ESP32-S31: IoT-Chip mit Wi-Fi 6

Ein Mikrocontroller mit vielen integrierten Funktionen

Der ESP32-S31 richtet sich an anspruchsvollere IoT- und Maker-Projekte. Espressif setzt auf zwei 32-Bit-RISC-V-Kerne mit bis zu 320 MHz Taktfrequenz. Ein Kern hat einen 128 Bit breiten Datenpfad und unterstützt SIMD-Befehle. Dazu kommen 512 KByte SRAM und ein 40-MHz-Koprozessor. Für Anwendungen mit Funk, Netzwerk und Bedienoberflächen bündelt der Chip damit viele Bausteine auf einer Plattform.

Besonders breit ist die integrierte Konnektivität. Der ESP32-S31 unterstützt 2,4-GHz-Wi-Fi 6, Bluetooth 5.4 mit Low Energy Audio und Bluetooth Classic sowie IEEE 802.15.4 für Zigbee und Thread. Matter läuft sowohl über WLAN als auch über Thread. Außerdem ist ein Gigabit-Ethernet-Controller für 10/100/1000 Mbit/s integriert, für die Netzwerkverbindung bleibt aber ein externer PHY nötig. Mehr zum Umfeld solcher Projekte findet sich auch bei The Circle über uns.

Was die technischen Angaben einordnen

Die Quelle nennt mehrere konkrete Größen, die den Umfang des Chips deutlich machen. Der ESP32-S31 bringt 2 Kerne mit, die jeweils bis zu 320 MHz erreichen. Der integrierte Speicher umfasst 512 KByte SRAM. Bei den Modulen stehen laut Vorab-Datenblatt 54 GPIOs zur Verfügung. Vorgesehen sind Varianten mit 8, 16 oder 32 MByte Flash und 16 MByte PSRAM. Der Chip selbst unterstützt bis zu 256 MByte externen Flash und bis zu 64 MByte PSRAM; die tatsächliche Ausstattung hängt von der Modulvariante ab.

Für die Einordnung wichtig ist auch der Zeitrahmen: Espressif hatte den Chip im März vorgestellt und am 27. Juli die Serienproduktion bekannt gegeben. Das Modul ESP32-S31-WROOM-3 misst 22 × 30 × 3,5 mm. Für 5,49 Euro ist es bereits auf Aliexpress erhältlich. Für Termine und Austausch rund um solche Themen verweist das Unternehmen auf Veranstaltungen.

Begriffe, die im Zusammenhang mit dem Chip vorkommen

Einige Fachbegriffe aus der Quelle beschreiben konkrete Funktionen des Systems. Ein Datenpfad von 128 Bit bedeutet, dass ein Kern größere Datenmengen auf einmal verarbeiten kann. SIMD steht für die Möglichkeit, dieselbe Rechenoperation gleichzeitig auf mehrere Daten anzuwenden. Ein PHY ist der physische Teil der Ethernet-Verbindung, der digitale Daten in elektrische Signale für das Netzwerkkabel umsetzt und umgekehrt.

Auch andere Bausteine sind klar benannt: DVP steht für Digital Video Port und wird für Kameras genutzt. I2S-Controller sind für Audioanwendungen vorgesehen. CORDIC ist ein Hardwarebeschleuniger für Funktionen wie Sinus, Kosinus oder Wurzeln. IEEE 802.15.4 ist die Funkgrundlage für Zigbee und Thread. Der Text nennt diese Begriffe vor allem als Hinweis darauf, welche Funktionen der Chip direkt mitbringt.

Welche Funktionen der Chip zusätzlich bündelt

Espressif integriert neben Funk und Netzwerk weitere Schnittstellen und Beschleuniger. Der Chip kann mehrere Displays gleichzeitig ansteuern, hat bis zu 14 kapazitive Touch-Kanäle, unterstützt JPEG-Enkodierung in Hardware und 2D-Grafik. Hinzu kommen USB 2.0 High-Speed OTG, CAN FD, SD/MMC, SPI, I2C, UART, PWM und A/D-Wandler. Für Audio nennt die Quelle zwei I2S-Controller und eine hardwarebasierte Synchronisation für Bluetooth-Audio.

Diese Kombination zielt auf Anwendungen wie Lautsprecher, Bedienpanels und Sprachgeräte. Außerdem nennt die Quelle selbst gebaute Smart-Home-Zentralen, Touch-Displays, Kamera-Projekte und lokale Sprachinterfaces als passende Einsatzfelder. Für solche Vorhaben kann es hilfreich sein, sich mit anderen Errichtern auszutauschen; einen Einstieg bietet The Circle werden.

Was Espressif für die Nutzung bereitstellt

Der ESP32-S31 wird bereits über ESP-IDF unterstützt. Genannt werden außerdem ESP-Matter, ESP-GMF, ESP-BLE-MESH und ESP-BLE-Audio. Damit liefert der Hersteller nicht nur den Chip selbst, sondern auch Software-Unterstützung für die genannten Funktionen und Protokolle. Das ist in der Quelle der wichtigste Hinweis darauf, wie der Chip praktisch eingesetzt werden kann.

Für Maker ist vor allem das Modul ESP32-S31-WROOM-3 interessant. Die Variante mit 54 GPIOs, mehreren Speicheroptionen und kompakten Abmessungen zeigt, dass Espressif die Hardware auf unterschiedliche Projektanforderungen auslegt. Ob der Chip in einem konkreten Aufbau sinnvoll ist, hängt laut Quelle vor allem davon ab, welche Modulvariante mit welcher Speicherausstattung verwendet wird.

Der ESP32-S31 bringt viele Schnittstellen und Funkstandards auf einem Chip zusammen. Er kombiniert RISC-V-Rechenkerne, WLAN, Bluetooth, Zigbee, Thread und Ethernet-Controller mit zusätzlicher Peripherie für Display, Audio, Kamera und Steuerung. Die Serienproduktion ist gestartet; ob und wie stark das Modul in konkreten Projekten eingesetzt wird, hängt von der jeweiligen Variante und dem benötigten Funktionsumfang ab.

Wenn Sie solche technischen Entwicklungen mit anderen inhabergeführten Errichtern besprechen möchten, kann Kontakt der Einstieg in The Circle of Security Professionals sein. Dort treffen sich bis zu 60 Betriebe, die Kooperation und Offenheit schätzen und im Sicherheitsgewerbe fachlich auf Augenhöhe arbeiten.

Quelle: Heise