樂鑫（Espressif）在 2014 年推出的 ESP8266 Wi-Fi 芯片，因為芯片模組化、板卡化的零售價僅 5 美元，便宜到讓人不可思議，加上可以與 Arduino 系統板連接，或使用 Arduino IDE 整合開發環境等，瞬間在創客界爆紅！
強化安全防護能力的ESP32-S2
Espressif 之後趁勝追擊，在 2016 年推出 ESP8266 的後續芯片 ESP32，ESP32 同時具備 Wi-Fi 與 Bluetooth 通訊能力，較 ESP8266 的純 Wi-Fi 通訊更佳，其他各方面也都有強化。
2019 年 Espressif 再針對 ESP32 芯片的安全防護能力進行強化，成為 ESP32-S 系列芯片，2020 年 2 月底，Espressif 再推出 S 系列的新版芯片，即 ESP32-S2（2019年9月即預告，2020年2月底正式供貨，工程樣品2019年6月即已提供）。
表面上 ESP32-S 與 ESP32-S2 只有一個數字之別，但芯片內部卻有大程度的翻動，到底有哪些變化？以下內容將對此討論。
ESP32-S2內部功能方塊圖
ESP32編號規則
無論是 ESP32-S、ESP32-S2 其實都只是泛稱，ESP32 芯片有其編號規則，除了開頭必然是 ESP32 外，之後搭配不同的英文字母與數字而有不同的含義：
ESP32-ABCDE
- A欄：芯片內有幾個控制器核心，如果為字母D（Dual）為雙核核心，如果是S（Single）為單核核心。
- B欄：芯片內是否有嵌入式的閃存，如果為數字 0 表示沒有，如果是 2 表示有 16Mbit 容量的閃存。
- C欄：芯片的無線通訊能力，字母 WD 指的是芯片內有 Wi-Fi（11b/g/n傳輸率）也有 Bluetooth（BT、BLE均有），不過 ESP32-S2 只有 Wi-Fi 沒有 Bluetooth。
- D欄：芯片的封裝（或稱構裝）方式，如果是 Q6 表示是以 QFN 6x6mm 方式封裝，無任何字母數字則為 QFN 5x5mm 方式封裝。
- E欄：芯片的晶圓層面改版（wafer level），寫 ECO V3 則為 ECO V3 版，無任何字母數字則為 ECO V3 之前的版本。ECO V3 是一連串的芯片電路修正與強化。
ESP32系列芯片編號原則
控制器核心升級
ESP32-S2 的第一個特點是控制器核心的架構提升，之前的 ESP32 芯片使用 Xtensa LX6，而 S2 改用 Xtensa LX7，且之前多數 ESP32 芯片多為雙核，S2 則為單核，ESP32 的各系列中也有一款為單核，即 ESP32-S0WD。S2 的運作時脈為 240MHz，此前的 ESP32 即有 160MHz、240MHz 的版本，因此運作頻率上未有提升。
除了主控制器外，其實 ESP32 內部搭配即時鐘子系統運作的還有一個附屬的超低功耗處理器（Ultra-Low power Processor, ULP），過去 Espressif 未揭露 ULP 的架構與規格，但 S2 則確定改用開放源碼的 RISC-V 架構。
新的 ULP 使 S2 更省電，在閒置（idle）模式時不到 5uA 電力，如果把運作週期（duty cycle）設定在 1% 則也只耗 24uA 電力。此前的 ESP32 芯片在深度睡眠時也仍要耗 10u A電力。
ESP32-S2之前的ESP32內部功能方塊圖。
內部內存減少、I/O引腳增加
ESP32-S2 縮減了內部內存的容量，SRAM 自 520KB 降至 320KB，ROM 則自 448KB（64KB＋384KB）降至 128KB，Espressif 未說明縮減原因，筆者估計是在芯片電路面積有限的權衡取捨下，減少內存資源以增強 ESP32-S2 所強調的安全防護能力。
不過 S2 增強了外部內存的擴充能力，如果使用 SPI 連接 RAM 內存而言，之前的 ESP32 系列芯片只能達 8MB，S2 卻可達 128MB；而以 SPI 連接外部閃存時，之前的 ESP32 系列芯片可達 16MB，S2 則可到 1GB。
在 GPIO 方面，之前的 ESP32 系列有 34 個可用的 I/O 引腳，S2 則增加至 43 個，觸控用的 I/O 引腳也自 10 個增至 14 個。
其他如 S2 具備 LCD 顯示的連接，在此之前的 ESP32 系列上不具備；I2S 之前在 ESP32 有兩組，但在 S2 上僅剩 1 組；S2 可連接 USB OTG（Full Speed 12Mbps）而原有 ESP32 不行；之前 ESP32 可支持 CAN、SDIO，以及以太網，此方面 S2 均取消。
取消雙模，專注Wi-Fi
S2 取消了 Bluetooth 通訊能力，但卻強化了 Wi-Fi 能力，雖然同樣是 11n 速率標準但加入了 TOF（Time-of-Flight）能力，可讓 Wi-Fi 實現測距、定位功能。
安全性強化、封裝增大
S2 顧名思義是安全防護強化型的第二款，S2 支持 RSA 3072 非對稱密碼，閃存內的敏感資料可用 AES256-XTS 方式加密保護；S2 提供 4096bits 的 eFuse（熔絲，寫入一次即無法再改變）儲存且有一半可供應用程序使用，另外也加入數字簽章功能。
在封裝方面，之前的 ESP32 為 5x5mm、6x6mm，而 S2 增成 7x7mm。
ESP32-S2的封裝略為增大
可應用範圍廣泛
ESP32 本來即鎖定 16 種應用，S2 延續其訴求但再新增兩種：USB 需求的相關應用及觸控相關應用。另外 S2 也更聚焦於本有 16 種中的 3 種，包含家庭自動化、工業自動化、零售與餐飲，加上 S2 因功耗大幅降低所以也訴求任何以電池供電的設備，這自然也包含原有 16 種應用中的「可穿戴電子產品」，以及其他各類型應用中以電池運作的應用項。
芯片、模組、板卡都到位
S2 除了芯片正式發售外，其官方版模組與官方版板卡也都推出，模組有 ESP32-S2-WROVER、ESP32-S2-WROO，板卡則有開發學習取向的 ESP32-S2-Saola-1，以及多媒體應用開發取向的 ESP32-S2-Kaluga-1。
ESP32-S2的多媒體開發板ESP32-S2-Kaluga-1。
總結
綜觀上述，ESP32-S2 系列是一種資源規格的重新調整與取捨，而不是全面進化。S2 特別強調省電及安全，網絡上有觀察者認為樂鑫（Espressif）之所以推出 S2，主要是 ESP32 未快速取代 ESP8266，而 ESP8266 最受人顧慮的即是安全不足，ESP32-S 與 ESP32-S2 即在於彌補此領域。
有趣的是，樂鑫也預告會有簡單版的 ESP32 芯片，稱為 C 系列（C = cost成本？），以此可以看出樂鑫想加速取代自家原有 ESP8266，原本因為很便宜而使用 ESP8266 但不在意安全性的用戶，可以繼續用 C 系列，反之重視安全性的可用 S 系列。
【更多鏈接內容為】ESP32 ECO V3 使用指南 PDF
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