Escolhendo o microcontrolador certo para o seu projeto: um mergulho profundo no ESP32, RP2040 e STM32

Os microcontroladores são amplamente utilizados em vários equipamentos eletrônicos de controle, sistemas de automação, equipamentos militares, equipamentos médicos, eletrodomésticos e outros campos.Eles podem lidar com várias situações anormais durante o processo de amostragem de dados, garantir a precisão e a confiabilidade dos dados, implementar modos de consumo de baixa potência com eficiência energética e melhorar a eficiência do trabalho.Hoje, vamos explorar as diferenças entre os microcontroladores ESP32, RP2040 e STM32 para escolher o chip mais adequado para o seu projeto.

Um microcontrolador é um microcomputador de chip único que integra as principais partes de um microcomputador em um único chip.É comumente usado para controlar e monitorar vários dispositivos e sistemas eletrônicos, como sistemas eletrônicos automotivos, eletrodomésticos e equipamentos médicos.É um chip de circuito integrado composto por memória, microprocessador, circuito lógico de controle do sistema e interfaces de entrada e saída.Ele pode implementar várias tarefas de controle através da programação e se comunicar com dispositivos externos por meio de interfaces de entrada e saída.

O ESP32 é um microcontrolador de sistema de baixa potência altamente integrado (SOC) lançado pelos sistemas Espressif.Ele combina comunicações sem fio, processadores de núcleo duplo, recursos de baixa potência e periféricos ricos.É adequado para vários aplicativos da Internet das Coisas.É alimentado por um processador dual-core de 32 bits, um para conectividade Wi-Fi e outro para executar o código.O ESP32 suporta a conectividade Wi-Fi e Bluetooth, possui 512 kb de RAM, 448 kb ROM e 34 pinos de gpio.

RP2040 é o primeiro microcontrolador do Raspberry Pi.Possui 264kb de SRAM interno e suporta até 16 MB de memória flash off-chip.Fabricado através de um nó de processo de 40 nm, ele combina recursos de alto desempenho com uso mínimo de energia dinâmica e emprega vários modos de baixa potência para garantir uma operação estendida de bateria.O tamanho compacto do RP2040, a eficiência energética e o desempenho impressionante tornam -o uma opção adequada para uma ampla gama de aplicativos de sistema IoT e incorporado.

O Microcontrolador STM32 é um microcontrolador de 32 bits fabricado pela ST Microeletronics com base no núcleo do córtex-M do ARM e é usado em campos incorporados, como a Internet das Coisas, Comunicações sem fio e controle industrial.De acordo com diferentes cenários e características de aplicação, ele pode ser dividido em diferentes séries e modelos.Entre eles, os comuns incluem STM32F0, STM32F1, STM32F4, STM32F7 e outras séries.

O ESP32 é fabricado pela Espressif Systems, uma empresa global de semicondutores.Fundada em 2008, ele se concentra no desenvolvimento e design de produtos de software e hardware no campo AIOT, incluindo chips de comunicação sem fio que são seguros e estáveis, têm excelente desempenho e são econômicos.Seus principais produtos incluem chips da série ESP8089, chips da série ESP8266, chips da série ESP32, módulos da série ESP8266 e módulos da série ESP32.

O RP2040 é fabricado pela Raspberry Pi Foundation, uma fundação de caridade no Reino Unido.O Raspberry Pi é uma placa de desenvolvimento do tamanho de um cartão que pode executar um sistema Linux e fornece muitos GPIOs programáveis ​​para expansão de hardware.

O STM32 é fabricado pela ST Microeletronics, que resultou da fusão da microeletrônica SGS da Itália e do semicondutor Thomson da França.Possui uma ampla gama de layouts de produtos em viagens inteligentes, energia de energia, Internet das coisas e outros campos.Sua gama de produtos varia de diodos e transistores discretos a dispositivos complexos de sistema no chip, a soluções de plataforma concluídas, incluindo designs de referência, software de aplicativos, ferramentas de fabricação e especificações.A Stmicroelectronics é um dos principais fornecedores de vários setores industriais, fornecendo uma ampla gama de serviços e produtos a uma ampla gama de clientes.

O pinout deles é o seguinte.

- GPIO: possui 34 portas GPIO, que podem conectar e controlar vários periféricos.

- Módulo Wi-Fi e Bluetooth: Módulo Wi-Fi e Bluetooth 4.2 embutido, capaz de comunicação sem fio

-Core duplo: a maioria dos ESP32s é de núcleo duplo, eles vêm com dois microprocessadores LX6 XTENTSA de 32 bits.

- Segurança: suporta recursos de segurança, como criptografia e assinaturas digitais

- baixo consumo de energia: possui vários modos de economia de energia e o menor consumo de energia é de apenas 5μA.

- Alto desempenho: possui um processador dual-core de 240 MHz, RAM de 520kb e memória flash de 4 MB.

- O Micropython é suportado nativamente, tornando -o conveniente para usuários que não são muito bons em software para obter programas de código aberto da Internet e usá -los de maneira flexível de acordo com suas necessidades sem se afetar.

- Cada pino pode ser programado de forma independente e pode ser usado para gerar vários protocolos comumente usados ​​e personalizados.

- Os pinos do RP2040 podem ser configurados com flexibilidade em grupos para suportar os ônibus seriais mais usados.

- Possui dois núcleos de córtex de braço M0+ dentro.

- É fabricado pela Raspberry Pi Foundation em uma bolacha de silício TSMC de 40 nm e usa um design de pacote QFN-56SMD 7 × 7 mm.

- Existem muitos tipos de modelos de chip e cobertura ampla.

- Possui proteção de pilha interna, proteção de memória, proteção de depuração e rastreamento e outras funções de proteção de segurança.

- A série STM32 de microcontroladores tem uma riqueza de periféricos, incluindo vários temporizadores, ADC, DAC, contadores, saída PWM, interfaces de comunicação, etc.

- Possui memória flash integrada de diferentes capacidades para armazenar código e dados do programa.

- Ele usa o núcleo do ARM Cortex-M, que possui excelente desempenho de processamento e velocidade de corrida.

-Ele fornece uma variedade de modos de baixa potência, que podem colocar o processador e os periféricos em um estado de baixa potência para prolongar a duração da bateria ou reduzir o consumo de energia.

-Sua faixa de tensão de fonte de alimentação é de 2,2V-3.6V, com uma unidade de gerenciamento de energia de comutação interna (SMU) e regulador de baixa tensão (LDO).

- Ele suporta transmissão de áudio Bluetooth (A2DP/AVRCP/SPP).

-Microprocessador LX6 de 32 bits de núcleo duplo em execução a 160 ou 240 MHz

- Ele suporta o modo de trabalho STA/AP/STA+AP, com uma taxa de transmissão máxima de 150 Mbps.

- Até 34 pinos GPIO programáveis ​​para sensores de conexão, atuadores e outros periféricos

- Suas dimensões são 23,5 x 17,5 mm.

- Interface USB tipo C para conectar fonte de alimentação, cabo de dados e programação

- Possui 30 pinos de gpio, 4 dos quais podem ser usados ​​como entradas analógicas.

- 264kb no chip SRAM em seis bancos independentes

- CORES M0+ CORTEX M0+, até 133 MHz (padrão 48MHz)

- Ele suporta vários protocolos de comunicação, como I2C, CAN, SPI, USART, etc.

- Geralmente possui vários temporizadores e contadores e pode ser usado em vários aplicativos de tempo e controle.

- Ele fornece pacotes diferentes, como BGA, LQFP, TSSOP, etc.

- Possui uma variedade de pinos, incluindo pinos de GPIO digital, pinos de entrada ADC, etc.

- Sua faixa de tensão de alimentação é de 3,3V ou 5V.

- sistema doméstico inteligente

- Controle de drone e robô

- Coleta e monitoramento de dados do sensor

- Rastreamento de saúde e dispositivos médicos

- Dispositivos e aplicativos de IoT

- Automação industrial e controle incorporado

- casa inteligente

- Equipamento médico

- Dispositivos IoT

- Áudio e vídeo incorporados

- Comunicação

- Aeroespacial

- Equipamento médico

- Eletrônica de veículos

- Indústria automatizada

Além do exposto, podemos aprender que existem algumas diferenças entre ESP32, RP2040 e STM32 em termos de E/S, preço e frequência do relógio.

Inicialmente, com relação à E/S, o RP2040 possui um número relativamente modesto de portas, enquanto o ESP32 e o STM32 fornecem suporte para uma maior matriz de portas e periféricos.Em segundo lugar, com relação aos preços, o RP2040 oferece uma opção mais econômica em comparação com o ESP32 e o STM32.Por fim, em termos de frequências de relógio, o ESP32 utiliza um processador de 32 bits com uma velocidade de relógio de até 240 MHz, enquanto o STM32 normalmente opera dentro da faixa de 72MHz a 180MHz.O RP2040, por outro lado, utiliza um processador de 16 bits com uma velocidade de relógio que pode atingir até 133MHz.

Portanto, precisamos considerar de maneira abrangente fatores como desempenho, preço, cenários de aplicação etc. e escolher o microprocessador apropriado de acordo com nossas próprias necessidades.

Quatro RP2040 IO são usados ​​para funções internas - acionando um controle de potência do modo comutado em bordo (SMPS) de LED, e detectando as tensões do sistema.

O RP2040 possui um SAR interno (registro de aproximação sucessivo) ADC.O ADC usa um relógio independente de 48MHz e uma amostra leva 96 ciclos deste relógio para concluir (2us).Um cronômetro de ritmo pode ser usado para reduzir a velocidade com que as amostras são coletadas (mas qualquer conversão individual sempre leva 96 ciclos).

Os microcontroladores STM32 desempenham um papel vital em várias indústrias.Na indústria automotiva, eles são usados ​​para controle de motores, sistemas de segurança, sistemas de entretenimento e entretenimento e muito mais.Em eletrônicos de consumo, os dispositivos de energia do STM32 Microcontrollers, como smartphones, tablets, smartwatches e sistemas de automação doméstica.

Ambos são bons para seus recursos.O ESP32 fornece o recurso Wi -Fi onde o Nucleo STM32 você não tem embutido.E o Nucleo STM32 é baseado em córtex -mx do ARM, possui um bom mercado.

O ESP32 pode ser executado como um sistema independente completo ou como um dispositivo escravo para um MCU do host, reduzindo a sobrecarga da pilha de comunicação no processador de aplicação principal.O ESP32 pode interagir com outros sistemas para fornecer funcionalidade Wi-Fi e Bluetooth por meio de suas interfaces SPI / SDIO ou I2C / UART.