – 高阻。 • I1 – 输入；如果该管脚分配了 Fn 以外的功能，则 Fn 的输入信号恒为 1。 • I0 – 输入；如果该管脚分配了 Fn 以外的功能，则 Fn 的输入信号恒为 0。 乐鑫信息科技 18 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2.3.2 RTC 功能 芯片处于 Deep-sleep 模式时，章节 2.3.1 IO MUX 功能 介绍的 IO 管脚功能无法使用。这正是引入 RTC IO MUX 的原因。RTC IO 管脚连接 RTC 系统，由 VDD3P3_RTC 供电，使用 RTC IO MUX 能在 Deep-sleep 模式下让一 个 RTC 输入/输出管脚连接多个输入/输出信号。 RTC IO 管脚具有 RTC 功能，可以 • 用作 RTC GPIO （RTC_GPIO0、RTC_GPIO1 等），连接 ULP 协处理器 • 或者连接 RTC 外设信号（sar_i2c_scl_0、sar_i2c_sda_0 等）- 见表 2-4 通过 RTC IO MUX 连接的 RTC 外 设信号 表 2-4. 通过 RTC IO MUX 连接的 RTC 外设信号 管脚功能 信号 描述 sar_i2c_scl… 串行时钟 (Serial clock) RTC I2C0/1 接口 sar_i2c_sda… 串行数据 (Serial data) 表 2-5 RTC 功能 列出了 RTC IO 管脚的 RTC 功能。 表 2-5. RTC 功能 管脚 RTC RTC 功能 2 序号 IO 名称 1 F0 F1 F2 F3 5 RTC_GPIO0 RTC_GPIO0 sar_i2c_scl_0 6 RTC_GPIO1 RTC_GPIO1 sar_i2c_sda_0 7 RTC_GPIO2 RTC_GPIO2 sar_i2c_scl_1 8 RTC_GPIO3 RTC_GPIO3 sar_i2c_sda_1 9 RTC_GPIO4 RTC_GPIO4 10 RTC_GPIO5 RTC_GPIO5 11 RTC_GPIO6 RTC_GPIO6 12 RTC_GPIO7 RTC_GPIO7 13 RTC_GPIO8 RTC_GPIO8 14 RTC_GPIO9 RTC_GPIO9 15 RTC_GPIO10 RTC_GPIO10 16 RTC_GPIO11 RTC_GPIO11 17 RTC_GPIO12 RTC_GPIO12 18 RTC_GPIO13 RTC_GPIO13 19 RTC_GPIO14 RTC_GPIO14 21 RTC_GPIO15 RTC_GPIO15 22 RTC_GPIO16 RTC_GPIO16 23 RTC_GPIO17 RTC_GPIO17 24 RTC_GPIO18 RTC_GPIO18 25 RTC_GPIO19 RTC_GPIO19 26 RTC_GPIO20 RTC_GPIO20 28 RTC_GPIO21 RTC_GPIO21 1 由于 RTC 功能通过使用 RTC GPIO 编号的 RTC GPIO 寄存器配置，此 列列出的是 RTC GPIO 的名称。 2 高亮 的单元格，详见章节 2.3.4 GPIO 和 RTC_GPIO 的限制。 乐鑫信息科技 19 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2.3.3 模拟功能 部分 IO 管脚具有模拟功能，可用于任意功耗模式下的模拟外设（如 ADC）。模拟功能连接内部模拟信号，详见 表 2-6 连接模拟功能的模拟信号。 表 2-6. 连接模拟功能的模拟信号 管脚功能 信号 描述 TOUCH… 触摸传感器通道 … 信号 触摸传感器接口 ADC…_CH… ADC1/2 通道 … 信号 ADC1/2 接口 XTAL_32K_N 负极性时钟信号 (Negative clock signal) 连接 ESP32-S2 无源或有源晶振的外部 32 kHz 时钟输入/输出XTAL_32K_P 正极性时钟信号 (Positive clock signal) USB_D- 数据 - (Data -) USB OTG USB_D+ 数据 + (Data +) DAC_… DAC_… 数/模转换器 表 2-7 模拟功能 列出了 IO 管脚的模拟功能。 表 2-7. 模拟功能 模拟功能 管脚序号 RTC IO 1 F0 F1 6 RTC_GPIO1 TOUCH1 ADC1_CH0 7 RTC_GPIO2 TOUCH2 ADC1_CH1 8 RTC_GPIO3 TOUCH3 ADC1_CH2 9 RTC_GPIO4 TOUCH4 ADC1_CH3 10 RTC_GPIO5 TOUCH5 ADC1_CH4 11 RTC_GPIO6 TOUCH6 ADC1_CH5 12 RTC_GPIO7 TOUCH7 ADC1_CH6 13 RTC_GPIO8 TOUCH8 ADC1_CH7 14 RTC_GPIO9 TOUCH9 ADC1_CH8 15 RTC_GPIO10 TOUCH10 ADC1_CH9 16 RTC_GPIO11 TOUCH11 ADC2_CH0 17 RTC_GPIO12 TOUCH12 ADC2_CH1 18 RTC_GPIO13 TOUCH13 ADC2_CH2 19 RTC_GPIO14 TOUCH14 ADC2_CH3 21 RTC_GPIO15 XTAL_32K_P ADC2_CH4 22 RTC_GPIO16 XTAL_32K_N ADC2_CH5 23 RTC_GPIO17 DAC_1 ADC2_CH6 24 RTC_GPIO18 DAC_2 ADC2_CH7 25 RTC_GPIO19 USB_D- ADC2_CH8 26 RTC_GPIO20 USB_D+ ADC2_CH9 1 由于模拟功能通过使用 RTC GPIO 编号的 RTC GPIO 寄 存器配置，此列列出的是 RTC GPIO 的名称。 2 高亮 的单元格，详见章节 2.3.4 GPIO 和 RTC_GPIO 的限 制。 乐鑫信息科技 20 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2.3.4 GPIO 和 RTC_GPIO 的限制 ESP32-S2 的所有 IO 管脚都有 GPIO 功能，部分还具有 RTC_GPIO 功能。不过，这些 IO 管脚是多功能管脚，可 以根据需求配置不同的功能，也有一些使用限制，需要特别注意。 本章节的表格中，部分管脚功能有 红色 或 黄色 高亮标记，是重要的管脚功能，所属 IO 管脚用作 GPIO / GPIO 时需谨慎： • IO 管脚 – 用于与封装内 flash/PSRAM 通讯，不建议作其他用途。更多信息，详见章节 2.6 芯片与 flash/ PSRAM 的管脚对应关系。 • IO 管脚 – 具有以下重要功能之一： – Strapping 管脚 – 启动时逻辑电平需为特定值。详见章节 3 启动配置项。 说明： Strapping 管脚在 管脚名称或 复位时管脚配置处高亮，而非管脚功能。 – USB_D+/- – 默认情况下连接 USB OTG。此类管脚需重新配置，方可用作 GPIO。 – JTAG 接口 – 通常用于调试功能。详见表 2-2 通过 IO MUX 连接的外设信号。 – UART0 接口 – 通常用于调试功能。详见表 2-2 通过 IO MUX 连接的外设信号。 – 八线 SPI 模式 – 无限制，除非芯片在八线 SPI 模式下连接 flash/PSRAM。 更多关于管脚分配的信息，可见章节 2.3.5 外设管脚分配 和 ESP32-S2 管脚总览。 乐鑫信息科技 21 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2.3.5 外设管脚分配 表 2-8 外设管脚分配 根据优先级高亮了可以分配给每个外设接口的管脚： • 优先级 1 (P1) ：固定管脚，通过 IO MUX 或 RTC IO MUX 直接连接外设信号。 如果某个外设接口没有优先级 1 的管脚（如 UART2），则可以分配优先级 2 到优先级 4 的任意 GPIO 管脚。 • 任意 GPIO 管脚，通过 GPIO 交换矩阵映射外设信号，优先级为 2、3 或 4： – 优先级 2 (P2) ：GPIO 管脚，没有限制，可以自由分配。 – 优先级 3 (P3) ：GPIO 管脚，使用时需要注意是否会和章节 2.3.4 GPIO 和 RTC_GPIO 的限制 描述的 重要功能冲突： * GPIO0、GPIO45、GPIO46 ：Strapping 管脚。 * GPIO39、GPIO40、GPIO41、GPIO42 ：JTAG 接口。 * GPIO43、GPIO44 : UART0 接口。 * GPIO33、GPIO34、GPIO35、GPIO36、GPIO37 : 八线 SPI 模式下 SPI0/1 接口的高 4 位数据线 接口及 DQS 接口，在不使用八线 SPI 模式连接 flash 或 PSRAM 时可用作 GPIO。 – 优先级 4 (P4) ：已分配或不推荐使用的 GPIO 管脚，如章节 2.3.4 GPIO 和 RTC_GPIO 的限制 所述： * GPIO26、GPIO27、GPIO28、GPIO29、GPIO30、GPIO31、GPIO32 ：SPI0/1 管脚，已连接封 装内 flash 和 PSRAM，或推荐连接封装外 flash 和 PSRAM。 如果某个外设接口没有优先级 2 到 4 的管脚，则表示只能分配优先级 1 的管脚。 说明： • 连接到 IO MUX 或 RTC IO MUX 管脚的外设信号，请参考章节 2.3.1 IO MUX 功能 或章节 2.3.2 RTC 功能。 • 可以分配到 GPIO 管脚的外设信号，请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 IO MUX 和 GPIO 交换矩阵 > 章节外设管脚列表。 乐鑫信息科技 22 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 表 2-8. 外设管脚分配 管脚序号 管脚名称 ADC1 ADC2 DAC 触摸传感器 JTAG UART0 UART1 SPI0/SPI1（推荐） SPI0/SPI1（备选） SPI2（推荐） SPI2（备选） SPI3 USB OTG I2S I2C PCNT RMT TWAI LEDC 1 VDDA 2 LNA_IN 3 VDD3P3 4 VDD3P3 5 GPIO0 GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) GPIO0 (P3) 6 GPIO1 ADC1_CH0 (P1) TOUCH1 (P1) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) GPIO1 (P2) 7 GPIO2 ADC1_CH1 (P1) TOUCH2 (P1) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) GPIO2 (P2) 8 GPIO3 ADC1_CH2 (P1) TOUCH3 (P1) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) GPIO3 (P2) 9 GPIO4 ADC1_CH3 (P1) TOUCH4 (P1) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) GPIO4 (P2) 10 GPIO5 ADC1_CH4 (P1) TOUCH5 (P1) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) GPIO5 (P2) 11 GPIO6 ADC1_CH5 (P1) TOUCH6 (P1) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) GPIO6 (P2) 12 GPIO7 ADC1_CH6 (P1) TOUCH7 (P1) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) GPIO7 (P2) 13 GPIO8 ADC1_CH7 (P1) TOUCH8 (P1) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) SUBSPICS1 (P1) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) GPIO8 (P2) 14 GPIO9 ADC1_CH8 (P1) TOUCH9 (P1) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) SUBSPIHD (P1) FSPIHD (P1) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) GPIO9 (P2) 15 GPIO10 ADC1_CH9 (P1) TOUCH10 (P1) GPIO10 (P2) GPIO10 (P2) GPIO10 (P2) SUBSPICS0 (P1) FSPCS0 (P1) FSPIIO4 (P1) GPIO10 (P2) GPIO10 (P2) GPIO10 (P2) GPIO10 (P2) GPIO10 (P2) GPIO10 (P2) GPIO10 (P2) GPIO10 (P2) 16 GPIO11 ADC2_CH0 (P1) TOUCH11 (P1) GPIO11 (P2) GPIO11 (P2) GPIO11 (P2) SUBSPID (P1) FSPID (P1) FSPIIO5 (P1) GPIO11 (P2) GPIO11 (P2) GPIO11 (P2) GPIO11 (P2) GPIO11 (P2) GPIO11 (P2) GPIO11 (P2) GPIO11 (P2) 17 GPIO12 ADC2_CH1 (P1) TOUCH12 (P1) GPIO12 (P2) GPIO12 (P2) GPIO12 (P2) SUBSPICLK (P1) FSPICLK (P1) FSPIIO6 (P1) GPIO12 (P2) GPIO12 (P2) GPIO12 (P2) GPIO12 (P2) GPIO12 (P2) GPIO12 (P2) GPIO12 (P2) GPIO12 (P2) 18 GPIO13 ADC2_CH2 (P1) TOUCH13 (P1) GPIO13 (P2) GPIO13 (P2) GPIO13 (P2) SUBSPIQ (P1) FSPIQ (P1) FSPIIO7 (P1) GPIO13 (P2) GPIO13 (P2) GPIO13 (P2) GPIO13 (P2) GPIO13 (P2) GPIO13 (P2) GPIO13 (P2) GPIO13 (P2) 19 GPIO14 ADC2_CH3 (P1) TOUCH14 (P1) GPIO14 (P2) GPIO14 (P2) GPIO14 (P2) SUBSPIWP (P1) FSPIWP (P1) FSPIDQS (P1) GPIO14 (P2) GPIO14 (P2) GPIO14 (P2) GPIO14 (P2) GPIO14 (P2) GPIO14 (P2) GPIO14 (P2) GPIO14 (P2) 20 VDD3P3_RTC 21 XTAL_32K_P ADC2_CH4 (P1) U0RTS (P1) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) GPIO15 (P2) 22 XTAL_32K_N ADC2_CH5 (P1) U0CTS (P1) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) GPIO16 (P2) 23 DAC_1 ADC2_CH6 (P1) DAC_1 (P1) GPIO17 (P2) U1TXD (P1) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) GPIO17 (P2) 24 DAC_2 ADC2_CH7 (P1) DAC_2 (P1) GPIO18 (P2) U1RXD (P1) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) GPIO18 (P2) 25 GPIO19 ADC2_CH8 (P1) GPIO19 (P3) U1RTS (P1) GPIO19 (P3) GPIO19 (P3) GPIO19 (P3) GPIO19 (P3) GPIO19 (P3) USB_D- (P1) GPIO19 (P3) GPIO19 (P3) GPIO19 (P3) GPIO19 (P3) GPIO19 (P3) GPIO19 (P3) 26 GPIO20 ADC2_CH9 (P1) GPIO20 (P3) U1CTS (P1) GPIO20 (P3) GPIO20 (P3) GPIO20 (P3) GPIO20 (P3) GPIO20 (P3) USB_D+ (P1) GPIO20 (P3) GPIO20 (P3) GPIO20 (P3) GPIO20 (P3) GPIO20 (P3) GPIO20 (P3) 27 VDD3P3_RTC_IO 28 GPIO21 GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) GPIO21 (P2) 29 SPICS1 GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) SPICS1 (P1) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) GPIO26 (P4) 30 VDD_SPI 31 SPIHD GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) SPIHD (P1) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) GPIO27 (P4) 32 SPIWP GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) SPIWP (P1) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) GPIO28 (P4) 33 SPICS0 GPIO29 (P4) GPIO29 (P4) SPICS0 (P1) GPIO29 (P4) GPIO29 (P4) FSPIHD (P1) GPIO29 (P4) GPIO29 (P4) GPIO29 (P4) GPIO29 (P4) GPIO29 (P4) GPIO29 (P4) GPIO29 (P4) GPIO29 (P4) 34 SPICLK GPIO30 (P4) GPIO30 (P4) SPICLK (P1) GPIO30 (P4) GPIO30 (P4) FSPICS0 (P1) GPIO30 (P4) GPIO30 (P4) GPIO30 (P4) GPIO30 (P4) GPIO30 (P4) GPIO30 (P4) GPIO30 (P4) GPIO30 (P4) 35 SPIQ GPIO31 (P4) GPIO31 (P4) SPIQ (P1) GPIO31 (P4) GPIO31 (P4) FSPID (P1) GPIO31 (P4) GPIO31 (P4) GPIO31 (P4) GPIO31 (P4) GPIO31 (P4) GPIO31 (P4) GPIO31 (P4) GPIO31 (P4) 36 SPID GPIO32 (P4) GPIO32 (P4) SPID (P1) GPIO32 (P4) GPIO32 (P4) FSPICLK (P1) GPIO32 (P4) GPIO32 (P4) GPIO32 (P4) GPIO32 (P4) GPIO32 (P4) GPIO32 (P4) GPIO32 (P4) GPIO32 (P4) 37 GPIO33 GPIO33 (P3) GPIO33 (P3) SPIIO4 (P1) SUBSPIHD (P1) GPIO33 (P3) FSPIQ (P1) GPIO33 (P3) GPIO33 (P3) GPIO33 (P3) GPIO33 (P3) GPIO33 (P3) GPIO33 (P3) GPIO33 (P3) GPIO33 (P3) 38 GPIO34 GPIO34 (P3) GPIO34 (P3) SPIIO5 (P1) SUBSPICS0 (P1) GPIO34 (P3) FSPIWP (P1) GPIO34 (P3) GPIO34 (P3) GPIO34 (P3) GPIO34 (P3) GPIO34 (P3) GPIO34 (P3) GPIO34 (P3) GPIO34 (P3) 39 GPIO35 GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) SPIIO6 (P1) SUBSPID (P1) GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) GPIO35 (P3) 40 GPIO36 GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) SPIIO7 (P1) SUBSPICLK (P1) GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) GPIO36 (P3) 41 GPIO37 GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) SPIDQS (P1) SUBSPIQ (P1) GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) GPIO37 (P3) 42 GPIO38 GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) SUBSPIWP (P1) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) GPIO38 (P2) 43 MTCK MTCK (P1) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) SUBSPICS1 (P1) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) GPIO39 (P3) 44 MTDO MTDO (P1) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) GPIO40 (P3) 45 VDD3P3_CPU 46 MTDI MTDI (P1) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) GPIO41 (P3) 47 MTMS MTMS (P1) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) GPIO42 (P3) 48 U0TXD U0TXD (P1) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) GPIO43 (P3) 49 U0RXD U0RXD (P1) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) GPIO44 (P3) 50 GPIO45 GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) GPIO45 (P3) 51 VDDA 52 XTAL_N 53 XTAL_P 54 VDDA 55 GPIO46 GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) GPIO46 (P3) 56 CHIP_PU 1 USB OTG 连接内部 PHY 时使用 USB_D- 和 USB_D+，且 USB_D- 和 USB_D+ 管脚可按照 《ESP32-S2 技术参考手册》 的 EFUSE_USB_EXCHG_PINS 位配置后交换。连接外部 PHY 时通过 GPIO Matrix 使用任意 GPIO。 2 UART0、UART1、SPI0/1、SPI2、USB OTG 接口的外设信号，无论是否已通过 IO MUX 直接连接 固定管脚 ，均可通过 GPIO 交换矩阵映射至任意 GPIO 管脚。 乐鑫信息科技 23 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2.4 模拟管脚 表 2-9. 模拟管脚 管脚 管脚 管脚 管脚 序号 名称 类型 功能 2 LNA_IN I/O 低噪声放大器 (RF LNA) 输入/输出信号 52 XTAL_N — 连接 ESP32-S2 有源晶振的外部时钟输入/输出。 P/N 指差分时钟负极/正极端。53 XTAL_P 56 CHIP_PU I 高电平：芯片使能； 低电平：芯片关闭； 注意不能让 CHIP_PU 管脚浮空 乐鑫信息科技 24 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2.5 电源 2.5.1 电源管脚 表 2-10 电源管脚 列举了为芯片供电的电源管脚。 表 2-10. 电源管脚 电源 管脚序号 管脚名称 方向 电源域 / 其他 IO 管脚 1 VDDA 输入 模拟电源域 3 VDD3P3 输入 模拟电源域 4 VDD3P3 输入 模拟电源域 20 VDD3P3_RTC 输入 RTC 电源域 27 VDD3P3_RTC_IO 输入 RTC 及部分数字电源域 RTC IO 30 VDD_SPI 3,4 输入 封装内存储器（备用电源线） 输出 封装内和封装外 flash/PSRAM SPI IO 45 VDD3P3_CPU 输入 数字电源域 数字 IO 51 VDDA 输入 模拟电源域 54 VDDA 输入 模拟电源域 57 GND — 外部接地 1 请结合章节 2.5.2 电源管理 阅读。 2 电压、电流的推荐值和最大值，详见章节 5.1 绝对最大额定值 和章节 5.2 建议工 作条件。 3 配置 VDD_SPI 为输入或输出，请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 低功 耗管理。 4 配置输出电压，请参考章节 3.2 VDD_SPI 电压控制 和章节 5.3 VDD_SPI 输出特 性。 5 RTC IO 管脚即由 VDD3P3_RTC_IO 供电的管脚，如图 2-2 ESP32-S2 电源管理 所示，也可参考表 2-1 管脚概述 > 供电管脚一栏。 2.5.2 电源管理 电源管理如图 2-2 ESP32-S2 电源管理 所示。 芯片上的元器件通过电压稳压器供电。 表 2-11. 电压稳压器 电压稳压器 输出 电源 数字 1.1 V 数字电源域 低功耗 1.1 V RTC 电源域 Flash 1.8 V 可配置为给封装内 flash/PSRAM 或封 装外存储器供电 乐鑫信息科技 25 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 图 2-2. ESP32-S2 电源管理 2.5.3 芯片上电和复位 芯片上电后，其电源轨需要一点时间方可稳定。之后，用于上电和复位的管脚 CHIP_PU 拉高，激活芯片。更多 关于 CHIP_PU 及上电和复位时序的信息，请见图 2-3 上电和复位时序参数图 和表 2-12 上电和复位时序参数说 明。 V IL_nRST t ST BL t RST 2.8 V VDDA, VDD3P3, VDD3P3_RTC, VDD3P3_RTC_IO, VDD3P3_CPU CHIP_PU 图 2-3. 上电和复位时序参数图 表 2-12. 上电和复位时序参数说明 参数 说明 最小值 (µs) t ST BL CHIP_PU 管脚拉高激活芯片前，VDDA、VDD3P3、VDD3P3_RTC、 VDD3P3_RTC_IO 和 VDD3P3_CPU 达到稳定所需的时间 50 t RST CHIP_PU 电平低于 V IL_nRST （具体数值参考表 5-4 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C)）从而复位芯片的时间 50 乐鑫信息科技 26 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 2 管脚 2.6 芯片与 flash/PSRAM 的管脚对应关系 表 2-13 列出了所有 SPI 模式下芯片与 flash/PSRAM 的管脚对应关系。 封装内带有 flash/PSRAM 的芯片变型（见表 1-1 ESP32-S2 系列芯片对比）与封装内 flash/PSRAM 连接的管脚 取决于所使用的 SPI 模式。 封装外 flash/PSRAM 的推荐连接管脚也可参照下表。 更多关于 SPI 控制器的信息，可参考章节 4.2.1.2 SPI 控制器。 注意： 请勿将已连接封装内 flash/PSRAM 的管脚用于其他用途。 表 2-13. 芯片与 flash 或 PSRAM 的管脚对应关系 Single SPI Dual SPI Quad SPI/QPI Octal SPI/OPI 管脚序号 管脚名称 Flash PSRAM Flash PSRAM Flash PSRAM Flash PSRAM 29 SPICS1 CE# CE# CE# CE# 31 SPIHD HOLD# SIO3 HOLD# SIO3 HOLD# SIO3 DQ3 SIO3 32 SPIWP WP# SIO2 WP# SIO2 WP# SIO2 DQ2 DQ3 33 SPICS0 CS# CS# CS# CS# 35 SPIQ DO SO/SIO1 DO SO/SIO1 DO SO/SIO1 DQ1 DQ2 36 SPID DI SI/SIO0 DI SI/SIO0 DI SI/SIO0 DQ0 DQ1 37 GPIO33 DQ4 DQ4 38 GPIO34 DQ5 DQ5 39 GPIO35 DQ6 DQ6 40 GPIO36 DQ7 DQ7 41 GPIO37 DQS/DM DQS/DM 1 CS0 用于封装内 flash 2 CS1 用于封装内 PSRAM 乐鑫信息科技 27 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 3 启动配置项 3 启动配置项 芯片在上电或硬件复位时，可以通过 Strapping 管脚 和 eFuse 参数 位配置如下启动参数，无需微处理器的参 与： • 芯片启动模式 – Strapping 管脚：GPIO0 和 GPIO46 • VDD_SPI 电压 – Strapping 管脚：GPIO45 – eFuse 参数： EFUSE_VDD_SPI_FORCE 和 EFUSE_VDD_SPI_TIEH • ROM 日志打印 – Strapping 管脚：GPIO46 – eFuse 参数：EFUSE_UART_PRINT_CONTROL 和 EFUSE_UART_PRINT_CHANNEL 上述 eFuse 参数的默认值均为 0，也就是说没有烧写过。eFuse 只能烧写一次，一旦烧写为 1，便不能恢复为 0。 有关烧写 eFuse 的信息，请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 eFuse 控制器。 上述 strapping 管脚如果没有连接任何电路或连接的电路处于高阻抗状态，则其默认值（即逻辑电平值）取决于 管脚内部弱上拉/下拉电阻在复位时的状态。 表 3-1. Strapping 管脚的默认配置 Strapping 管脚 默认配置 值 GPIO0 弱上拉 1 GPIO45 弱下拉 0 GPIO46 弱下拉 0 要改变 strapping 管脚的值，可以连接外部下拉/上拉电阻。如果 ESP32-S2 用作主机 MCU 的从设备，strapping 管脚的电平也可通过主机 MCU 控制。 所有 strapping 管脚都有锁存器。系统复位时，锁存器采样并存储相应 strapping 管脚的值，一直保持到芯片掉 电或关闭。锁存器的状态无法用其他方式更改。因此，strapping 管脚的值在芯片工作时一直可读取，strapping 管脚在芯片复位后作为普通 IO 管脚使用。 Strapping 管脚的信号时序需遵循表 3-2 和图 3-1 所示的 建立时间和 保持时间。 表 3-2. Strapping 管脚的时序参数说明 参数 说明 最小值 (ms) t SU 建立时间，即拉高 CHIP_PU 激活芯片前，电源轨达到稳定所需的 时间 0 t H 保持时间，即 CHIP_PU 已拉高、strapping 管脚变为普通 IO 管脚 开始工作前，可读取 strapping 管脚值的时间 3 乐鑫信息科技 28 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 3 启动配置项 Strapping pin V IH_nRST V IH t SU t H CHIP_PU 图 3-1. Strapping 管脚的时序参数图 3.1 芯片启动模式控制 复位释放后，GPIO0 和 GPIO46 共同决定启动模式。详见表 3-3 芯片启动模式控制。 表 3-3. 芯片启动模式控制 启动模式 GPIO0 GPIO46 SPI boot 模式 1 任意值 Joint download boot 模式 2 0 0 1 加粗表示默认值和默认配置。 2 Joint Download Boot 模式下支持以下下载方式： • USB-OTG Download Boot • UART Download Boot • SPI Download Boot 3.2 VDD_SPI 电压控制 ESP32-S2 系列芯片所需的 VDD_SPI 电压请参考表 1-1 ESP32-S2 系列芯片对比。 电压有两种控制方式，具体取决于 EFUSE_VDD_SPI_FORCE 的值。 表 3-4. VDD_SPI 电压控制 VDD_SPI 电源 2 电压 EFUSE_VDD_SPI_FORCE GPIO45 EFUSE_VDD_SPI_TIEH VDD3P3_RTC 通过 R SP I 供电 3.3 V 0 0 忽略 1 忽略 1 Flash 稳压器 1.8 V 0 1 忽略 1 忽略 0 1 加粗表示默认值和默认配置。 2 请参考章节 2.5.2 电源管理。 乐鑫信息科技 29 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 3 启动配置项 3.3 ROM 日志打印控制 系统启动过程中，ROM 代码日志可打印至： •（默认）UART0 • UART1 EFUSE_UART_PRINT_CONTROL 和 GPIO46 控制 UART ROM 日志打印，如表 3-5 UART ROM 日志打印控制 所示。 EFUSE_UART_PRINT_CHANNEL 控制 ROM 日志打印至 UART0 或 UART1。 • 0: UART0 • 1: UART1 表 3-5. UART ROM 日志打印控制 UART ROM 日志打印 EFUSE_UART_PRINT_CONTROL GPIO46 使能 0 忽略 1 0 2 1 关闭 1 1 2 0 3 忽略 1 加粗表示默认值和默认配置。 乐鑫信息科技 30 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 4 功能描述 4.1 系统 本章节描述了芯片操作的核心部分，包括微处理器、存储器组织结构、系统组件和安全功能。 4.1.1 微处理器和主机 本章节描述了芯片内的核心处理单元及其功能。 4.1.1.1 CPU ESP32-S2 搭载低功耗 Xtensa ® LX7 32 位单核处理器，具有以下特性： • 7 级流水线架构，支持高达 240 MHz 的时钟频率 • 16 位 / 24 位指令集提供高代码密度 • 支持 32 位乘法器、32 位除法器 • 非缓存 GPIO 指令 • 支持 6 级 32 个中断 • 支持 windowed ABI，64 个物理通用寄存器 • 支持带 TRAX 压缩模块的 trace 功能，最大 16 KB trace memory • 用于调试的 JTAG 接口 有关 Xtensa ® 指令集架构 (ISA) 的说明可以参考 Xtensa ® Instruction Set Architecture (ISA) Summary。 4.1.1.2 超低功耗协处理器 ULP 处理器可以用于在正常工作模式下协助 CPU，也可以用于在系统休眠时代替 CPU 来执行任务。ULP 处理 器和 RTC 存储器在 Deep-sleep 模式下仍保持工作状态。因此，开发者可以将 ULP 协处理器的程序存放在 RTC 慢速存储器中，使其能够在 Deep-sleep 模式下访问 RTC GPIO、RTC 外设、RTC 定时器和内置传感器。 ESP32-S2 集成了两个协处理器，分别基于 RISC-V 指令集 (ULP-RISC-V) 和有限状态机 FSM 架构 (ULP-FSM)。 协处理器的时钟为内置 8 MHz 振荡器。 ULP-RISC-V 协处理器具有以下特性： • 支持 RV32IMC 指令集 • 32 个 32 位通用寄存器 • 32 位乘除法器 • 支持中断 • 支持被主 CPU、专用定时器、RTC GPIO 启动 ULP-FSM 协处理器具有以下特性： • 支持常用指令，包括运算、跳转、控制等 • 支持传感器专用指令 乐鑫信息科技 31 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 • 支持被主 CPU、专用定时器、RTC GPIO 启动 注意：两个协处理器不能同时使用。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 超低功耗协处理器 (ULP)。 4.1.1.3 DMA 控制器 ESP32-S2 包含一个 DMA 控制器，在外设与存储器之间以及存储器与存储器之间提供高速数据传输。该控制器 具有以下特性： • AHB 总线架构 • 支持半双工和全双工收发数据 • 数据传输以字节为单位，传输数据量可软件编程 • 访问内部 RAM 时，支持 INCR burst 传输 • DMA 能够访问的内部 RAM 最大地址空间为 320 KB • DMA 能够访问的最大外部地址空间为 10.5 MB • 通过 DMA 实现高速数据传输 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 DMA 控制器 (DMA)。 4.1.2 存储器组织结构 本章节描述了存储器布局，解释数据的存储、访问和管理方式，以实现高效的操作。 ESP32-S2 的地址映射结构如图 4-1 地址映射结构 所示。 乐鑫信息科技 32 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 0x0000_0000 0x3EFF_FFFF 0x3F00_0000 0x3F3F_FFFF 0x3F40_0000 0x3F4F_FFFF 0x3F50_0000 0x3FF7_FFFF 0x3FF8_0000 0x3FF9_DFFF 0x3FF9_E000 0x3FFF_FFFF 0x4000_0000 0x4007_1FFF 0x4007_2000 0x4007_FFFF 0x4080_0000 0x4FFF_FFFF 0x5000_0000 0x5000_1FFF 0x5000_2000 0x5FFF_FFFF 0x6000_0000 0x600B_FFFF 0x600C_0000 0x617F_FFFF Peripheral Embedded memory DMA External memory MMU Cache 0x6180_0000 0x6180_3FFF 0x6180_4000 0xFFFF_FFFF 0x4008_0000 0x407F_FFFF DMA 图 4-1. 地址映射结构 说明： 图中灰色背景标注的地址空间不可用。 4.1.2.1 片上存储 ESP32-S2 片上存储包括： • 128 KB ROM：用于程序启动和内核功能调用 • 320 KB 片上 SRAM：用于数据和指令存储，时钟频率可配置，最大 240 MHz。 • RTC 快速存储器：为 8 KB SRAM，可被主 CPU 访问，在 Deep-sleep 模式下可以保存数据 • RTC 慢速存储器：为 8 KB SRAM，可被主 CPU 或协处理器访问，在 Deep-sleep 模式下可以保存数据 • 4 Kbit eFuse：其中 1792 位保留给用户使用，例如用于存储密钥和设备 ID • 封装内和 PSRAM：不同型号有区别，详见章节 1 ESP32-S2 系列型号对比 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 系统和存储器。 乐鑫信息科技 33 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 4.1.2.2 外部存储器 ESP32-S2 支持多个外部 QSPI/OSPI flash 和片外 RAM。该系列芯片还支持基于 XTS-AES 的硬件加解密功能， 从而保护开发者 flash 和片外 RAM 中的程序和数据。 CPU 的指令空间、只读数据空间可以映射到外部 flash 和片外 RAM，CPU 的数据空间还可以映射到片外 RAM。 外部 flash 和片外 RAM 各可以最大支持 1 GB。 通过高速缓存，ESP32-S2 一次最多可以同时有： • 7.5 MB 的指令空间映射到 flash 与片外 RAM。如果实际使用指令空间大小超出 3.5 MB，则可能由于 CPU 的内部流水线特性导致 cache 性能略有降低。 • 4 MB 的只读数据空间以 64 KB 的块映射到 flash 或片外 RAM，支持 8 位、16 位、32 位读取。 • 10.5 MB 的数据空间以 64 KB 的块映射到片外 RAM。支持 8 位、16 位、32 位读写。10.5 MB 也可以是 只读数据空间，映射到 flash。 说明： 芯片启动完成后，软件可以自定义片外 RAM 或 flash 到 CPU 地址空间的映射。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 系统和存储器。 4.1.2.3 Cache ESP32-S2 包含独立的指令和数据 cache，具有以下特性： • 可独立配置大小，8 KB 或 16 KB • 4 路组关联 • 块大小支持 16 字节或 32 字节 • 支持 pre-load 功能 • 支持 lock 功能 • 支持关键字优先 (critical word first) 和提前重启 (early restart) 4.1.3 系统组件 本章节描述了对系统的整体功能和控制起到重要作用的组件。 4.1.3.1 时钟 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 复位和时钟。 CPU 时钟 CPU 时钟有 4 种可能的时钟源： • 外置 40 MHz 主晶振时钟 • 内置 8 MHz 振荡器时钟 • PLL 时钟 乐鑫信息科技 34 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 • 音频 PLL 时钟 应用程序可以在外置主晶振、PLL 时钟、音频 PLL 时钟和内置 8 MHz 时钟中选择一个作为时钟源。根据不同的 应用程序，被选择的时钟源直接或在分频之后驱动 CPU 时钟。 说明： ESP32-S2 必须有外置主晶振时钟才可运行。 RTC 时钟 RTC 慢速时钟有 3 种可能的时钟源： • 外置低速 (32 kHz) 晶振时钟 • 内置 RC 振荡器（通常为 90 kHz，频率可调节） • 内置 31.25 kHz 时钟（由内置 8 MHz 振荡器时钟经 256 分频生成） RTC 快速时钟有 2 种可能的时钟源： • 外置主晶振的 4 分频时钟 • 内置 8 MHz 振荡器的 N 分频时钟 RTC 慢速时钟应用于 RTC 计数器、RTC 看门狗和低功耗控制器；RTC 快速时钟应用于 RTC 外设和传感器控制 器。 音频 PLL 时钟 音频时钟由超低噪声小数分频 PLL 生成。 4.1.3.2 系统定时器 64 位通用定时器 ESP32-S2 内置 4 个 64 位通用定时器，具有 16 位分频器和 64 位可自动重载的向上/向下计时器。 定时器具有如下功能： • 16 位时钟预分频器，分频系数为 1-65536 • 64 位时基计数器可配置成递增或递减 • 可读取时基计数器的实时值 • 暂停和恢复时基计数器 • 可配置的报警产生机制 • 计数器值重新加载（报警时自动重新加载或软件控制的即时重新加载） • 电平触发中断和边沿触发中断机制 更多信息请参考 《 ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 定时器组 (TIMG) 。 乐鑫信息科技 35 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 看门狗定时器 ESP32-S2 中有三个看门狗定时器：两个定时器组中各一个（称作主系统看门狗定时器，缩写为 MWDT），RTC 模 块中一个（称作 RTC 看门狗定时器，缩写为 RWDT）。看门狗在运行期间会经历四个阶段（除非看门狗被按时喂 狗或者处于关闭状态），每个阶段均可配置单独的超时时间和超时动作，其中除了 RWDT 支持四种超时动作外， 其它两个看门狗仅支持三种。超时动作包括：中断、CPU 复位、内核复位和系统复位。其中，只有 RWDT 能够触 发系统复位，即复位芯片内部所有的数字电路，包括 RTC 和主系统。每个阶段的超时时间都可单独设置。 在引导加载 flash 固件期间，RWDT 和第一个 MWDT 会自动使能，以检测引导过程中发生的错误，并恢复运 行。 看门狗定时器具有如下特性： • 四个阶段，每个阶段都可配置超时时间。每阶段都可单独配置、使能和关闭。 • 如在某个阶段发生超时，则会采取三或四种（分别针对 MWDT 和 RWDT）动作中的一种（中断、CPU 复 位、内核复位和系统复位）。 • 保护 32 位超时计数器，防止 RWDT 和 MWDT 的配置被无意间更改。 • Flash 启动保护 如果在预定时间内 SPI flash 的引导过程没有完成，看门狗会重启整个主系统。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 看门狗定时器 (WDT)。 4.1.3.3 电源管理单元 ESP32-S2 采用了先进的电源管理技术，可以在不同的功耗模式之间切换。ESP32-S2 支持的功耗模式有： • Active 模式：CPU 和芯片射频处于工作状态。芯片可以接收、发射和侦听信号。 • Modem-sleep 模式：CPU 可运行，时钟频率可配置。Wi-Fi 基带和射频关闭，但 Wi-Fi 可保持连接。 • Light-sleep 模式：CPU 暂停运行。RTC 外设以及 ULP 协处理器运行。任何唤醒事件（MAC、RTC 定时器 或外部中断）都会唤醒芯片。Wi-Fi 可保持连接。 • Deep-sleep 模式：CPU 和大部分外设都会掉电，只有 RTC 存储器和 RTC 外设处于工作状态。Wi-Fi 连接 数据存储在 RTC 中。ULP 协处理器可以工作。 • Hibernation 模式：内置的 8 MHz 振荡器和 ULP 协处理器均被禁用。RTC 存储器的电源被切断。只有 1 个 位于低速时钟上的 RTC 时钟定时器和某些 RTC GPIO 在工作。RTC 时钟定时器或 RTC GPIO 可以将芯片 从 Hibernation 模式中唤醒。 设备在不同的功耗模式下有不同的电流消耗，详情请见章节 5.6 功耗特性。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 低功耗管理 (RTC_CNTL)。 4.1.4 加密和安全组件 本章节描述了集成在芯片中用于保护数据和操作的安全功能。 4.1.4.1 加密硬件加速器 ESP32-S2 配备硬件加速器，支持一些通用加密算法，比如 AES (FIPS PUB 197)、ECB/CBC/OFB/CFB/CTR (NIST SP 800-38A)、GCM (NIST SP 800-38D)、SHA (FIPS PUB 180-4) 和 RSA 等，还支持大数乘法、大数模乘等独立 运算，其中 RSA 和大数模乘运算最大长度可达 4096 位，大数乘法的因子最大长度可达 2048 位。 乐鑫信息科技 36 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 4.1.4.2 物理安全特性 • 外部 flash 和片外 RAM 通过 AES-XTS 算法进行加密，加密算法使用的密钥无法被软件读写，因此用户的 应用程序代码与数据不会被非法获取。 • 安全启动功能确保只启动已签名（具有 RSA-PSS 签名）的固件，此功能的可信度是根植于硬件逻辑。 • HMAC 模块可以使用软件无法访问的安全密钥来生成用于身份验证或其他用途的 MAC 签名。 • 数字签名模块可以使用软件无法访问的 RSA 密钥生成用于身份验证的 RSA 签名。 乐鑫信息科技 37 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 4.2 外设 本章节介绍了芯片上的外设接口，包括扩展芯片功能的通信接口和片上传感器。 4.2.1 通讯接口 本章节介绍了芯片与外部设备和网络进行通信和交互的接口。 4.2.1.1 通用输入/输出接口 (GPIO) ESP32-S2 共有 43 个 GPIO 管脚，通过配置对应的寄存器，可以为这些管脚分配不同的功能。除作为数字信号 管脚外，部分 GPIO 管脚也可配置为模拟功能管脚，比如 ADC、DAC、touch 等管脚。 除 GPIO46 为固定下拉外，其余 GPIO 都可以被配置为内部上拉/下拉，或者被设置为高阻。GPIO 配置为输入 管脚时，软件可通过读取寄存器获取其输入值。输入管脚也可经设置产生边缘触发或电平触发的 CPU 中断。除 GPIO46 只有输入功能外，其他数字 IO 管脚都是双向、非反相和三态的，包括带有三态控制的输入和输出缓冲 器。这些管脚可以复用作其他功能，例如 UART、SPI 等。当芯片低功耗运行时，GPIO 可设定为保持状态。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 IO MUX 和 GPIO 交换矩阵 (GPIO, IO_MUX)。 4.2.1.2 SPI 控制器 ESP32-S2 共有 4 个 SPI（SPI0，SPI1，SPI2 和 SPI3）。SPI0 和 SPI1 只可以配置成 SPI 存储器模式，SPI2 既 可以配置成 SPI 存储器模式又可以配置成通用 SPI 模式；SPI3 只可以配置成通用 SPI 模式。 • SPI 存储器 (SPI Memory) 模式 SPI 存储器模式（SPI0, SPI1 和 SPI2）用于连接 SPI 接口的外部存储器。SPI 存储器模式下数据传输长度 以字节为单位，最高支持 8 线 STR/DDR 读写操作。时钟频率可配置, STR 模式下支持的最高时钟频率为 80 MHz，DDR 模式下支持的最高时钟频率为 40 MHz。 • SPI2 通用 SPI (GP-SPI) 模式 SPI2 作为通用 SPI 时，既可以配置成主机模式，又可以配置成从机模式。主机模式支持 2 线全双工和 1/2/4/8 线半双工通信；从机模式支持 2 线全双工和 1/2/4 线半双工通信。通用 SPI 的主机时钟频率可配 置；数据传输长度以字节为单位；时钟极性 (CPOL) 和相位 (CPHA) 可配置；可连接 DMA 通道。 – 在 2 线全双工通信模式下, 主机的时钟最高频率为 80 MHz，从机的时钟最高频率为 40 MHz。支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。 – 在主机 1/2/4/8 线半双工通信模式下，时钟频率最高为 80 MHz，支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。 – 在从机 1/2/4 线半双工通信模式下，时钟频率最高为 40 MHz，也支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。 • SPI3 通用 SPI (GP-SPI) 模式 SPI3 只能作为通用 SPI，既可以配置成主机模式，又可以配置成从机模式，具有 2 线全双工和 1 线半双工 通信功能。通用 SPI 的主机时钟频率可配置；数据传输长度以字节为单位；时钟极性 (CPOL) 和相位 (CPHA) 可配置；可连接 DMA 通道。 – 在 2 线全双工通信模式下, 主机的时钟频率最高为 80 MHz，从机的时钟频率最高为 40 MHz。支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。 – 在 1 线半双工通信模式下，主机的时钟频率最高为 80 MHz，支持 SPI 传输的 4 种时钟模式；从机的 时钟频率最高为 40 MHz，也支持 SPI 传输的 4 种时钟模式。 乐鑫信息科技 38 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 SPI 信号与 GPIO 管脚的映射关系如表 4-1 SPI 信号总线与芯片管脚的映射关系表 所示： 表 4-1. SPI 信号总线与芯片管脚的映射关系表 标准 SPI 扩展 SPI 全双工通信 半双工通信 芯片管脚信号 SPI 信号总线 SPI 信号总线 管脚功能 SPI 信号 总 线 FSPI 信号总线 SPI3 信号总线 MOSI MOSI D SPID FSPID SPI3_D MISO (MISO) Q SPIQ FSPIQ SPI3_Q CS CS CS SPICS0 ~ 1 FSPICS0 ~ 5 SPI3_CS0 ~ 2 CLK CLK CLK SPICLK FSPICLK SPI3_CLK — — WP SPIWP FSPIWP — — — HD SPIHD FSPIHD SPI3_HD — — CD — FSPICD SPI3_CD — — DQS SPIDQS FSPIDQS SPI3_DQS — — IO4 ~ 7 SPIIO4 ~ 7 FSPIIO4 ~ 7 — — — VSYNC — FSPI_VSYNC — — — HSYNC — FSPI_HSYNC — — — DE — FSPI_DE — 通常情况下，ESP32-S2 和外接 flash 芯片的数据端口连接关系是： SPI 8 线模式时： • SPID (SPID) = IO0 • SPIQ (SPIQ) = IO1 • SPIWP (SPIWP) = IO2 • SPIHD (SPIHD) = IO3 • GPIO33 = IO4 • GPIO34 = IO5 • GPIO35 = IO6 • GPIO36 = IO7 • GPIO37 = DQS SPI 4 线模式时： • SPID (SPID) = IO0 • SPIQ (SPIQ) = IO1 • SPIWP (SPIWP) = IO2 • SPIHD (SPIHD) = IO3 SPI 2 线模式时： • SPID (SPID) = IO0 乐鑫信息科技 39 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 • SPIQ (SPIQ) = IO1 SPI 1 线模式时： • SPID (SPID) = DI • SPIQ (SPIQ) = DO • SPIWP (SPIWP) = WP# • SPIHD (SPIHD) = HOLD# 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 SPI 控制器 (SPI)。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.1.3 LCD 控制器 SPI2 模块支持并行 8 位 RGB、I8080、Moto6800 接口，I2S 模块支持 8/16/24 位并行接口 (I8080)。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 SPI 控制器 (SPI) 和 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 I2S 控制器 (I2S)。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.1.4 UART 控制器 ESP32-S2 有 2 个 UART 接口，即 UART0、UART1，支持异步通信（RS232 和 RS485）和 IrDA，通信速率可达 到 5 Mbps。UART 支持 CTS 和 RTS 信号的硬件管理以及软件流控（XON 和 XOFF）。这两个接口均可被 DMA 访问或者 CPU 直接访问。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 UART 控制器 (UART)。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.1.5 I2C 控制器 ESP32-S2 有 2 个 I2C 总线接口，根据用户的配置，总线接口可以用作 I2C 主机或从机模式。I2C 接口支持： • 标准模式 (100 Kbit/s) • 快速模式 (400 Kbit/s) • 速度最高可达 5 MHz，但受制于 SDA 上拉强度 • 7 位/10 位寻址模式 • 双寻址模式 用户可以配置指令寄存器来控制 I2C 接口，从而实现更多灵活的应用。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 I2C 控制器 (I2C)。 乐鑫信息科技 40 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.1.6 I2S 控制器 ESP32-S2 有 1 个标准 I2S 接口，可以以主机或从机模式，在全双工或半双工模式下工作，并且可被配置为 8/16/24/32 位的输入输出通道，支持频率从 10 kHz 到 40 MHz 的 BCK 时钟。 I2S 接口有专用的 DMA 控制器。支持 PCM 接口。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 I2S 控制器 (I2S)。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.1.7 Camera 接口 ESP32-S2 支持 8 位或 16 位 DVP 图像传感器接口，最高时钟频率支持到 40 MHz，但与 I2S 接口共用一套硬件 资源。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 I2S 控制器 (I2S)。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.1.8 红外遥控 红外遥控器支持 4 通道的红外发射和接收。通过程序控制脉冲波形，遥控器可以支持多种红外协议和单线协议。 4 个通道共用 1 个 256 × 32 位的存储模块来存放收发的波形。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 红外遥控 (RMT)。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.1.9 脉冲计数控制器 脉冲计数器通过多种模式捕捉脉冲并对脉冲边沿计数。内部有 4 个通道，每个通道一次可同时捕捉 4 个信号。每 组 4 个输入包括 2 个脉冲信号和 2 个控制信号。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 脉冲计数控制器 (PCNT)。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 乐鑫信息科技 41 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 4.2.1.10 LED PWM 控制器 LED PWM 控制器可以用于生成 8 路独立的数字波形。它具有如下特性： • 波形的周期和占空比可配置，在信号周期为 1 ms 时，占空比精确度可达 18 位 • 多种时钟源选择，包括：APB 总线时钟、外置主晶振时钟 • 可在 Light-sleep 模式下工作 • 支持硬件自动步进式地增加或减少占空比，可用于 LED RGB 彩色梯度发生器 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 LED PWM 控制器 (LEDC)。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.1.11 USB On-The-Go 接口 ESP32-S2 带有一个集成了收发器的全速 USB OTG 外设，符合 USB 2.0 规范（注意，该外设不支持 480 Mbit/ s 的高速传输模式）。它具有以下特性： • 软件可配置的端点设置，支持挂起/恢复。 • 支持动态 FIFO 大小 • 会话请求协议 (SRP) 和主机协商协议 (HNP)。 • 芯片内部已集成全速 USB PHY。 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 USB On-The-Go (USB)。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.1.12 双线汽车接口 ESP32-S2 系列带有一个 TWAI ® 控制器，具有如下特性： • 兼容 ISO 11898-1 协议（CAN 规范 2.0） • 支持标准格式（11-bit 标识符）和扩展格式（29-bit 标识符） • 支持 1 Kbit/s ~ 1 Mbit/s 位速率 • 支持多种操作模式：正常模式、只听模式和自测模式 • 64 字节接收 FIFO • 特殊发送：单次发送和自发自收 • 接收滤波器（支持单滤波器和双滤波器模式） • 错误检测与处理：错误计数、错误报警限制可配置、错误代码捕捉和仲裁丢失捕捉 更多信息请参考 《ESP32-S2 技术参考手册》 > 章节 双线汽车接口 (TWAI)。 乐鑫信息科技 42 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.2 模拟信号处理 本小节描述芯片上感知和处理现实世界数据的组件。 4.2.2.1 ADC ESP32-S2 集成了 2 个 12 位 SAR ADC，共支持 20 个模拟通道输入。为了实现更低功耗，ESP32-S2 的 ULP 协 处理器也可以在睡眠方式下测量电压，此时，可通过设置阈值或其他触发方式唤醒 CPU。 最多可配置 20 个管脚的 ADC，用于电压模数转换。 有关 ADC 特性，请参考表 5.5 ADC 特性。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.2.2 DAC ESP32-S2 有 2 个 8 位 DAC 通道，将 2 路数字信号分别转化为 2 个模拟电压信号输出，两个通道可以独立地工 作。DAC 电路由内置电阻串和 1 个缓冲器组成。DAC 的参考电压为 VDD3P3_RTC_IO。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 4.2.2.3 温度传感器 温度传感器生成一个随温度变化的电压。内部 ADC 将传感器电压转化为一个数字量。 温度传感器的测量范围为–20 °C 到 110 °C。温度传感器一般只适用于监测芯片内部温度的变化，该温度值会随 着微控制器时钟频率或 IO 负载的变化而变化。一般来讲，芯片内部温度会高于工作环境温度。 4.2.2.4 触摸传感器 ESP32-S2 提供了多达 14 个电容式传感 GPIO，能够探测由手指或其他物品直接接触或接近而产生的电容差异。 这种设计具有低噪声和高灵敏度的特点，可以用于支持使用相对较小的触摸板。设计中也可以使用触摸板阵列 以探测更大区域或更多点。ESP32-S2 的触摸传感器同时还支持防水和数字滤波等功能来进一步提高传感器的 性能。 说明： ESP32-S2 触摸传感器目前尚无法通过射频抗扰度测试系统 (CS) 认证，应用场景有所限制。 管脚分配 详见章节 2.3.5 外设管脚分配。 乐鑫信息科技 43 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 4.3 无线通信 本节描述了芯片的无线通信能力，涵盖无线电模块和 Wi-Fi。 4.3.1 无线电 ESP32-S2 射频包含以下主要模块： • 2.4 GHz 接收器 • 2.4 GHz 发射器 • 偏置 (Bias) 和线性稳压器 • Balun 和收发切换器 • 时钟生成器 4.3.1.1 2.4 GHz 接收器 2.4 GHz 接收器将 2.4 GHz 射频信号解调为正交基带信号，并用 2 个高精度、高速的 ADC 将后者转为数字信 号。为了适应不同的信道情况，ESP32-S2 集成了 RF 滤波器、自动增益控制 (AGC)、DC 偏移补偿电路和基带 滤波器。 4.3.1.2 2.4 GHz 发射器 2.4 GHz 发射器将正交基带信号调制为 2.4 GHz 射频信号，使用大功率互补金属氧化物半导体 (CMOS) 功率放 大器驱动天线。数字校准进一步改善了功率放大器的线性。 为了抵消射频接收器的瑕疵，ESP32-S2 还另增了校准措施，例如: • 载波泄露消除 • I/Q 幅度/相位匹配 • 基带非线性抑制 • 射频非线性抑制 • 天线匹配 这些内置校准措施缩短了产品测试的成本和时间，并且不再需要测试设备。 4.3.1.3 时钟生成器 时钟生成器为接收器和发射器生成 2.4 GHz 正交时钟信号，所有部件均集成于芯片上，包括电感、变容二极管、 环路滤波器、线性稳压器和分频器。 时钟生成器带有内置校准电路和自测电路。运用自主知识产权的优化算法，对正交时钟的相位和相位噪声进行 优化处理，使接收器和发射器都有最好的性能表现。 4.3.2 Wi-Fi ESP32-S2Wi-Fi 射频和基带支持以下特性： • 802.11b/g/n 乐鑫信息科技 44 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 4 功能描述 • 802.11n MCS0-7 支持 20 MHz 和 40 MHz 带宽 • 802.11n MCS32 • 802.11n 0.4 µs 保护间隔 • 数据率高达 150 Mbps • STBC RX（单空间流） • 可调节的发射功率 • 天线分集； ESP32-S2 支持基于外部射频开关的天线分集与选择。外部射频开关由一个或多个 GPIO 管脚控制，用来 选择最合适的天线以减少信道衰落的影响。 4.3.2.1 Wi-Fi MAC ESP32-S2 完全遵循 802.11 b/g/n Wi-Fi MAC 协议栈，支持分布式控制功能 (DCF) 下的基本服务集 (BSS) STA 和 SoftAP 操作。支持通过最小化主机交互来优化有效工作时长，以实现功耗管理。 ESP32-S2Wi-Fi MAC 自行支持的底层协议功能如下： • 4 × 虚拟 Wi-Fi 接口 • 同时支持基础结构型网络 (Infrastructure BSS) Station 模式/SoftAP 模式/混杂模式 • RTS 保护，CTS 保护，立即块确认 (Immediate Block ACK) • 分片和重组 (Fragmentation & defragmentation) • TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU • 传输机会 (TXOP) • 无线多媒体 (WMM) • CCMP, TKIP, WAPI, WEP, BIP • 自动 Beacon 监测（硬件 TSF） • 802.11mc FTM 4.3.3 网络特性 乐鑫提供的固件支持 TCP/IP 联网、ESP-WIFI-MESH 联网或其他 Wi-Fi 联网协议，同时也支持 TLS 1.0、1.1、 1.2。 乐鑫信息科技 45 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 5 电气特性 5 电气特性 5.1 绝对最大额定值 超出表 5-1 绝对最大额定值 的绝对最大额定值可能导致器件永久性损坏。这只是强调的额定值，不涉及器件在 这些或其它条件下超出章节 5.2 建议工作条件 技术规格指标的功能性操作。长时间暴露在绝对最大额定条件下 可能会影响设备的可靠性。 表 5-1. 绝对最大额定值 参数 说明 最小值 最大值 单位 输入电源管脚 1 允许输入电压 –0.3 3.6 V I output 2 IO 输出总电流 — 1800 mA T ST ORE 存储温度 –40 150 °C 1 更多关于输入电源管脚的信息，见章节 2.5.1 电源管脚。 2 在 25 °C 的环境温度下连续 24 小时保持所有 IO 管脚拉高并 接地，设备工作完全正常。 5.2 建议工作条件 推荐环境温度，请参考章节 1 ESP32-S2 系列型号对比。 表 5-2. 建议工作条件 参数 1 说明 最小值 典型值 最大值 单位 VDDA, VDD3P3, VDD3P3_RTC 建议输入电压 2.8 3.3 3.6 V VDD3P3_RTC_IO 2 建议输入电压 3.0 3.3 3.6 V VDD_SPI（输入） — 1.8 3.3 3.6 V VDD3P3_CPU 3 建议输入电压 2.8 3.3 3.6 V I V DD 输入总电流 0.5 — — A T J 结温 –40 — 125 °C 1 请结合章节 2.5 电源 阅读。 2 使用 VDD3P3_RTC_IO 给 VDD_SPI 供电时（见章节 2.5.2 电源管理），应考虑 R SP I 的电压降。更多信息，请参考章节 5.3 VDD_SPI 输出特性。 3 写 eFuse 时，由于烧录 eFuse 的电路较敏感，VDD3P3_CPU 的电压应不超过 3.3 V。 乐鑫信息科技 46 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 5 电气特性 5.3 VDD_SPI 输出特性 表 5-3. VDD_SPI 内部和输出特性 参数 说明 1 典型值 单位 R SP I VDD_SPI 连接 3.3 V flash/ PSRAM 时，由 VDD3P3_RTC_IO 经 R SP I 供电 2 5 Ω I SP I VDD_SPI 连接 1.8 V flash/PSRAM 时，flash 调 压器供电的输出电流 40 mA 1 请结合章节 2.5.2 电源管理 阅读。 2 VDD3P3_RTC_IO 需高于 VDD_flash_min + I_flash_max * R SP I ， 其中 • VDD_flash_min – flash/PSRAM 的最小工作电压 • I_flash_max – flash/PSRAM 的最大工作电流 5.4 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C) 表 5-4. 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C) 参数 说明 最小值 典型值 最大值 单位 C IN 管脚电容 — 2 — pF V IH 高电平输入电压 0.75 × VDD 1 — VDD 1 + 0.3 V V IL 低电平输入电压 –0.3 — 0.25 × VDD 1 V I IH 高电平输入电流 — — 50 nA I IL 低电平输入电流 — — 50 nA V OH 2 高电平输出电压 0.8 × VDD 1 — — V V OL 2 低电平输出电压 — — 0.1 × VDD 1 V I OH 高电平拉电流 (VDD 1 = 3.3 V, V OH >= 2.64 V, PAD_DRIVER = 3) — 40 — mA I OL 低电平灌电流 (VDD 1 = 3.3 V, V OL = 0.495 V, PAD_DRIVER = 3) — 28 — mA R P U 内部弱上拉电阻 — 45 — kΩ R P D 内部弱下拉电阻 — 45 — kΩ V IH_nRST 芯片复位释放电压（CHIP_PU 应满足电压范 围） 0.75 × VDD 1 — VDD 1 + 0.3 V V IL_nRST 芯片复位电压（CHIP_PU 应满足电压范围） –0.3 — 0.25 × VDD 1 V 1 VDD – 各个电源域电源管脚的电压。 2 V OH 和 V OL 为负载是高阻条件下的测试值。 5.5 ADC 特性 本章节数据是在 ADC 外接 100 nF 电容、输入为 DC 信号、25 °C 环境温度、Wi-Fi 关闭条件下的测量结果。 乐鑫信息科技 47 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 5 电气特性 表 5-5. ADC 特性 符号 参数 最小值 最大值 单位 DNL（差分非线性） 1 ADC 外接 100 nF 电容；输入为 DC 信号； 环境温度 25 °C；Wi-Fi 关闭 –7 7 LSB INL（积分非线性） –12 12 LSB 采样速度 — — 100 kSPS 2 1 使用滤波器多次采样或计算平均值可以获得更好的 DNL 结果。 2 kSPS (kilo samples-per-second) 表示每秒采样千次。 ADC 经硬件校准和 软件校准后的结果如表 5-6 所示。如需更高的精度，可选用其他方法自行校准。 表 5-6. ADC 校准结果 参数 说明 最小值 最大值 单位 总误差 ATTEN0，有效测量范围 0 ~ 700 –10 10 mV ATTEN1，有效测量范围 0 ~ 950 –11 11 mV ATTEN2，有效测量范围 0 ~ 1200 –13 13 mV ATTEN3，有效测量范围 0 ~ 2300 –17 17 mV 说明： 上述 ADC 量程和精度适用于丝印 Date Code（日期代码）为 212023 及之后的芯片，或产品标签 D/C 1 和 D/C 2（装 配日期代码）为 2321 及之后的芯片。若早于以上代码，请联系乐鑫商务根据批次提供实际量程和精度。 有关芯片丝印 Date Code 和产品标签 D/C 的描述，请参考《乐鑫芯片包装信息》。 5.6 功耗特性 5.6.1 Active 模式下的 RF 功耗 下列功耗数据是基于 3.3 V 电源、25 °C 环境温度，在 RF 接口处完成的测试结果。所有发射数据均基于 100% 的占空比测得。 表 5-7. 不同 RF 模式下的 Wi-Fi 功耗 工作模式 1 说明 峰值 (mA) Active（射频工作） TX 802.11b, 20 MHz, 1 Mbps, @19.5 dBm 310 802.11g, 20 MHz, 54 Mbps, @15 dBm 220 802.11n, 20 MHz, MCS7, @13 dBm 200 802.11n, 40 MHz, MCS7, @13 dBm 160 RX 1 802.11b/g/n, 20 MHz 63 802.11n, 40 MHz 68 1 测量 RX 功耗数据时，外设处于关闭状态，CPU 处于空闲状态。 乐鑫信息科技 48 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 5 电气特性 5.6.2 其他功耗模式下的功耗 以下功耗数据适用于 ESP32-S2、ESP32-S2FH2 和 ESP32-S2FH4 芯片。ESP32-S2FN4R2 及 ESP32-S2R2 由 于封装内有 PSRAM，功耗数据可能略高于下表数据。 表 5-8. Modem-sleep 模式下的功耗 典型值 模式 CPU 频率 (MHz) 描述 外设时钟全关 (mA) 外设时钟全开 (mA) 1 Modem-sleep 2,3 240 CPU 空闲 20.0 28.0 CPU 工作 23.0 32.0 160 CPU 空闲 14.0 21.0 CPU 工作 16.0 24.0 80 CPU 空闲 10.5 18.4 CPU 工作 12.0 20.0 1 实际情况下，外设在不同工作状态下电流会有所差异。 2 Modem sleep 模式下，Wi-Fi 设有时钟门控。 3 Modem-sleep 模式下，访问 flash 时功耗会增加。若 flash 速率为 80 Mbit/s，SPI 2 线模式下 flash 的功耗为 10 mA。 表 5-9. 低功耗模式下的功耗 工作模式 说明 典型值 (µA) Light-sleep 1 VDD_SPI 和 Wi-Fi 掉电，所有 GPIO 设置为高阻状态 750 Deep-sleep ULP 协处理器处于 工作状态 2 ULP-FSM 170 ULP-RISC-V 190 超低功耗传感器监测模式 3 22 RTC 定时器 + RTC 存储器 25 仅有 RTC 定时器处于工作状态 20 关闭 CHIP_PU 脚拉低，芯片处于关闭状态 1 1 Light-sleep 模式下，SPI 相关管脚上拉，封装内 PSRAM 的功耗典型值为 140 µA。带有封装内 PSRAM 的芯片包括 ESP32-S2FN4R2 及 ESP32-S2R2。 2 Deep-sleep 模式下，仅 ULP 协处理器处于工作状态时，可以操作 GPIO 及低功耗 I2C。 3 当系统处于超低功耗传感器监测模式时，ULP 协处理器或传感器周期性工作。触摸传感器以 1% 占空比工作，系统功耗典型值为 22 µA。 5.7 存储器规格 本节数据来源于存储器供应商的数据手册。以下数值已在设计阶段和/或特性验证中得到确认，但未在生产中进 行全面测试。设备出厂时，存储器均为擦除状态。 乐鑫信息科技 49 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 5 电气特性 表 5-10. Flash 规格 参数 说明 最小值 典型值 最大值 单位 VCC 电源电压 (1.8 V) 1.65 1.80 2.00 V 电源电压 (3.3 V) 2.7 3.3 3.6 V F C 最大时钟频率 80 — — MHz — 编程/擦除周期 100,000 — — 次 T RET 数据保留时间 20 — — 年 T P P 页编程时间 — 0.8 5 ms T SE 扇区擦除时间 (4 KB) — 70 500 ms T BE1 块擦除时间 (32 KB) — 0.2 2 s T BE2 块擦除时间 (64 KB) — 0.3 3 s T CE 芯片擦除时间 (16 Mb) — 7 20 s 芯片擦除时间 (32 Mb) — 20 60 s 芯片擦除时间 (64 Mb) — 25 100 s 芯片擦除时间 (128 Mb) — 60 200 s 芯片擦除时间 (256 Mb) — 70 300 s 5.8 可靠性 表 5-11. 可靠性认证 测试项目 测试条件 测试标准 HTOL（高温工作寿命） 125 °C，1000 小时 JESD22-A108 ESD（静电放电敏感度) HBM（人体放电模式） 1 ± 2000 V JS-001 CDM（充电器件模式） 2 ± 1000 V JS-002 闩锁测试 (Latch-up) 过电流 ± 200 mA JESD78 过电压 1.5 × VDD max 预处理测试 烘烤：125 °C，24 小时 浸泡：三级（30 °C，60% RH，192 小时） 回流焊：260 + 0 °C，20 秒，三次 J-STD-020、JESD47、 JESD22-A113 TCT（温度循环测试） –65 °C / 150 °C，500 次循环 JESD22-A104 uHAST（无偏压高加速温 湿度应力试验） 130 °C，85% RH，96 小时 JESD22-A118 HTSL（高温贮存寿命） 150 °C，1000 小时 JESD22-A103 LTSL（低温存储寿命） –40 °C，1000 小时 JESD22-A119 1 JEDEC 文档 JEP155 规定：500 V HBM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。 2 JEDEC 文档 JEP157 规定：250 V CDM 能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。 乐鑫信息科技 50 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 6 射频特性 6 射频特性 本章提供产品的射频特性表。 射频数据是在天线端口处连接射频线后测试所得，包含了射频前端电路带来的损耗。射频前端电路为 0 Ω 电 阻。 工作信道中心频率范围应符合国家或地区的规范标准。软件可以配置工作信道中心频率范围，具体请参考《ESP 射频测试指南》。 除非特别说明，射频测试均是在 3.3 V (±5%) 供电电源、25 °C 环境温度的条件下完成。 6.1 Wi-Fi 射频 表 6-1. Wi-Fi 频率 最小值 典型值 最大值 参数 (MHz) (MHz) (MHz) 工作信道中心频率 2412 — 2484 6.1.1 Wi-Fi 射频发射器 (TX) 特性 表 6-2. 频谱模板和 EVM 符合 802.11 标准时的发射功率 最小值 典型值 最大值 速率 (dBm) (dBm) (dBm) 802.11b, 1 Mbps — 19.5 — 802.11b, 11 Mbps — 19.5 — 802.11g, 6 Mbps — 18.0 — 802.11g, 54 Mbps — 18.0 — 802.11n, HT20, MCS0 — 18.0 — 802.11n, HT20, MCS7 — 17.0 — 802.11n, HT40, MCS0 — 18.0 — 802.11n, HT40, MCS7 — 16.5 — 表 6-3. 发射 EVM 测试 最小值 典型值 标准限值 速率 (dB) (dB) (dB) 802.11b, 1 Mbps, @19.5 dBm — –25 –10 802.11b, 11 Mbps, @19.5 dBm — –25 –10 802.11g, 6 Mbps, @18 dBm — –28 –5 802.11g, 54 Mbps, @18 dBm — –28 –25 802.11n, HT20, MCS0, @18 dBm — –26 –5 802.11n, HT20, MCS7, @17 dBm — –30 –27 见下页 乐鑫信息科技 51 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 6 射频特性 表 6-3 – 接上页 最小值 典型值 标准限值 速率 (dB) (dB) (dB) 802.11n, HT40, MCS0, @18 dBm — –28 –5 802.11n, HT40, MCS7, @16.5 dBm — –30 –27 6.1.2 Wi-Fi 射频接收器 (RX) 特性 表 6-4. 接收灵敏度 最小值 典型值 最大值 速率 (dBm) (dBm) (dBm) 802.11b, 1 Mbps — –97 — 802.11b, 2 Mbps — –95 — 802.11b, 5.5 Mbps — –93 — 802.11b, 11 Mbps — –88 — 802.11g, 6 Mbps — – 92 — 802.11g, 9 Mbps — –91 — 802.11g, 12 Mbps — –89 — 802.11g, 18 Mbps — –87 — 802.11g, 24 Mbps — –84 — 802.11g, 36 Mbps — –80 — 802.11g, 48 Mbps — –76 — 802.11g, 54 Mbps — –75 — 802.11n, HT20, MCS0 — –92 — 802.11n, HT20, MCS1 — –88 — 802.11n, HT20, MCS2 — –85 — 802.11n, HT20, MCS3 — –83 — 802.11n, HT20, MCS4 — –79 — 802.11n, HT20, MCS5 — –75 — 802.11n, HT20, MCS6 — –74 — 802.11n, HT20, MCS7 — –72 — 802.11n, HT40, MCS0 — –89 — 802.11n, HT40, MCS1 — –86 — 802.11n, HT40, MCS2 — –83 — 802.11n, HT40, MCS3 — –80 — 802.11n, HT40, MCS4 — –76 — 802.11n, HT40, MCS5 — –72 — 802.11n, HT40, MCS6 — –71 — 802.11n, HT40, MCS7 — –69 — 乐鑫信息科技 52 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 6 射频特性 表 6-5. 最大接收电平 最小值 典型值 最大值 速率 (dBm) (dBm) (dBm) 802.11b, 1 Mbps — 5 — 802.11b, 11 Mbps — 5 — 802.11g, 6 Mbps — 5 — 802.11g, 54 Mbps — 0 — 802.11n, HT20, MCS0 — 5 — 802.11n, HT20, MCS7 — 0 — 802.11n, HT40, MCS0 — 5 — 802.11n, HT40, MCS7 — 0 — 表 6-6. 接收邻道抑制 最小值 典型值 最大值 速率 (dB) (dB) (dB) 802.11b, 1 Mbps — 35 — 802.11b, 11 Mbps — 35 — 802.11g, 6 Mbps — 31 — 802.11g, 54 Mbps — 14 — 802.11n, HT20, MCS0 — 31 — 802.11n, HT20, MCS7 — 13 — 802.11n, HT40, MCS0 — 19 — 802.11n, HT40, MCS7 — 8 — 乐鑫信息科技 53 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 7 封装 7 封装 • 两款封装仅 EPAD 大小不同。 • 有关卷带、载盘和产品标签的信息，请参阅 《ESP32-S2 芯片包装信息》。 • 俯视图中，芯片管脚从 Pin 1 位置开始按逆时针方向编号。关于管脚序号和名称的详细信息，请参考图 2-1 ESP32-S2 管脚布局（俯视图）。 • 推荐 PCB 封装图源文件 (dxf) 可使用 Autodesk Viewer 查看。 – ESP32-S2 – ESP32-S2F Pin 1 Pin 2 Pin 3 Pin 1 Pin 2 Pin 3 图 7-1. QFN56 (7×7 mm) 封装，用于除 ESP32-S2FN4R2 之外的其他芯片变型 乐鑫信息科技 54 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 7 封装 JCET · 图 7-2. QFN56 (7×7 mm) 封装，用于 ESP32-S2FN4R2 乐鑫信息科技 55 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 ESP32-S2 管脚总览 ESP32-S2 管脚总览 表 7-1. 管脚总览 管脚配置 RTC IO MUX 功能 模拟功能 IO MUX 功能 管脚序号 管脚名称 管脚类型 供电管脚 复位时 复位后 F0 F3 F0 F1 F0 类型 F1 类型 F2 类型 F3 类型 F4 类型 1 VDDA 电源 2 LNA_IN 模拟 3 VDD3P3 电源 4 VDD3P3 电源 5 GPIO0 IO VDD3P3_RTC_IO WPU, IE WPU, IE RTC_GPIO0 sar_i2c_scl_0 GPIO0 I/O/T GPIO0 I/O/ T 6 GPIO1 IO VDD3P3_RTC_IO IE IE RTC_GPIO1 sar_i2c_sda_0 TOUCH1 ADC1_CH0 GPIO1 I/O/T GPIO1 I/O/T 7 GPIO2 IO VDD3P3_RTC_IO IE IE RTC_GPIO2 sar_i2c_scl_1 TOUCH2 ADC1_CH1 GPIO2 I/O/T GPIO2 I/O/T 8 GPIO3 IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO3 sar_i2c_sda_1 TOUCH3 ADC1_CH2 GPIO3 I/O/T GPIO3 I/O/T 9 GPIO4 IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO4 TOUCH4 ADC1_CH3 GPIO4 I/O/T GPIO4 I/O/T 10 GPIO5 IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO5 TOUCH5 ADC1_CH4 GPIO5 I/O/T GPIO5 I/O/T 11 GPIO6 IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO6 TOUCH6 ADC1_CH5 GPIO6 I/O/T GPIO6 I/O/T 12 GPIO7 IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO7 TOUCH7 ADC1_CH6 GPIO7 I/O/T GPIO7 I/O/T 13 GPIO8 IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO8 TOUCH8 ADC1_CH7 GPIO8 I/O/T GPIO8 I/O/T SUBSPICS1 O/T 14 GPIO9 IO VDD3P3_RTC_IO IE RTC_GPIO9 TOUCH9 ADC1_CH8 GPIO9 I/O/T GPIO9 I/O/T SUBSPIHD I1/O/T FSPIHD I1/O/T 15 GPIO10 IO VDD3P3_RTC_IO IE RTC_GPIO10 TOUCH10 ADC1_CH9 GPIO10 I/O/T GPIO10 I/O/T FSPIIO4 I1/O/T SUBSPICS0 O/T FSPICS0 I1/O/T 16 GPIO11 IO VDD3P3_RTC_IO IE RTC_GPIO11 TOUCH11 ADC2_CH0 GPIO11 I/O/T GPIO11 I/O/T FSPIIO5 I1/O/T SUBSPID I1/O/T FSPID I1/O/T 17 GPIO12 IO VDD3P3_RTC_IO IE RTC_GPIO12 TOUCH12 ADC2_CH1 GPIO12 I/O/T GPIO12 I/O/T FSPIIO6 I1/O/T SUBSPICLK O/T FSPICLK I1/O/T 18 GPIO13 IO VDD3P3_RTC_IO IE RTC_GPIO13 TOUCH13 ADC2_CH2 GPIO13 I/O/T GPIO13 I/O/T FSPIIO7 I1/O/T SUBSPIQ I1/O/T FSPIQ I1/O/T 19 GPIO14 IO VDD3P3_RTC_IO IE RTC_GPIO14 TOUCH14 ADC2_CH3 GPIO14 I/O/T GPIO14 I/O/T FSPIDQS O/T SUBSPIWP I1/O/T FSPIWP I1/O/T 20 VDD3P3_RTC 电源 21 XTAL_32K_P IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO15 XTAL_32K_P ADC2_CH4 GPIO15 I/O/T GPIO15 I/O/T U0RTS O 22 XTAL_32K_N IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO16 XTAL_32K_N ADC2_CH5 GPIO16 I/O/T GPIO16 I/O/T U0CTS I1 23 DAC_1 IO VDD3P3_RTC_IO IE RTC_GPIO17 DAC_1 ADC2_CH6 GPIO17 I/O/T GPIO17 I/O/T U1TXD O 24 DAC_2 IO VDD3P3_RTC_IO IE RTC_GPIO18 DAC_2 ADC2_CH7 GPIO18 I/O/T GPIO18 I/O/T U1RXD I1 CLK_OUT3 O 25 GPIO19 IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO19 USB_D- ADC2_CH8 GPIO19 I/O/T GPIO19 I/O/T U1RTS O CLK_OUT2 O 26 GPIO20 IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO20 USB_D+ ADC2_CH9 GPIO20 I/O/T GPIO20 I/O/T U1CTS I1 CLK_OUT1 O 27 VDD3P3_RTC_IO 电源 28 GPIO21 IO VDD3P3_RTC_IO RTC_GPIO21 GPIO21 I/O/ T GPIO21 I/O/T 29 SPICS1 IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE SPICS1 O/T GPIO26 I/O/T 30 VDD_SPI 电源 31 SPIHD IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE SPIHD I1/O/T GPIO27 I/O/T 32 SPIWP IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE SPIWP I1/O/T GPIO28 I/O/T 33 SPICS0 IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE SPICS0 O/T GPIO29 I/O/T 34 SPICLK IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE SPICLK O/T GPIO30 I/O/T 35 SPIQ IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE SPIQ I1/O/T GPIO31 I/O/T 36 SPID IO VDD_SPI WPU, IE WPU, IE SPID I1/O/T GPIO32 I/O/T 37 GPIO33 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE GPIO33 I/O/T GPIO33 I/O/T FSPIHD I1/O/T SUBSPIHD I1/O/T SPIIO4 I1/O/T 38 GPIO34 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE GPIO34 I/O/T GPIO34 I/O/T FSPICS0 I1/O/T SUBSPICS0 O/T SPIIO5 I1/O/T 39 GPIO35 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE GPIO35 I/O/T GPIO35 I/O/T FSPID I1/O/T SUBSPID I1/O/T SPIIO6 I1/O/T 40 GPIO36 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE GPIO36 I/O/T GPIO36 I/O/T FSPICLK I1/O/T SUBSPICLK O/T SPIIO7 I1/O/T 41 GPIO37 IO VDD_SPI/VDD3P3_CPU IE GPIO37 I/O/T GPIO37 I/O/T FSPIQ I1/O/T SUBSPIQ I1/O/T SPIDQS I0/O/T 42 GPIO38 IO VDD3P3_CPU IE GPIO38 I/O/T GPIO38 I/O/T FSPIWP I1/O/T SUBSPIWP I1/O/T 43 MTCK IO VDD3P3_CPU IE MTCK I1 GPIO39 I/O/T CLK_OUT3 O SUBSPICS1 O/T 44 MTDO IO VDD3P3_CPU IE MTDO O/T GPIO40 I/O/T CLK_OUT2 O 45 VDD3P3_CPU 电源 46 MTDI IO VDD3P3_CPU IE MTDI I1 GPIO41 I/O/T CLK_OUT1 O 47 MTMS IO VDD3P3_CPU IE MTMS I0 GPIO42 I/O/T 48 U0TXD IO VDD3P3_CPU WPU, IE WPU, IE U0TXD O GPIO43 I/O/T CLK_OUT1 O 49 U0RXD IO VDD3P3_CPU WPU, IE WPU, IE U0RXD I1 GPIO44 I/O/T CLK_OUT2 O 50 GPIO45 IO VDD3P3_CPU WPD, IE WPD, IE GPIO45 I/O/T GPIO45 I/O/T 51 VDDA 电源 52 XTAL_N 模拟 53 XTAL_P 模拟 54 VDDA 电源 55 GPIO46 IO VDD3P3_CPU WPD, IE WPD, IE GPIO46 I GPIO46 I 56 CHIP_PU 模拟 VDD3P3_RTC_IO * 更多信息，详见章节 2 管脚。 高亮 的单元格，请参考章节 2.3.4 GPIO 和 RTC_GPIO 的限制。 乐鑫信息科技 56 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 技术规格书版本号管理 技术规格书版本号管理 技术规格书版本 状态 水印 定义 v0.1 ~ v0.5（不 包括 v0.5） 草稿 Confidential 该技术规格书正在完善。对应产品处于设计阶段， 产品规格如有变更，恕不另行通知。 v0.5 ~ v1.0（不 包括 v1.0） 初步 发布 Preliminary 该技术规格书正在积极更新。对应产品处于验证 阶段，产品规格可能会在量产前变更，并记录在 技术规格书的修订历史中。 v1.0 及更高版本 正式 发布 — 该技术规格书已公开发布。对应产品已量产，产 品规格已最终确定，重大变更将通过 产品变更通知 (PCN) 进行通知。 任意版本 — 不推荐用于新设计 (NRND) 1 该技术规格书更新频率较低，对应产品不推荐用 于新设计。 任意版本 — 停产 (EOL) 2 该技术规格书不再维护，对应产品已停产。 1 技术规格书涵盖的所有产品型号均不推荐用于新设计时，封面才会添加水印。 2 技术规格书涵盖的所有产品型号均停产时，封面才会添加水印。 乐鑫信息科技 57 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 词汇表 词汇表 模块 芯片内部用于扩展功能的一个单元，例如加密模块、射频模块 2 外设 芯片内部用于与外界通讯的硬件组件或子系统 2 封装外 flash 位于芯片封装外部的 flash 16 strapping 管脚 芯片上电时用于某些配置的一种 GPIO 管脚，可在芯片复位后重新配置为普通 GPIO 28 eFuse 参数 存储在芯片内 eFuse 存储器中的参数。可以通过写 EFUSE_PGM_DATAn_REG 寄存器设置，通过读取与参 数同名的寄存器字段获得具体值 28 SPI boot 模式 从 SPI flash 中加载和执行现有代码的启动模式 29 joint download boot 模式 通过 UART 或其他接口（见表 3-3 芯片启动模式控制 > 注释）下载代码到 flash 中、并从 flash 或 SRAM 中加载和执行下载代码的启动模式 29 乐鑫信息科技 58 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 相关文档和资源 相关文档和资源 相关文档 • 《ESP32-S2 技术参考手册》 – 提供 ESP32-S2 芯片的存储器和外设的详细使用说明。 • 《ESP32-S2 硬件设计指南》 – 提供基于 ESP32-S2 芯片的产品设计规范。 • 《ESP32-S2 系列芯片勘误表》 – 描述 ESP32-S2 系列芯片的已知错误。 • 证书 https://espressif.com/zh-hans/support/documents/certificates • ESP32-S2 产品/工艺变更通知 (PCN) https://espressif.com/zh-hans/support/documents/pcns?keys=ESP32-S2 • ESP32-S2 公告 – 提供有关安全、bug、兼容性、器件可靠性的信息 https://espressif.com/zh-hans/support/documents/advisories?keys=ESP32-S2 • 文档更新和订阅通知 https://espressif.com/zh-hans/support/download/documents 开发者社区 • 《 ESP32-S2 ESP-IDF 编程指南》 – ESP-IDF 开发框架的文档中心。 • ESP-IDF 及 GitHub 上的其它开发框架 https://github.com/espressif • ESP32 论坛 – 工程师对工程师 (E2E) 的社区，您可以在这里提出问题、解决问题、分享知识、探索观点。 https://esp32.com/ • ESP-FAQ – 由乐鑫官方推出的针对常见问题的总结。 https://espressif.com/projects/esp-faq/zh_CN/latest/index.html • The ESP Journal – 分享乐鑫工程师的最佳实践、技术文章和工作随笔。 https://blog.espressif.com/ • SDK 和演示、App、工具、AT 等下载资源 https://espressif.com/zh-hans/support/download/sdks-demos 产品 • ESP32-S2 系列芯片 – ESP32-S2 全系列芯片。 https://espressif.com/zh-hans/products/socs?id=ESP32-S2 • ESP32-S2 系列模组 – ESP32-S2 全系列模组。 https://espressif.com/zh-hans/products/modules?id=ESP32-S2 • ESP32-S2 系列开发板 – ESP32-S2 全系列开发板。 https://espressif.com/zh-hans/products/devkits?id=ESP32-S2 • ESP Product Selector（乐鑫产品选型工具）– 通过筛选性能参数、进行产品对比快速定位您所需要的产品。 https://products.espressif.com/#/product-selector?language=zh 联系我们 • 商务问题、技术支持、电路原理图 & PCB 设计审阅、购买样品（线上商店）、成为供应商、意见与建议 https://espressif.com/zh-hans/contact-us/sales-questions 乐鑫信息科技 59 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 修订历史 修订历史 日期 版本 发布说明 2025.11 v1.8 • 升级文档模版； • 更新了 coremark 数据。 2024.07 v1.7 • 根据 PCN20240602，芯片版本 v0.0 升级为芯片版本 v1.0； • 在产品特性和章节 4.2.2.1 ADC 更新 SAR ADC 的精度； • 更新章节 6.1 Wi-Fi 射频; • 在附录 A.1. IO MUX 中更新管脚 DAC_2 复位后的配置。 2023.02 v1.6 • 新增表 3-2 Strapping 管脚的时序参数说明 和图 3-1 Strapping 管脚的时 序参数图； • 在章节 4 功能描述 增加技术参考手册的链接； • 在表 5-1 绝对最大额定值 中增加 IO 输出总电流。 2022.12 v1.5 • 删除特性“支持外部功率放大器”； • 在章节 4.1.1.1 CPU 增加 Xtensa ® 指令集架构 (ISA) 的说明； • 在章节 7 封装 新增 ESP32-S2FN4R2 的封装图。 2022.09 v1.4 • 更新图 ESP32-S2 功能框图，显示功耗模式； • 在产品特性中增加 CoreMark 分数； • 在章节 4.1.3.1 CPU 时钟 增加外置主晶振时钟的说明； • 增加表 4-1 SPI 信号总线与芯片管脚的映射关系表； • 增加章节 4.1.1.3 DMA 控制器； • 在章节 4.1.1.2 超低功耗协处理器 增加 ULP 协处理器的时钟； • 在表建议工作条件中增加第三条说明； • 更新章节 5.6 功耗特性； • 更新章节学习资源，并更名为 7 ； • 其他措辞更新。 2021.06 v1.3 • 增加芯片型号 ESP32-S2R2； • 更新表 5-11 可靠性认证； • 在章节 7 封装 新增推荐 PCB 封装图的链接 • 增加章节 7 ； • 其他微小改动。 2021.02 v1.2 • 增加芯片型号 ESP32-S2FN4R2； • 增加章节 4.2.1.12 双线汽车接口 相关信息； • 将表 1-1 ESP32-S2 系列芯片对比 的工作温度更新为环境温度； • 更新表 5-7 不同 RF 模式下的 Wi-Fi 功耗； • 在表 5-9 低功耗模式下的功耗 中增加 ULP-FSM 和 ULP-RISC-V 各自处 于工作工作状态时的功耗。 见下页 乐鑫信息科技 60 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 修订历史 接上页 日期 版本 发布说明 2020.09 v1.1 • 增加芯片型号 ESP32-S2FH2、ESP32-S2FH4； • 增加章节 1ESP32-S2 系列型号对比。 2020.04 v1.0 • 修改表 Strapping Pins 下方第二条说明。 • 将章节 4.1.3.1 RTC 时钟 中内置 RC 振荡器的频率由 150 kHz 改为 90 kHz； • 将章节 4.1.1.2 超低功耗协处理器 中 RISCV 改为 RISC-V，ULP-RISCV 改为 ULP-RISC-V； • 修改表 5-9 低功耗模式下的功耗 中几个功耗典型值； • 在表 5-4 直流电气特性 (3.3 V, 25 °C) 下方增加关于 V OH 和 V OL 的说明； • 增加表 5-11 可靠性认证 ； • 其他微小改动。 2019.11 v0.4 • 更新章节 4.1.1.2 超低功耗协处理器； • 更新章节 4.1.3.2 系统定时器； • 更新表 2.3.5 外设管脚分配； • 增加文档反馈链接； • 修正格式问题； • 其他微小改动。 2019.08 v0.3 全面更新。 2019.06 v0.2 • 更新图 2-2 ESP32-S2 电源管理； • 更新章节 3 启动配置项； • 更新图 4-1 地址映射结构； • 更新章节 5 电气特性。 2019.04 v0.1 预发布版本。 乐鑫信息科技 61 反馈文档意见 ESP32-S2 系列芯片技术规格书 v1.8 免责声明和版权公告 本文档中的信息，包括供参考的 URL 地址，如有变更，恕不另行通知。 本文档可能引用了第三方的信息，所有引用的信息均为“按现状”提供，乐鑫不对信息的准确性、真实性做任何保证。 乐鑫不对本文档的内容做任何保证，包括内容的适销性、是否适用于特定用途，也不提供任何其他乐鑫提案、规格书或样 品在他处提到的任何保证。 乐鑫不对本文档是否侵犯第三方权利做任何保证，也不对使用本文档内信息导致的任何侵犯知识产权的行为负责。本文档 在此未以禁止反言或其他方式授予任何知识产权许可，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。 文档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 © 2025 乐鑫信息科技（上海）股份有限公司。保留所有权利。 www.espressif.com