Espressif是一家全球領先的AIoT企業，源自中國上海，中文名稱是“樂鑫科技”。作為一家全球化的無晶圓廠半導體公司，專注Wi-Fi和藍芽的高整合度SoC模組，主流ESP8266、ESP32、ESP32-S系列，2020年11月20日新添ESP32-C系列。至此，Espressif共有四個系列模組。
用ESP模組的人不在少數，因為硬體好用，所以大家都重點關注模組的應用。因此，本文調研了很多官方資料，嘗試把Espressif模組以及處理器等重點知識點系統性地彙總起來，並做初步分析。希望本文能夠在模組選擇和應用上助您一臂之力，請收藏！
總結就是，Espressif公司的ESP8266系列、ESP32系列和ESP32-S系列模組使用了原Tensilica公司（現Cadence公司）鑽石標準的晶片，集成了Xtensa設計結構的核心。ESP32-C系列模組使用了新一代ISA。
ESP8266系列（單核）價效比最高的模組為市面上常見且應用最廣的ESP8266系列，作為一顆32位的MCU，雖然僅支援2.4GHz Wi-Fi，但是單核時鐘頻率可以高達160MHz。ESP8266系列晶片包括兩個型號，分別是ESP8266EX和ESP8285。這兩顆晶片功能上特別相似，都集成了Tensilica L106鑽石標準的32位核心處理器，並集成了片上SRAM，區別是ESP8266EX內部無可程式設計儲存器，而ESP8285支援1M或者2M的內建SPI快閃記憶體Flash。
ESP8266EX功能原理圖
ESP8285功能原理圖
Tensilica L106 是一顆超低功耗的32位RISC處理器，支援實時作業系統（RTOS）和Wi-Fi協議棧。106核心是Tensilica公司在2007年11月5日推出的。在當時，它是世界上最小的工業級32位處理器核心，在比ARM7或者Cortex M3還要小的面積上實現了ARM9級別的效能，可見風光一時。
為什麼Tensilica L106有這麼大的優勢呢？
Tensilica公司設計了世界第一個可以自由組裝、可以彈性擴充套件的微處理器架構Xtensa，而Tensilica L106 鑽石標準核心正是使用了Xtensa的可定製化架構來實現的。
Tensilica L106核心是一個無快取控制器（cache-less），特別適用於標準的32位控制器。別看它體積小，它卻用了5級流水線架構。
ESP32系列（雙核+單核）這個系列是ESP8266系列的升級版，支援兩個或者一個可以單獨控制的Xtensa LX6 的32位處理器。在2.4GHz Wi-Fi的基礎上，增加支援了藍芽通訊功能，不但支援傳統的藍芽協議（L2CAP，SDP，GAP，SMP，AVDTP，AVCTP，A2DP (SNK) 和 AVRCP (CT) ），而且增量支援了低功耗藍芽協議（L2CAP, GAP, GATT, SMP, 和 GATT 之上的 BluFi, SPP-like 等），是一顆雙模的單晶片方案，採用TSMC超低功耗的40nm工藝。目前 ESP32 系列的產品型號包括 ESP32-D0WD-V3，ESP32-D0WDQ6-V3，ESP32-D0WD，ESP32-D0WDQ6， ESP32-D2WD，ESP32-S0WD 和 ESP32-U4WDH。
ESP32功能原理圖
Xtensa LX6也是一顆低功耗32位處理器，但是支援雙核配置，運算能力可達600MIPs。採用7級流水線架構，支援高達240MHz的時鐘頻率。這顆晶片包含用於程式啟動和核心功能呼叫的448KB的ROM，用於資料和指令儲存的520KB片上SRAM，以及8KB的用於RTC快速儲存的SRAM和8KB的用於RTC慢速儲存器的SRAM。
ESP32-S系列（雙核+單核）S系列是繼ESP8266和ESP32之後新一代旗艦級晶片，支援兩個或者一個可以單獨控制的Xtensa LX7 的32位處理器，包括S2和S3兩個類別，S2是單核的，S3是雙核的，單核時鐘主頻高達240MHz。ESP32-S2系列是高整合度的低功耗Wi-Fi系統級晶片SoC，支援二次開發，無需使用其他微控制器或其他處理器。ESP32-S3系列是一顆整合2.4GHz Wi-Fi和低功耗藍芽5.0的雙模單晶片方案，2020年12月31日才剛剛推出。S3系列相比較S2系列，除了主核心變為雙核以外，更增值了對響應AIoT市場的需求。ESP32-S3 增加了用於加速神經網路計算和訊號處理等工作的向量指令 (vector instructions)。AI 開發者們透過 ESP-DSP 和 ESP-NN 庫使用這些向量指令，可以實現高效能的影象識別、語音喚醒和識別等應用。ESP-WHO 和 ESP-Skainet 也將支援此功能。
ESP32-S2功能原理圖
ESP32-S3功能原理圖
Xtensa LX7相比較LX6，同樣採用7級流水線架構，支援高達240MHz的時鐘頻率。單核版本包含用於程式啟動和核心功能呼叫的128KB的ROM，用於資料和指令儲存的320KB片上SRAM，以及8KB的用於RTC快速儲存器的SRAM和8KB的用於RTC慢速儲存器的SRAM。雙核版本的ROM為384MB，SRAM為512KB。相比較LX6，ULP也有很大的不同，作為超低功耗協處理器，可以用於在正常工作模式下協助主處理器，也可以用於在系統休眠時代替主處理器來執行任務。ESP32-S2系列晶片集成了兩個不同的協處理器，一個是支援RV32IMC的ULP-RISCV協處理器，一個是支援常用指令的有限狀態機ULP-FSM協處理器。這兩個協處理器在晶片深度睡眠工作模式下仍然保持工作狀態，支援被主控制器、專用定時器和RTC GPIO啟動，需要注意的是：兩個ULP不能同時使用。
ESP32-C系列（單核）（2020年11月20日推出）C系列晶片與ESP32和ESP8266有本質區別，一改Xtensa 32位核心為RV32IMC核心，是一款高度整合2.4GHz Wi-Fi和低功耗藍芽的極低功耗雙模系統級晶片SoC，採用四級流水線架構，主頻高達160MHz。單核版本包含用於程式啟動和核心功能呼叫的384KB的ROM，用於資料和指令儲存的400KB片上SRAM，以及8KB的用於RTC儲存器的SRAM。主打高性價比，成本對標ESP8266，可相容ESP8266模組，但是不具有超低功耗協處理器。
ESP32-C3功能原理圖
效能比較縱觀處理器、外設以及儲存器等配置，ESP的四個系列各有特色，總體來看的話，ESP32-S3系列更適用於算力要求比較高的應用場景，ESP8266作為一款老款高性價比產品將繼續是使用者的熱衷物件，而ESP32-C3在一段時間之後很有可能會取代ESP8266的位置，但是它缺少協處理器以及算力水平將使其難於追平ESP32-S系列。
在執行速度方面，同樣是單核的ESP32-C3要比ESP32快。在功耗方面，測評人檢測了模組的電源效率，以每毫瓦CoreMark分數來衡量。從結果中看出，ESP32-C3的效能要比ESP8266好一些，並且處於ESP32分別運行於單核和雙核之間。如果您想節省電量，最好的選擇是使晶片儘可能保持休眠狀態，然後在需要執行時將其完全執行。對於ESP32來說，最好同時使用兩個核心。
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