プロジェクトに適したマイクロコントローラーを選択する：ESP32、RP2040、およびSTM32に深く潜ります
マイクロコントローラーは、さまざまな制御電子機器、自動化システム、軍用機器、医療機器、家電製品、およびその他のフィールドで広く使用されています。データサンプリングプロセス中にさまざまな異常な状況を処理し、データの精度と信頼性を確保し、エネルギー効率の高い低電力消費モードを実装し、作業効率を向上させることができます。今日は、ESP32、RP2040、およびSTM32マイクロコントローラーの違いを調べて、プロジェクトに最適なチップを選択します。
カタログ
マイクロコントローラーとは何ですか？
マイクロコントローラー 単一のチップにマイクロコンピューターの主要部分を統合するシングルチップマイクロコンピューターです。一般に、自動車電子システム、家電製品、医療機器など、さまざまな電子機器やシステムを制御および監視するために使用されます。これは、メモリ、マイクロプロセッサ、システム制御ロジック回路、および出力および出力インターフェイスで構成される積分回路チップです。プログラミングを通じてさまざまな制御タスクを実装し、入力および出力インターフェイスを介して外部デバイスと通信できます。
ESP32対RP2040対STM32：概要
ESP32の紹介
ESP32は、Espressif Systemsによって発売された高度に統合された低電力システムオンチップ（SOC）マイクロコントローラーです。ワイヤレス通信、デュアルコアプロセッサ、低電力機能、豊富な周辺機器を組み合わせています。さまざまなモノのインターネットアプリケーションに適しています。32ビットのデュアルコアプロセッサを搭載しています。1つはWi-Fi接続用、もう1つは実行中です。ESP32はWi-FiおよびBluetooth接続をサポートし、512 kb RAM、448 kb ROM、34 GPIOピンを備えています。
RP2040の紹介
RP2040 Raspberry Piの最初のマイクロコントローラーです。264kbの内部SRAMがあり、最大16MBのオフチップフラッシュメモリをサポートしています。40nmプロセスノードを介して製造され、高性能機能と最小限の動的電力使用量をブレンドし、いくつかの低電力モードを使用して、バッテリー駆動の拡張動作を確保します。RP2040のコンパクトサイズ、エネルギー効率、印象的なパフォーマンスにより、幅広いIoTおよび組み込みシステムアプリケーションに適した選択肢になります。
STM32の紹介
STM32マイクロコントローラーは、ARM Cortex-Mコアに基づいてST Microelectronicsが製造した32ビットマイクロコントローラーであり、インターネット、ワイヤレス通信、産業制御などの埋め込みフィールドで使用されます。さまざまなアプリケーションシナリオと特性によれば、異なるシリーズとモデルに分けることができます。その中には、一般的なものには、STM32F0、STM32F1、STM32F4、STM32F7、およびその他のシリーズが含まれます。
ESP32対RP2040対STM32：メーカー
ESP32のメーカー
ESP32は、グローバル半導体会社であるEspressif Systemsによって製造されています。2008年に設立され、安全で安定しており、優れたパフォーマンスを持ち、費用対効果の高いワイヤレス通信MCUチップを含む、AIOT分野のソフトウェアおよびハードウェア製品の開発と設計に焦点を当てています。その主な製品には、ESP8089シリーズチップ、ESP8266シリーズチップ、ESP32シリーズチップ、ESP8266シリーズモジュール、ESP32シリーズモジュールが含まれます。
RP2040のメーカー
RP2040は、英国の慈善財団であるRaspberry Pi Foundationによって製造されています。Raspberry Piは、Linuxシステムを実行できるカードサイズの開発ボードで、ハードウェア拡張のために多くのプログラム可能なGPIOを提供します。
STM32のメーカー
STM32は、イタリアのSGSマイクロエレクトロニクスとフランスのトムソン半導体の合併に起因するSt Microelectronicsによって製造されています。スマートトラベル、パワーエネルギー、モノのインターネット、その他のフィールドに幅広い製品レイアウトがあります。その製品範囲は、離散ダイオードやトランジスタから複雑なシステムオンチップデバイスから、参照設計、アプリケーションソフトウェア、製造ツール、仕様などの完全なプラットフォームソリューションにまで及びます。Stmicroelectronicsは、さまざまな産業部門の主要なサプライヤーであり、幅広い顧客に幅広いサービスと製品を提供しています。
ESP32対RP2040対STM32：ピン構成
彼らのピンアウトは次のとおりです。
ESP32対RP2040対STM32：機能
ESP32の機能
-GPIO：34のGPIOポートがあり、さまざまな周辺機器を接続および制御できます。
-WifiおよびBluetoothモジュール：内蔵WiFiとBluetooth 4.2モジュール、ワイヤレス通信が可能
- デュアルコア：ほとんどのESP32はデュアルコアで、2つのXtensa 32ビットLX6マイクロプロセッサが付属しています。
- セキュリティ：暗号化やデジタル署名などのセキュリティ機能をサポートします
- 低消費電力：複数の電力節約モードがあり、最低電力消費はわずか5μAです。
- 高性能：240MHzのデュアルコアプロセッサ、520kb RAM、4MBフラッシュメモリがあります。
RP2040の機能
-Micropythonはネイティブにサポートされているため、ソフトウェアがあまり得意ではないユーザーがインターネットからオープンソースプログラムを取得し、互いに影響を与えることなくニーズに応じて柔軟に使用するのに便利です。
- 各ピンは独立してプログラムでき、一般的に使用されているさまざまなカスタマイズされたプロトコルを生成するために使用できます。
-RP2040のピンは、最も一般的に使用されるシリアルバスをサポートするために、グループに柔軟に構成できます。
- 内部に2つのアーム皮質M0+コアがあります。
-40NM TSMCシリコンウェーハでRaspberry Pi Foundationによって製造され、7×7 MM QFN-56SMDパッケージデザインを使用しています。
STM32の特徴
- チップモデルには多くの種類があり、幅広いカバレッジがあります。
- 組み込みのスタック保護、メモリ保護、デバッグ、トレース保護、およびその他のセキュリティ保護機能があります。
-STM32シリーズのマイクロコントローラーには、複数のタイマー、ADC、DAC、カウンター、PWM出力、通信インターフェイスなどを含む豊富な周辺機器があります。
- プログラムコードとデータを保存するためのさまざまな容量のフラッシュメモリが組み込まれています。
-Arm Cortex-M Coreを使用します。これには、優れた処理パフォーマンスとランニング速度があります。
- さまざまな低電力モードを提供します。これにより、プロセッサと周辺機器を低電力状態にして、バッテリーの寿命を延ばしたり、電力消費を削減したりできます。
ESP32対RP2040対STM32：仕様
ESP32の仕様
- 電源電圧範囲は2.2V-3.6Vで、スイッチング電力管理ユニット（SMU）と低電圧レギュレーター（LDO）が組み込まれています。
-Bluetoothオーディオ伝送（A2DP/AVRCP/SPP）をサポートします。
-160または240 MHzで実行されるデュアルコア32ビットLX6マイクロプロセッサ
-STA/AP/STA+AP作業モードをサポートし、最大透過率は150Mbpsです。
- センサー、アクチュエーター、およびその他の周辺機器を接続するための最大34個のプログラム可能なGPIOピン
RP2040の仕様
- その寸法は23.5 x 17.5 mmです。
- 電源、データケーブル、プログラミングを接続するためのUSB Type-Cインターフェイス
- 30個のGPIOピンがあり、そのうち4個はアナログ入力として使用できます。
-6つの独立した銀行の264kbオンチップSRAM
- デュアル皮質M0+コア、最大133 MHz（デフォルト48MHz）まで
STM32の仕様
-I2C、CAN、SPI、USARTなどの複数の通信プロトコルをサポートします。
- 通常、複数のタイマーとカウンターがあり、さまざまなタイミングおよび制御アプリケーションで使用できます。
-BGA、LQFP、TSSOPなど、さまざまなパッケージを提供します。
- デジタルGPIOピン、ADC入力ピンなどを含むさまざまなピンがあります。
- その供給電圧範囲は3.3Vまたは5Vです。
ESP32対RP2040対STM32：アプリケーション
ESP32のアプリケーション
- スマートホームシステム
- ドローンとロボットのコントロール
- センサーのデータ収集と監視
- 健康追跡と医療機器
-IoTデバイスとアプリケーション
- 産業用自動化と組み込み制御
RP2040のアプリケーション
- スマートホーム
- 医療機器
-IoTデバイス
- 埋め込まれたオーディオとビデオ
STM32のアプリケーション
- コミュニケーション
- 航空宇宙
- 医療機器
- 車両の電子機器
- 自動産業
結論
上記に加えて、I/O、価格、およびクロック頻度の観点から、ESP32、RP2040、およびSTM32の間にいくつかの違いがあることを知ることができます。
当初、I/Oに関しては、RP2040は比較的控えめな数のポートを誇っていますが、ESP32とSTM32の両方が、より多くのポートと周辺機器のより多くの配列をサポートしています。第二に、価格設定に関して、RP2040はESP32およびSTM32に比べてより予算に優しいオプションを提供します。最後に、クロック周波数に関しては、ESP32は最大240MHzのクロック速度で32ビットプロセッサを使用しますが、STM32は通常、72MHzから180MHzの範囲内で動作します。一方、RP2040は、最大133MHzに達する可能性のあるクロック速度で16ビットプロセッサを使用しています。
したがって、パフォーマンス、価格、アプリケーションシナリオなどの要因を包括的に考慮し、私たち自身のニーズに応じて適切なマイクロプロセッサを選択する必要があります。
よくある質問[FAQ]
1. RP2040の適用は何ですか？
4つのRP2040 IOが内部機能に使用されます - LEDの駆動、オンボードスイッチングモード電源（SMPS）電源制御、およびシステム電圧の検知。
2. RP2040にはADCがありますか？
RP2040には、内部SAR（連続近似レジスタ）ADCがあります。ADCは独立した48MHzクロックを使用し、サンプルはこのクロックの96サイクルかかり、完了します（2U）。ペーシングタイマーを使用して、サンプルの収集速度を低下させることができます（ただし、個々の変換は常に96サイクルかかります）。
3. STM32は何に使用されていますか？
STM32マイクロコントローラーは、さまざまな業界で重要な役割を果たしています。自動車業界では、エンジン制御、安全システム、インフォテインメントシステムなどに使用されています。コンシューマーエレクトロニクスでは、STM32マイクロコントローラースマートフォン、タブレット、スマートウォッチ、ホームオートメーションシステムなどのパワーデバイス。
4. ESP32はSTM32よりも優れていますか？
どちらもその機能に適しています。ESP32は、wifi機能を提供します。ここでは、STM32 Nucleoが組み込まれていません。Nucleo STM32はARM皮質-MXベースの良好な市場を持っています。
5. ESP32は何をしますか？
ESP32は、完全なスタンドアロンシステムとして、またはホストMCUの奴隷デバイスとして機能し、メインアプリケーションプロセッサの通信スタックオーバーヘッドを削減できます。ESP32は、他のシステムとインターフェースして、SPI / SDIOまたはI2C / UARTインターフェイスを介してWi-FiおよびBluetooth機能を提供できます。