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ESP-WROOM-02 WiFi Module

Version 0.2

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1.产品概述 4

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1.1.特点 5

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1.2.主要参数 6

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2.接⼝口定义7

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3.外型与尺⼨寸8

............................................................................................................ 4.功能描述10

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4.1.MCU 10

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4.2.存储描述10

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4.2.1.内置 SRAM与 ROM 10

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4.2.2.SPI Flash 11

4.3.晶振11

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4.4.接⼝口说明12

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4.5.最⼤大额定值12

4.6.建议⼯工作环境13

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4.7.数字端⼝口特征13

.............................................................................................................. 5.RF 参数14

.................................................................................................................... 6.功耗14

............................................................................................................ 7.倾斜升温16

................................................................................................................ 8.原理图171.产品概述

乐鑫智能互联平台ESP8266EX 拥有⾼高性能⽆无线SOC，给移动平台设计师带来福⾳音，它以最低成本提供最⼤大实⽤用性，为 WiFi 功能嵌⼊入其他系统提供⽆无限可能。

图1 ESP8266EX 结构图

ESP8266EX 是⼀一个完整且⾃自成体系的 WiFi ⺴⽹网络解决⽅方案，能够独⽴立运⾏行，也可以作为从机搭载于其他主机 MCU 运⾏行。ESP8266EX 在搭载应⽤用并作为设备中唯⼀一的应⽤用处理器时，能够直接从外接闪存中启动。内置的⾼高速缓冲存储器有利于提⾼高系统性能，并减少内存需求。

另外⼀一种情况是，ESP8266EX 负责⽆无线上⺴⽹网接⼊入承担 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，连接简单易⾏行，只需通过 SPI /SDIO 接⼝口或 I2C/UART ⼝口即可。

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

ESP8266EX ⾼高度⽚片内集成，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方案在设计时将所占 PCB空间降到最低。

装有 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自适应⽆无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和⽆无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝⽛牙/DDR/ LVDS/LCD 干扰。

1.1.特点

•802.11 b/g/n

•内置低功耗 32 位 CPU：可以兼作应⽤用处理器

•内置 10 bit ⾼高精度 ADC

•内置 TCP/IP 协议栈

•内置 TR 开关、balun、LNA、功率放⼤大器和匹配⺴⽹网络

•内置 PLL、稳压器和电源管理组件

•⽀支持天线分集

•STBC、1x1 MIMO、2x1 MIMO

•A-MPDU 、A-MSDU 的聚合和 0.4 s 的保护间隔

•WiFi @ 2.4 GHz，⽀支持 WPA/WPA2 安全模式

•⽀支持 STA/AP/STA+AP ⼯工作模式

•⽀支持 Smart Config 功能（包括 Android 和 iOS 设备）

•SDIO 2.0、(H) SPI 、UART、I2C、I2S、IR Remote Control、PWM、GPIO •深度睡眠保持电流为 10 uA，关断电流⼩小于 5 uA

• 2 ms 之内唤醒、连接并传递数据包

•802.11b 模式下+ 20 dBm 的输出功率

•待机状态消耗功率⼩小于1.0 mW (DTIM3)

•超⼩小封装模组：11.5 mm x 11.5 mm

•⼯工作温度范围： -40℃ - 125℃

•模组通过 FCC, CE, TELEC, WiFi Alliance 及 SRRC 认证

1.2.

主要参数

表 1 介绍了该模组的主要参数。

表 1 参数表

Categories Items Values

WiFi Paramters Certificates

CCC/FCC/CE/TELEC/SRRC WiFi Protocles 802.11 b/g/n

Frequency Range 2.4G-2.5G (2400M-2483.5M)

Hardware Paramaters

Peripheral Bus UART/SDIO/SPI/I2C/I2S/Ir Remote Contorl GPIO/PWM Operating Voltage

3.0~3.6V

Operating Current

Average value: 80mA Operating Temperature Range -40°~125°

Ambient Temperature Range Normal temperature Package Size 18*20mm External Interface N/A

Software Parameters

Wi-Fi mode station/softAP/SoftAP+station Security WPA/WPA2Encryption

WEP/TKIP/AES

Firmware Upgrade UART Download / OTA (via network)Ssoftware Development Supports Cloud Server Development / SDK for custom firmware development Network Protocols IPv4, TCP/UDP/HTTP/FTP

User Configuration

AT Instruction Set, Cloud Server, Android/iOS App

2.接⼝口定义

ESP-WROOM-02 共接出 16 个接⼝口，表 2 是接⼝口定义。

序号Pin 脚名称功能说明

1 VDD 3.3V 供电

2 EN芯⽚片使能端，⾼高电平有效

3 GND GND

4 RST复位模组

5 TOUT ADC pin

6 RXD UART0_RXD; GPIO3

7 TXD UART0_TXD; GPIO1

8 IO0 GPIO0

9 IO2 GPIO2; UART1_TXD

10 IO4 GPIO4

11 IO5 GPIO5

12 IO12 GPIO12; HSPI_MISO

13 IO13 GPIO13; HSPI_MOSI; UART0_CTS

14 IO14 GPIO14; HSPI_CLK

15 IO15 GPIO15; MTDO; HSPICS; UART0_RTS

16 IO16 GPIO16; 低功耗模式时唤醒

表 2 ESP-WROOM-02 管脚功能定义

注意：

GPIO15GPIO0GPIO2GPIO15GPIO0GPIO2低低⾼高低⾼高⾼高

表 3 UART 下载模式表 4 Flash Boot 模式参数最⼩小值典型值最⼤大值单位输⼊入频率24122484MHz

输⼊入电阻50Ω

输⼊入反射-10dB

72.2 Mbps下，PA 的输出功率141516dBm

11b 模式下，PA 的输出功率17.518.519.5dBm 灵敏度

DSSS, 1 Mbps-98dBm

CCK, 11 Mbps-91dBm

6 Mbps (1/2 BPSK)-93dBm

54 Mbps (3/4 -QAM)-75dBm

HT20, MCS7 (65 Mbps, 72.2 Mbps)-71dBm 邻频抑制

OFDM, 6 Mbps37dB

OFDM, 54 Mbps21dB

HT20, MCS037dB

HT20, MCS720dB

表 5 接收灵敏度

3.外型与尺⼨寸

ESP-WROOM-02 贴⽚片式模组的外观尺⼨寸为 18 mm＊20 mm（如图 3 所⽰示）。该模组采⽤用的是 SPI Flash，容量⼤大⼩小为 16M bit，封装⼤大⼩小为 SOP-150 mil。模组使⽤用的是 3 DBi 的 PCB 板载天线。

图 2 ESP-WROOM-02 模组外观

图 3 ESP-WROOM-02 模组尺⼨寸平⾯面图

表 6 ESP-WROOM-02 模组尺⼨寸对照表

⻓长宽⾼高PAD 尺⼨寸（底部）Pin 脚间距18 mm

20 mm

3 mm

0.9 mm x 1.7 mm

1.5 mm

图 4 ESP8266EX 芯⽚片 Pin 脚⽰示意图

4.功能描述

4.1.MCU

ESP8266EX 内置 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频⽀支持 80 MHz 和160 MHz，⽀支持 RTOS。⺫⽬目前 WiFi 协议栈只⽤用了 20% 的 MIPS，其他的都可以⽤用来做应⽤用开发。MCU 可通过以下接⼝口和芯⽚片其他部分协同⼯工作：

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

•同样连接存储控制器的数据 RAM 接⼝口 (dBus)

•访问寄存器的 AHB 接⼝口

4.2.存储描述

4.2.1.内置 SRAM与 ROM

ESP8266EX 芯⽚片⾃自⾝身内置了存储控制器，包含 ROM 和 SRAM。MCU 可以通过 iBus、dBus 和 AHB 接⼝口访问存储控制器。这些接⼝口都可以访问 ROM 或 RAM 单元，存储仲裁器以到达顺序确定运⾏行顺序。

基于⺫⽬目前我司 Demo SDK 的使⽤用 SRAM 情况，⽤用户可⽤用剩余 SRAM 空间为：

RAM size < 36kB (station 模式下，连上路由后，heap+data 区⼤大致可⽤用 36KB 左右。)⺫⽬目前 ESP8266EX ⽚片上没有 programmable ROM，⽤用户程序存放在 SPI Flash 中。

4.2.2.SPI Flash

当前 ESP8266EX 芯⽚片⽀支持使⽤用 SPI 接⼝口的外置 Flash，理论上最⼤大可⽀支持到 16MB 的 SPI flash。⺫⽬目前该模组外接的是 16 Mbit 的 SPI Flash。

建议 Flash 容量：

不⽀支持云端升级：512kB

可⽀支持云端升级：1MB

⽀支持的 SPI 模式：⽀支持 Standard SPI 、Dual SPI 、DIO SPI、QIO SPI，以及 Quad SPI 。

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

4.3.晶振

⺫⽬目前晶体 40M，26M 及 24M均⽀支持，使⽤用时请注意在下载⼯工具中选择对应晶体类型。晶振输⼊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行调节确定。基于⺫⽬目前市场中主流晶振的情况，⼀一般 26Mhz 晶振的输⼊入输出所加电容 C1、C2 在 10pF 以内；⼀一般 40MHz 晶振的输⼊入输出所加电容 10pF选⽤用的晶振⾃自⾝身精度需在 ±10PPM。晶振的⼯工作温度为 -20°C - 85°C。

晶振位置尽量靠近芯⽚片的 XTAL Pins (⾛走线不要太⻓长)，同时晶振⾛走线须⽤用地包起来良好屏蔽。

晶振的输⼊入输出⾛走线不能打孔⾛走线，即不能跨层。晶振的输⼊入输出⾛走线不能交叉，跨层交叉也不⾏行。

晶振的输⼊入输出的 bypass 电容请靠近芯⽚片左右侧摆放，尽量不要放在⾛走线上。

晶振下⽅方 4 层都不能⾛走⾼高频数字信号，最佳情况是晶振下⽅方不⾛走任何信号线，晶振 TOP ⾯面的铺通区域越⼤大越好。晶振为敏感器件，晶振周围不能有磁感应器件，⽐比如⼤大电感等。

4.4.

接⼝口说明

表 7 接⼝口说明

4.5.最⼤大额定值

表 8 最⼤大额定值 接⼝口名称功能说明

HSPI 接⼝口可外接 SPI Flash ( Flash2)、显⽰示屏和 MCU 等。SDIO/SPI 接⼝口连接 Flash

PWM 接⼝口 4 路 PWM (⽤用户可⾃自⾏行扩展)，可⽤用来控制彩灯，蜂鸣器，继电器及电机

等。

IR 接⼝口IR Remote Control 接⼝口由软件实现，接⼝口使⽤用 NEC 编码及调制解调，采⽤用 38KHz 的调制载波。

ADC 接⼝口可⽤用于检测 VDD3P3 (Pin3,Pin4) 电源电压和 TOUT (Pin6)的输⼊入电压 (⼆二者不可同时使⽤用)。可⽤用于传感器等应⽤用。

I2C 接⼝口

可外接传感器及显⽰示屏等，2.54 及 1.27 两种接⼝口。

UART 接⼝口

UART0： U0TXD ，U0RXD ，MTDO(U0RTS)，MTCK(U0CTS) UART1： GPIO2(U1TXD) 可外接 UART 接⼝口的设备。

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 上电默认会输出⼀一些打印信息。对此敏感的应⽤用，可以使⽤用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，R1/3/5/7 不上件，R2/4/6/8 上件，短接 J14 和 J67。

继电器控制端⼝口智能插座控制继电器开合的端⼝口，配有指⽰示灯。(图14.7)

额定值条件

值单位存储温度-40 to 125℃最⼤大焊接温度260℃供电电压

IPC/JEDEC J-STD-020

+3.0 to +3.6

V

4.6.建议⼯工作环境

⼯工作环境名称最⼩小值典型值最⼤大值单位

⼯工作温度-4020125℃

供电电压VDD 3.0 3.3 3.6V

表 9 建议⼯工作环境

4.7.数字端⼝口特征

端⼝口典型值最⼩小值典型值最⼤大值单位输⼊入逻辑电平低V IL-0.30.25VDD V 输⼊入逻辑电平⾼高V IH0.75VDD VDD+0.3V 输出逻辑电平低V OL N0.1VDD V 输出逻辑电平⾼高V OH0.8VDD N V

表 10 数字端⼝口特征

注意：如⽆无特殊说明，测试条件为：VDD = 3.3 V，温度为 20 ℃。

5.RF 参数

描述最⼩小值典型值最⼤大值单位输⼊入频率 2400　 2483.5 MHz 输⼊入阻抗值　 50　 ohm 输⼊入反射值　　 -10 dB PA 输出功率为 72.2 Mbps 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, 1 Mbps 　 -98　 dBm CCK, 11 Mbps 　 -91　 dBm 6 Mbps (1/2 BPSK) 　 -93　 dBm 54 Mbps (3/4 -QAM) 　 -75　 dBm HT20, MCS7 (65 Mbps, 72.2 Mbps) 　 -71　 dBm 邻频抑制

OFDM, 6 Mbps　 37　 dB OFDM, 54 Mbps 　 21　 dB HT20, MCS0 　 37　 dB HT20, MCS7 　 20　 dB

表 11 RF 参数

6.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，于天线接⼝口处完成。

[2] 所有发射数据是基于 90% 的占空⽐比，在持续发射的模式下测得的。

模式最⼩小值典型值最⼤大值单位传送802.11b, CCK 11Mbps, P OUT=+17dBm170mA 传送802.11g, OFDM 54Mbps, P OUT =+15dBm140mA 传送 802.11n, MCS7, P OUT =+13dBm120mA

接收 802.11b, 包⻓长 1024 字节, -80dBm50mA

接收802.11g, 包⻓长 1024 字节, -70dBm56mA

接收802.11n, 包⻓长 1024 字节, -65dBm56mA

Modem-Sleep①15mA

Light-Sleep②0.9mA

Deep-Sleep③10uA

Power Off0.5uA

表 12 功耗

注①：Modem-Sleep ⽤用于需要 CPU⼀一直处于⼯工作状态如 PWM 或 I2S 应⽤用等。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WiFi Modem电路来省电。例如，在 DTIM3 时，每 sleep 300mS，醒来3mS 接收AP 的Beacon包等，则整体平均电流约 15mA。

注②：Light-Sleep ⽤用于CPU 可暂停的应⽤用，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WiFi Modem电路并暂停 CPU 来省电。例如，在 DTIM3 时，每sleep 300 ms，醒来 3ms 接收 AP 的 Beacon包等，则整体平均电流约 0.9 mA。

注③：Deep-Sleep 不需⼀一直保持WiFi连接，很⻓长时间才发送⼀一次数据包的应⽤用，如每100 秒测量⼀一次温度的传感器。例如，每 300 s 醒来后需 0.3 - 1s 连上 AP 发送数据,则整体平均电流可远⼩小于 1 mA。

7.

倾斜升温

表 13 倾斜升温

倾斜升温 T S 最⼤大值 －T L 最⼤大值 3℃/秒

预热

最⼩小温度值 (T S Min.) 典型温度值 (T S Typ.) 最⼤大温度值 (T S Max.) 时间 (T S )

150℃ 175℃ 200℃ 60~180 秒倾斜升温 (T L to T P )

最⼤大值 3℃/秒持续时间／温度 (T L )／时间 (T L )217℃/60~150 秒

温度峰值 (T P )

最⾼高温度值 260℃，持续 10 秒⺫⽬目标温度峰值 (T P ⺫⽬目标值)260℃ +0/-5℃实际峰值 (t P ) 5℃ 持续时间20~40 秒倾斜升温

最⼤大值 6℃/秒从 25℃ 调⾄至温度峰值所需时间 (t)

最⼤大 8 分钟

图 5 ESP-WROOM-02 原理图