ESP8266-S1 上海WiFi模块物联网IOT方案

上海WiFi模块物联网IOT方案

1. 概述

ESP8266-S1 WiFi 模块是由深圳市汇思锐科技有限公司开发的、低功耗高性价比的嵌入式无线网络控制模块。可满足智能电网、楼宇自动化、安防、智能家居、远程医疗等物联网应用的需求。

该模块核心处理器ESP8266 在较小尺寸封装中集成了业界的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。

图-1 对比图（立体图）

2. 主要特性

2.1 系统框图

图-2 系统框图

2.2 硬件参数

 工作电压：3.3V （3.0 ~ 3.6V）

 工作环境温度：-40 - 85°C

 CPU Tensilica L106

o RAM 50KB（可用）

o Flash 16Mbit

 系统

o 802.11 b/g/n

o 频率范围2.4 GHz ~ 2.5 GHz（2400 M ~ 2483.5 M）

o 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

o WIFI @2.4 GHz，支持 WPA/WPA2 安全模式

o 支持UART、I2C、GPIO、PWM、SDIO、SPI、ADC、PWM、IR

o 内置 10 bit 高精度 ADC

o 支持TCP、UDP、HTTP、FTP

o 内置 TR 开关、 balun、 LNA、功率放大器和匹配网络

o 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

o 平均工作电流80mA，深度睡眠保持电流为 20uA，关断电流小于 5uA

o 可以兼作应用处理器 SDIO 2.0、 SPI、 UART

o 2ms之内唤醒、连接并传递数据包

o 待机状态消耗功率小于1.0mW (DTIM3)

o 支持本地串口烧录、云端升级、主机下载烧录

o 支持Station / SoftAP / SoftAP + Station无线网络模式

o 超小尺寸模组 18.6mm * 15.0mm * 3.05mm

上海WiFi模块物联网IOT方案

3. 引脚描述

图-3 管脚图（正视图）

图-4模块尺寸（侧视图）

图-5模块尺寸-屏蔽罩（侧视图）

表-1引脚定义及描述

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，主频支持80MHz 和160MHz，支持RTOS。目前WiFi协议栈只用了20%的处理能力，其余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：

 连接存储控制器、也可以用来访问外界Flash的编码RAM/ROM接口（iBus）；

 连接存储控制器的数据RAM接口（dBus）;

 访问控制器的AHB接口；

4.2 存储

4.2.1 内置SRAM与ROM

基于Demo SDK的使用SRAM情况，用户可用剩余SRAM空间为：

 RAM < 50 kB（Station模式下，连上路由后，Heap + Data区大致可有50kB左右）。

 目前ESP8266EX片上没有可编程ROM，用户程序存放在SPI Flash中。

4.2.2 SPI Flash

 ESP8266EX芯片支持使用SPI接口的外置FLASH，理论zui大支持16MB的SPI Flash。

 ESP8266-S1模块配置了16Mbit的SPI Flash，可满足一般客户的使用需求。

4.3接口定义及描述

表-2接口定义及描述

5. 电气特性

5.1 功耗

表-3功耗

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 1 mA。

以上功耗数据是基于3.3V的电源、25°的环境温度下，并使用内部稳压器测得：

 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。

 所有测量数据是基于没有SAW滤波器的情况，在天线接口处测试。

5.2 RF特性

表-4射频参数

5.3 数字端口特征

表-5数字端口特征

5.4 zui大额定值

表-4zui大额定值

5.5 倾斜升温

表-6倾斜升温

6. 原理图

图-6 ESP8266-S1原理图

7. zui小系统

图-7 ESP8266-S1zui小系统图

说明

1) 模块IOzui大输出电流为12 mA；

2) 模块电源典型值为3.3 V DC；

3) 模块低电平复位有效；

4) 模块正常工作运行需要满足IO15拉低到GND，EN拉高到3.3 V；

5) 模块固件在线升级需要在满足3）的条件下，IO0拉低，并复位模块；固件升级完成后，IO0释放，并复位模块；

6) 模块的URXD接MCU的TXD，模块的UTXD接MCU的RXD；

8. *PCB设计

ESP8266-S1模组可以焊接到PCB板上。为了使终端产品获得更优的射频性能，请注意根据本指南合理设计模组及天线在底板上的摆放位置。

建议将模组沿PCB板边放置，天线在板框外或者沿板边放置且下方挖空，参考方案1及方案2；将PCB天线放在底板上也是允许的，只要天线下方不铺铜即可，参考方案3。

方案1：天线在板框外

方案2：天线沿板边放置且下方挖空

方案3：天线沿板边放置且下方均不铺铜

9. 外围走线建议

ESP8266-S1集成了高速GPIO和外设接口，这可能会产生严重的开关噪声。如果一些应用对于功耗和EMI特性要求较高，建议在数字I/O线上串联10 ~ 100欧姆的电阻。这样可以在开关电源时抑制过冲，并使信号变得平稳。串联电阻也能在一定程度上防止静电释放（ESD）。

10. 产品试用

11. *使用

使用本模块时*配套使用ESP8266-Minitool，调试测试更加便捷，使用方法参考“ESP8266-Minitool使用说明书”。

此模块适用于智能插座方案，智能86面板，智能灯带控制器，智能净化器等智能电器方案。