WIFI模块对比介绍

一.ESP8266(官网 https://espressif.com/)
1 简介

乐鑫智能互联平台——ESCP 拥有高性能无线SOC，给移动平台设计师带来福音，它

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。

2 技术概述

ESP8266 是一个完整且自成体系的Wi-Fi 网络解决方案，能够搭载软件应用，或通过

另一个应用处理器卸载所有Wi-Fi 网络功能。

ESP8266 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，无线上网接入承担Wi-Fi 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 接口或中央处理器AHB

桥接口即可。

ESP8266 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。ESP8266 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

端模块在内的整个解决方案在设计时将所占PCB 空间降到最低。

装有ESP8266 的系统表现出来的领先特征有：节能VoIP 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。

3 特征

802.11 b/g/n

Wi-Fi Direct (P2P)、soft-AP

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+19.5dBm 的输出功率

内置温度传感器

支持天线分集

断电泄露电流小于10uA

内置低功率32 位CPU：可以兼作应用处理器

SDIO 2.0、SPI、UART

STBC、1x1 MIMO、2x1 MIMO

A-MPDU 、A-MSDU 的聚合和0.4?s 的保护间隔

2ms 之内唤醒、连接并传递数据包

待机状态消耗功率小于1.0mW (DTIM3)

超低能耗技术

ESP8266 专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网应用设计，并与其他几项专利技术

一起使机器实现最低能耗。这种节能的构造以三种模式运行：激活模式、睡眠模式和

深度模睡眠式。

ESP8266 使用高端电源管理技术和逻辑系统调低非必需功能的功率，调控睡眠模式与

工作模式之间的转换，在睡眠模式下，其消耗的电流小于12uA，处于连接状态时，

其消耗的功率少于1.0mW(DTIM=3)或0.5mW(DTIM=10)。

睡眠模式下，只有校准的实时时钟和watchdog 处于工作状态。可以通过编程使实时

时钟在特定的时间内唤醒ESP8266。

通过编程，ESP8266 会在检测到某种特定情况发生的时候自动唤醒。ESP8266 在最

短时间内自动唤醒，这一特征可以应用到移动设备的SOC 上，这样SOC 在开启Wi-

Fi 之前均处于低功耗待机状态。

为满足移动设备和可穿戴性电子产品的功率需求，ESP8266 在近距离时可以通过软件

编程减少PA 的输出功率来降低整体功耗，以适应不同的应用方案。

5.1 最大集成度

ESP8266 集成了板子上最关键的部件，其中包括电源管理组件、TR 开关、RF

balun、峰值为+25dBm 的大功率PA，因此，ESP8266 既保证了BOM 的成本最低，

又便于被嵌入任何系统。

ESP8266 仅有的外部BOM 是电阻器、电容器和晶振。

6 ESP8266 的应用主体

智能电源插头

家庭自动化

网状网络

工业无线控制

婴儿监控器

网络摄像机

传感器网络

可穿戴电子产品

无线位置感知设备

安全ID 标签

无线定位系统信号

7 规格

7.1 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。

7.2 射频规格

以下数据是在室内温度下，电压为3.3V 和1.1V 时分别测得。

8 CPU、存储器和接口

8.1 CPU

这款芯片嵌入了一个超低功率32 位微型CPU，带有16 位精简模式。可以通过以下接

口连接该CPU：

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)

同样连接存储控制器的数据RAM 接口(dBus)

访问寄存器的AHB 接口

JTAG 调试接口

8.2 存储控制器

存储控制器包含ROM 和SRAM。CPU 可以通过iBus、dBus 和AHB 接口访问存储控

制器。这些接口中任意一个都可以申请访问ROM 或RAM 单元，存储仲裁器以到达

顺序确定运行顺序。

8.3 AHB 和AHB 模块

AHB 模块充当仲裁器，通过MAC、主机的SDIO 和CPU 控制AHB 接口。由于发送

地址不同，AHB 数据请求可能到达以下两个从机中的一个：

APB 模块，或

闪存控制器（通常在脱机应用的情况下）

闪存控制器接收到的请求往往是高速请求，而APB 模块接收到的往往是访问寄存器的

请求。

APB 模块充当解码器，但只可以访问ESP8266 主模块内可编程的寄存器。由于发送

地址不同，APB 请求可能到达无线电接收器、SI/SPI、主机SDIO、GPIO、UART、

实时时钟(RTC)、MAC 或数字基带。

8.4 接口

ESP 8266 包含多个模拟和数字接口，详情如下：

8.4.1 主SI/SPI 控制（可选）

主串行接口（SI）能在二、三、四线制总线配置下运行，被用来控制EEPROM 或其

他I2C/SPI 设备。多址I2C 设备共享2 线制总线。

多址SPI 设备共享时钟和数据信号，且根据芯片的选择，各自单独使用由软件控制的

GPIO 管脚。

SPI 可以被用来控制外接设备，如串行闪存、音频CODEC 或其他从机设备，安装

时，给它三个不同的有效管脚，使其成为标准主SPI 设备。

SPI_EN0

SPI_EN1

SPI_EN2

SPI 从机被用作主接口，从而给SPI 主机和SPI 从机提供支持。

在内置应用中，SPI _EN0 被用作使能信号，作用于外接串行闪存，将固件和/或

MIB 数据下载到基带。在基于主机的应用中，固件和MIB 数据可以通过主机接口二

者任选其一进行下载。此管脚低电平有效，不用的时候应该悬空。

SPI_EN1 常被用于用户应用，如控制内置应用中的外接音频codec 或感应器ADC。

此管脚低电平有效，不用的时候应该悬空。

SPI_EN2 常被用来控制EEPROM，储存个别数据（individual data），如MIB 信

息、MAC 地址和校准数据，或作一般用途。此管脚低电平有效，不用的时候应该悬

空。

9 固件和软件工具开发包

固件在芯片上的ROM 和SRAM 上运行，当设备处于唤醒状态时，固件通过SDIO 界

面从主机上下载指令。

固件完全遵循802.11 b/g/n/e/i WLAN MAC 协议和Wi-Fi Direct 规格，不仅支持分

散控制功能(DCF)下的基本服务单元（BSS）的操作，还遵循最新的Wi-Fi P2P 协

议，支持P2P 团体操作（P2P group operation）。低电平协议功能自动由ESP8266

运行，如

RTS/CTS

确认

分片和重组

聚合

桢封装（802.11h/RFC 1042）

自动信标监测/扫描

P2P WiFi direct

跟P2P 发现程序一样，被动或主动扫描一旦在主机的指令下起动，就会自动完成。执

行电源管理时，与主机互动最少，如此一来，有效任务期达到最小化。

9.1 特征

该软件工具开发包的实验室特征如下：

802.11 b/g/n/d/e/i/k/r 支持

Wi-Fi Direct (P2P) 支持

P2P 发现、P2P 群主模式（Group Owner mode）、P2P 电源管理

基础结构型网络(Infrastructure BSS) 工作站(Station) 模式/P2P 模式/SoftAP 模

式

硬件加速器

10 电源管理

芯片可以调成以下状态：

关闭（OFF）：CHIP_PD 管脚处于低功率状态。RTC 失效。所有寄存器被清空。

深度睡眠（ DEEP_SLEEP ） ： RTC 开着，芯片的其他部分都是关着的。

RTC 内部recovery memory 可保存基本的WiFi 连接信息。

睡眠（SLEEP）：只有RTC 在运行。晶体振荡器停止。任何部位唤醒（MAC、主机、RTC 计时器、外部中断）将使唤醒整个芯片。

唤醒（WAKEUP）：在这种状态下，系统从睡眠状态下转为起动（PWR）状态。晶体振荡器和PLL 均转为使能状态。

? 开启状态（ON）：高速时钟可以运行，并发送至各个被时钟控制寄存器使能的模块。各个模块，包括CPU 在内，

执行较低电平的时钟门控。系统运作时，可以通过WAITI 指令关闭CPU 内部时钟。

11 时钟管理

11.1 高频时钟

ESP8266 上的高频时钟是用来驱动Tx 和Rx 两种混频器的，它由内部晶振和外部晶

振生成。晶振频率在26MHz 到52MHz 之间浮动。

尽管晶体震荡器的内部校准功能使得一系列的晶体满足时钟生成条件，但是一般来

说，晶体的质量仍然是获得合适的相位噪声要考虑的因素。当使用的晶体由于频率偏

移或质量问题而不是最佳选择时，wifi 系统的最大数据处理能力和灵敏度就会降低。

请参照如下操作说明来测量频率偏移。

配件：AH1435