Блог компании Поставка/Переработка сверхмаломощного беспроводного SoC Espressif ESP32-H21 для устройств с батарейным питанием

Компания Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. поставляет и занимается переработкой сверхмаломощных беспроводных SoC Espressif ESP32-H21, подходящих для устройств с питанием от батарей.

ESP32-H21 — это улучшенная версия сверхмаломощного беспроводного SoC ESP32-H2 от Espressif Systems. Его ключевая особенность — интегрированный на кристалле преобразователь постоянного тока, разработанный специально для устройств Интернета вещей с питанием от батарей, использующих Thread, Zigbee, Matter и Bluetooth LE, обеспечивающий сверхдолгий срок службы батареи в несколько лет за счет экстремальной оптимизации энергопотребления.

I. Основное позиционирование и цели проектирования ESP32-H21

Являясь итеративным обновлением ESP32-H2, ESP32-H21 ориентирован на маломощные сетчатые сети и сценарии длительной работы от батарей. Благодаря встроенному преобразованию питания и многорежимному управлению низким энергопотреблением он решает основную проблему, с которой сталкиваются такие устройства, как датчики, носимые устройства и бытовая техника умного дома — необходимость «оставаться на связи, экономя энергию» — что делает его идеальной платформой для Matter-over-Thread, датчиков Zigbee и периферийных устройств BLE.

II. Экстремально низкое энергопотребление ESP32-H21: ключ к сроку службы батареи

Самым большим прорывом ESP32-H21 является интеграция высокоэффективного встроенного преобразователя постоянного тока, который всесторонне оптимизирует энергопотребление во всех рабочих состояниях:

Ток приема (RX): до 8,2 мА в типичных условиях, что значительно повышает энергоэффективность при прослушивании и приеме данных

Режимы низкого энергопотребления:

Легкий сон: 9 мкА

Глубокий сон: 5 мкА (минимум)

По сравнению с ESP32-H2 предыдущего поколения, энергопотребление снижено примерно на 70%, что позволяет работать годами от одной батарейки-таблетки

3. Беспроводная связь ESP32-H21: многопротокольная Mesh, охватывающая основные стандарты IoT

Интеграция на одном кристалле двухрежимного радиочастотного модуля IEEE 802.15.4 + Bluetooth LE 5 с полной поддержкой маломощных сетей:

Протокол 802.15.4: поддерживает Thread, Zigbee 3.0 и Matter-over-Thread, обеспечивая крупномасштабное сетевое взаимодействие и совместимость устройств

Bluetooth LE 5: поддерживает высокоскоростную передачу 2 Мбит/с, Coded PHY для связи на большие расстояния, расширения широковещания, многосоединение и BLE-Mesh, подходит как для развертывания точка-точка, так и для многоузловых развертываний

Мощность передачи: до 20 дБм, балансируя покрытие и надежность канала для работы в сложных условиях

IV. Аппаратная архитектура ESP32-H21: эффективный RISC-V с богатой интеграцией периферии

Ядро: 32-битное одноядерное RISC-V, тактовая частота до 96 МГц, CoreMark® 303,38 (при 96 МГц), балансирующее вычислительную мощность и энергопотребление

Память: 320 КБ SRAM + 128 КБ ROM, поддержка внешней Flash, отвечающая требованиям протокольных стеков и прикладного кода

Периферия и интерфейсы: 19 выводов GPIO, интегрированные UART, SPI, I²C, I²S, PWM, 12-битный АЦП, таймеры, DMA и т. д., обеспечивающие прямое подключение к датчикам, исполнительным механизмам и компонентам человеко-машинного интерфейса

Безопасность: поддержка безопасной загрузки, шифрования Flash, аппаратного криптографического движка (AES/SHA/RSA/ECC) и генератора истинно случайных чисел, обеспечивающая безопасность устройств и данных

V. Программная экосистема ESP32-H21: зрелая, удобная и быстрая в развертывании

Фреймворк разработки: полная совместимость с ESP-IDF, предоставление полного SDK, инструментария и документации, позволяющее разработчикам использовать существующие знания

Поддержка протоколов: встроенные стеки протоколов ESP-Matter, Zigbee и BLE-Mesh с готовыми примерами, значительно сокращающие цикл разработки устройств Matter

Совместимость: программная совместимость с ESP32-H2; существующие решения могут быть быстро мигрированы, что снижает затраты на разработку

VI. Типичные сценарии применения ESP32-H21

ESP32-H21 идеально подходит для всех конечных устройств Интернета вещей с питанием от батарей и низким энергопотреблением:

Умный дом: датчики температуры и влажности / магнитоконтактные датчики дверей и окон / датчики присутствия человека / датчики дыма / газа, умные переключатели, узлы освещения BLE-Mesh

Автоматизация зданий: мониторинг окружающей среды, отслеживание активов, узлы беспроводного управления

Носимые устройства: маломощный мониторинг состояния здоровья, отслеживание активности

Промышленное зондирование: удаленный мониторинг состояния, беспроводной сбор данных

Устройства Matter: различные датчики и исполнительные механизмы с питанием от батарей, поддерживающие Matter

VII. Краткое описание ESP32-H21

Благодаря сочетанию встроенного преобразования постоянного тока, многорежимной работы с низким энергопотреблением, двухрежимного радиочастотного модуля Mesh и зрелой экосистемы, ESP32-H21 переопределяет эталон для маломощных устройств Интернета вещей с питанием от батарей. Он не только решает конфликт между долгим сроком службы батареи и надежным подключением, но и благодаря полной поддержке протоколов Matter, Thread, Zigbee и BLE стал предпочтительным чипом для умных домов следующего поколения и маломощных устройств Интернета вещей.