Układ ESP32-S2 jest wyposażony w 32-bitowy procesor 240 MHz XTensa® LX7 z 320 KB SRAM i 128 KB ROM, a także koprocesor ULP (ultra-low-power processor) oparty na architekturze RISC-V. Dzięki jednordzeniowemu procesorowi ESP32-S2 ma niższe zużycie energii niż ESP32, zachowując jednocześnie bardzo dobre możliwości przetwarzania. ESP32-S2 przejął architekturę konstrukcji MCU z Wi-Fi od ESP32, ma bardzo dobrą wydajność Wi-Fi, obsługuje protokoły IEEE 802.11 b/g/n HT20/HT40 2,4 GHz. Dzięki zintegrowanemu rdzeniu Xtensa 240 MHz ESP32-S2 jest wystarczający do budowy najbardziej wymagających urządzeń IoT bez konieczności stosowania dodatkowych zewnętrznych MCU.
Jedną z wyróżniających cech nowego układu jest koprocesor ULP oparty na architekturze RISC-V, o niskim zużyciu energii i większej mocy obliczeniowej w porównaniu do ULP w ESP32. ULP to procesor o bardzo niskim poborze mocy, który pozostaje włączony, gdy reszta układu znajduje się w trybie głębokiego uśpienia (deep-sleep). Użytkownicy mogą przechowywać program w pamięci RTC koprocesora ULP w celu uzyskania dostępu do urządzeń peryferyjnych, wewnętrznych czujników i rejestrów RTC podczas głębokiego uśpienia. ESP32-S2 ma dwa koprocesory ULP, jeden oparty na architekturze RISC-V (ULP-RISCV), drugi na automacie skończonym (finite state machine, ULP-FSM), jak w ESP32. Użytkownicy mogą wybierać między dwoma koprocesorami w zależności od potrzeb – jednak ULP-FSM i ULP-RISCV nie mogą być używane jednocześnie.
- Bezpieczny rozruch układu oparty jest na algorytmie RSA, który zapewnia, że tylko zaufane oprogramowanie będzie uruchamiane i wykonywane.
- Szyfrowanie pamięci Flash oparte jest na algorytmie AES-XTS (256 lub 512 bitów, zgodny z IEEE Std 1619-2007), który zapewnia bezpieczeństwo danych wrażliwych użytkownika oraz danych konfiguracyjnych; kod programu w zewnętrznej pamięci Flash i PSRAM w ESP32-S2 jest również zawsze szyfrowany.
- Protokół TLS może wykorzystywać wbudowany akcelerator kryptograficzny, aby poprawić wydajność łączności np. w chmurze.
- Bezpieczeństwo samego układu zostało szczególnie wzmocnione. Jest ono odporne na ataki polegające na wstrzykiwaniu błędów przez sprzęt i oprogramowanie, a także zapobiega wyciekowi kluczy w przypadku awarii napięcia lub fizycznemu atakowi lokalnemu.
W ESP32-S2 dodano także funkcję określania odległości i względnego położenia jednego urządzenia klienckiego WiFi względem punktów dostępu ToF (Time of Flight), aby poprawić dokładność i stabilność zasięgu bezprzewodowego. Nowością jest też obsługa protokołu TWAI (Two-Wire Automobile Interface), który jest typu multi-master oraz multi-cast z wykrywaniem i sygnalizacją błędów, przeznaczony głównie do zastosowania w przemyśle motoryzacyjnym i automatyce budynkowej.
SDK dla ESP32-S2 zawiera narzędzia do implementacji protokołu bezpiecznej konfiguracji hasła (protocomm) oraz biblioteki wspomagające uaktualnienie oprogramowania OTA (Over the Air Technology), które pomagają w szybkim i bezpiecznym aktualizowaniu oprogramowania układowego przez sieć Wi-Fi, podobnie jak ma to miejsce w układzie ESP32.
Porównanie ESP8266 vs. ESP32 vs. ESP32-S2
| | ESP8266 | ESP32 | ESP32-S2 |
| MCU | Xtensa single-core 32-bit L106 | Xtensa single/dual-core 32-bit LX6 | Xtensa single-core 32-bit LX7 |
| Częstotliwość zegara | 80/160 MHz | 160/240 MHz | 240 MHz |
| Koprocesor | brak | ULP (FSM) | ULP (RISC-V, FSM) |
| SRAM | 160 KB | 520 KB | 320 KB |
| Pamięć RTC | brak | 16 KB | 16 KB |
| Pamięć zewn. Flash | do 16 MB | do 16 MB | do 1 GB |
| Bluetooth | brak | BT 4.2 BR/EDR & BLE | brak |
| Ethernet | brak | 10/100 Mbps | brak |
| CAN | brak | 2.0 | brak |
| Time of Flight | brak | brak | TAK |
| Liczba GPIO | 16 | 34 | 43 |
| Czujniki dotykowe | brak | 10 | 14 |
| SPI | 2 | 4 | 4 |
| I2C | 1 (programowy) | 2 | 2 |
| I2S | 2 | 2 | 1 |
| UART | 1½ | 3 | 2 |
| ADC | 1 (10-bit) | 18 (12-bit) | 20 (12-bit) |
| DAC | brak | 2 (8-bit) | 2 (8-bit) |
| PWM | 8 | 16 | 8 |
| SDMMC | brak | TAK | brak |
| RMT | brak | TAK | TAK |
| USB OTG | brak | brak | TAK (1.1) |
| Interfejs LCD | brak | brak | TAK (8-bit serial RGB/8080/68000, 8/16/24-bit parallel) |
| Interfejs kamery | brak | brak | TAK (DVP 8/16) |
| Wbudowany czujnik temperatury | brak | TAK | TAK |
| Wbudowany czujnik Halla | brak | TAK | brak |
| Mechanizmy bezpieczeństwa | brak | Secure boot Flash encryption 1024-bit OTP | Secure boot Flash encryption 4096-bit OTP |
| Wsparcie sprzętowe dla funkcji kryptograficznych | brak | AES, SHA-2, RSA, ECC, RNG | AES-128/192/256, SHA-2, RSA, RNG, HMAC, Digital Signature |
| Tryb niskiego zużycia energii | 20uA | 10uA deep-sleep | Automatic RF power management 5uA in idle mode, 24uA at 1% duty cycle |
Entuzjaści Arduino na razie nie będą mogli skorzystać z układu ESP32-S2. Ostatnia wersja Arduino HAL dla ESP32 (1.0.4) oparta jest na ESP-IDF w wersji 3.2. Trzeba więc będzie trochę poczekać, ale w kodzie źródłowym HAL wnoszone są już stosowne poprawki od ok. 2 miesięcy. Z punktu widzenia użytkownika Arduino HAL niewiele się zmieni, nadal będą dostępne te same klasy i API, co w wypadku ESP32 z wyłączeniem nieobecnych interfejsów sprzętowych w ESP32-S2. Nie powinno być więc problemów z przeniesieniem programów z ESP32 na ESP32-S2.
Komplet ostatniej wersji dokumentacji dla układu ESP32-S2 znajduje się pod adresem:
https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32s2/get-started/index.html
Koszt modułów z ESP32-S2 przy zakupach jednostkowych wynoszą: ESP32-S2-WROOM ok. 2$, ESP32-S2-WROVER ok. 2.5$.
Podsumowując, w nowym układzie ESP32-S2 Espressif próbuje wypełnić lukę pomiędzy ESP8266 a ESP32, zarówno pod względem funkcjonalności, jak i ceny. Z całą pewnością ESP32-S2 nie jest „zabójcą” dla ESP32, a raczej godnym następcą ESP8266.
Cool! Ranking DIY
