ESP-12F模块使用指南

ESP-12F模块使用指南

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ESP -12F模块整体介绍

该模块核心处理器 ESP8266 在较小尺寸封装中集成了业界领先的 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频支持 80 MHz 和160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板载天线。该模块支持标准的 IEEE802.11 b/g/n 协议，完整的 TCP/IP 协议栈。用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器。ESP8266 是高性能无线 SOC，以最低成本提供最大实用性，为 WiFi 功能嵌入其他系统提供无限可能。

• ESP8266EX 结构图
  

• ESP8266EX 是一个完整且自成体系的 WiFi 网络解决方案，能够独立运行，也可以作为从机搭载于
  其他主机 MCU 运行。ESP8266EX 在搭载应用并作为设备中唯⼀的应⽤处理器时，能够直接从外接闪
  存中启动。内置的高速缓冲存储器有利于提⾼系统性能，并减少内存需求。
• 另外⼀种情况是，ESP8266EX 负责无线上网接入承担 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，只需通过 SPI /SDIO 接口或 I2C/UART 口即可。
  ESP8266EX 强大的片上处理和存储能⼒，使其可通过 GPIO 口集成传感器及其他应用的特定设备，
  实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。
• ESP8266EX 高度片内集成，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案在设计时将所占 PCB 空间降到最低。
• 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
  操作的自适应无线电偏置、前端信号的处理功能、故障排除和无线电系统共存特性为消除蜂窝/蓝牙
  /DDR/LVDS/LCD 干扰。

特点

• 802.11 b/g/n
  • 内置 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，主频支持 80 MHz 和 160 MHz，支持 RTOS
  • 内置 10 bit 高精度 ADC
  • 内置 TCP/IP 协议栈
  • 内置 TR 开关、balun、LNA、功率放大器和匹配网络
  • 内置 PLL、稳压器和电源管理组件，802.11b 模式下+20 dBm 的输出功率
  • A-MPDU 、 A-MSDU 的聚合和 0.4 s 的保护间隔
  • WiFi @ 2.4 GHz，支持 WPA/WPA2 安全模式
  • 支持 AT 远程升级及云端 OTA 升级
  • 支持 STA/AP/STA+AP 工作模式
  • 支持 Smart Config 功能（包括 Android 和 iOS 设备）
  • HSPI 、UART、I2C、I2S、IR Remote Control、PWM、GPIO
  • 深度睡眠保持电流为 10 uA，关断电流小于 5 uA
  • 2 ms 之内唤醒、连接并传递数据包
  • 待机状态消耗功率小于 1.0 mW (DTIM3)
  • 工作温度范围：-40℃- 125℃。

主要参数

引脚接口定义

ESP-12F 共接出 18 个接口，表 2 是接口定义。

• ESP-12F 管脚功能定义
  
  
  引脚模式说明
  
• 接收灵敏度
  
  

外型与尺寸

ESP-12F 贴片式模组的外观尺⼨寸为 16mm＊24mm ＊3mm（如图 3 所示）。该模组采用的是容
量为 4MB， 封装为 SOP-210 mil 的 SPI Flash。模组使用的是 3 DBi 的 PCB 板载天线。

功能描述

• MCU总体架构

• ESP8266EX 内置 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频支持 80
  MHz 和 160 MHz，⽀持 RTOS。目前 WiFi 协议栈只⽤了 20%的 MIPS，其他的都可以用来做应用开
  发。MCU 可通过以下接口和芯片其他部分协同⼯作：
  1.连接存储控制器、也可以用来访问外接闪存的编码 RAM/ROM 接口 (iBus)
  2.同样连接存储控制器的数据 RAM 接口 (dBus)
  3.访问寄存器的 AHB 接口

• 存储描述
  – 内置 SRAM 与 ROM

ESP8266EX 芯片⾃身内置了存储控制器，包含 ROM 和 SRAM。MCU 可以通过 iBus、dBus 和
AHB 接口访问存储控制器。这些接口都可以访问 ROM 或 RAM 单元，存储仲裁器以到达顺序确定运行
顺序。基于目前我司 Demo SDK 的使用 SRAM 情况，用户可用剩余 SRAM 空间为：RAM size <
36kB(station 模式下，连上路由后，heap+data 区大致可用 36KB 左右。)目前 ESP8266EX 片上没有
programmable ROM，用户程序存放在 SPI Flash 中。

• SPI Flash

当前 ESP8266EX 芯片支持使用 SPI 接口的外置 Flash，理论上最大可支持到 16 MB 的 SPI
flash。目前该模组外接的是 4MB 的 SPI Flash。
建议 Flash 容量： 1 MB-16MB。
支持的 SPI 模式：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具中选择对应模式，否则下载后程序将无法得到正确的运行。

• 晶振

目前晶体 40M，26M 及 24M 均支持，使用时请注意在下载工具中选择对应晶体类型。晶振输入输
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
后进行调节确定。基于目前市场中主流晶振的情况，⼀般 26Mhz 晶振的输入输出所加电容 C1、C2 在
10pF 以内；⼀般 40MHz 晶振的输入输出所加电容 10pF

选用的晶振自身精度需在±10PPM。晶振的工作温度为-20°C- 85°C。
晶振位置尽量靠近芯片的 XTAL Pins (走线不要太长)，同时晶振走线须用地包起来良好屏蔽。
晶振的输入输出走线不能打孔走线，即不能跨层。晶振的输入输出走线不能交叉，跨层交叉也不
行。
晶振的输入输出的 bypass 电容请靠近芯片左右侧摆放，尽量不要放在⾛线上。
晶振下方 4 层都不能走高频数字信号，最佳情况是晶振下方不走任何信号线，晶振 TOP 面的铺通区
域越大越好。晶振为敏感器件，晶振周围不能有磁感应器件，比如大电感等。

接口说明

最大额定值

建议工作环境

数字端口特征

注意：如无特殊说明，测试条件为：VDD = 3.3 V，温度为 20 ℃。

RF 参数

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，于天线接口处完成。
2. 所有发射数据是基于 90% 的占空比，在持续发射的模式下测得的。
   
   

注①：Modem-Sleep⽤于需要 CPU 一直处于工作状态如 PWM 或 I2S 应⽤等。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 用于 CPU 可暂停的应用，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 不需一直保持 WiFi 连接，很长时间才发送一次数据包的应用，如每 100 秒测量
⼀次温度的传感器。例如，每 300 s 醒来后需 0.3s - 1s 连上 AP 发送数据,则整体平均电流可远小于
1mA。

典型应用原理图