Banana PI BPI Leaf ESP32 S3低功耗微控制器開發板概述
BPI-Leaf-S3板載ESP32-S3芯片，支持 2.4 GHz Wi-Fi 和低功耗藍牙 (Bluetooth? LE) 雙模無線通信，外圍兼容低功耗硬件設計，深度睡眠模式下功耗僅為10uA。
支持USB和外接3.7V鋰電池兩種供電方式，可實現雙電源下自動切換電源功能，并支持USB充電方式。體積小巧，接口方便，上手簡單，可直接應用于物聯網低功耗項目。
BPI-Leaf-S3開發板在軟件方面支持ESP-IDF、Arduino、MicroPython等多種方式進行編程開發 。
BPI-Leaf-S3開發板上標記了與芯片對應的所有IO管腳，且IO管腳順序與Espressif ESP32-S3-DevKitC-1開發板一致，開發者可根據實際需求，可將DevKitC-1支持的外圍設備添加到BPI-Leaf-S3上，也可將開發板插在面包板上使用。
關鍵特性
ESP32-S3，Xtensa? 32 bit LX7
片外 PSRAM , FLASH
Ultra-low power 10uA
2.4G WIFI ，Bluetooth 5 ，Bluetooth mesh
GPIO , ADC , TOUCH , PWM , I2C , SPI , RMT , I2S , UART , LCD，CAMERA ，USB , JTAG
1* 4pin I2C連接座
1 * USB Type-C
1 * 2pin 電池連接座，支持充電
1 * 全彩色LED
BPI-Leaf-S3 與 ESP32-S3-DevKitC-1開發板對比
| 開發板 | BPI-Leaf-S3 | ESP32-S3-DevKitC-1 |
|---|---|---|
| 引出GPIO | 36 | 36 |
| 3.3v管腳 | 2 | 2 |
| 5v管腳 | 1 | 1 |
| GND管腳 | 4 | 4 |
| 全彩LED燈 | 1 on GPIO48 | 1 on GPIO48 |
| 芯片直連USB | Type-C USB接口x1 | MicroUSB接口x1 |
| UART TTL轉USB | 無 | CP2102-MicroUSB接口x1 |
| 外接電池連接座 | 3.7v鋰電池供電接口 | 無 |
| 電池充電 | 500mA充電 | 無 |
| I2C 4pin連接座 | 1 | 無 |
BPI-Leaf-S3開發板IO管腳數量，順序，間距都與Espressif ESP32-S3-DevKitC-1開發板一致。
BPI-Leaf-S3開發板不再具備傳統的UART TTL轉USB轉接芯片及其USB接口，這是因為ESP32-S3芯片的內置USB功能已經足夠完善，支持CDC-ACM 虛擬串口及 JTAG 適配器功能，不再需要外部的轉接芯片就可以實現軟件開發調試，固件下載等功能。
相較于ESP32-S3-DevKitC-1開發板，BPI-Leaf-S3開發板增加了外接電池連接座并搭配了充電電路，可直接通過USB給電池充電，且可實現自動切換供電，即在有接3.7v鋰電池的條件下，插拔USB不會導致程序中斷，適應更多應用場景。
BPI-Leaf-S3開發板上還增加了一個I2C 4pin連接座，使開發板連接一些I2C設備更加便捷穩固。其實此接口并不局限于連接I2C設備，所有可以通過一根3.3v線，一根GND線，一或兩根信號線控制的設備都可以通過此4pin連接座與開發板建立通信。
Espressif ESP32-S3
ESP32-S3 是一款集成 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 的 MCU 芯片，支持遠距離模式 (Long Range)。ESP32-S3 搭載 Xtensa? 32 位 LX7 雙核處理器，主頻高達 240 MHz，內置 512 KB SRAM (TCM)，具有 45 個可編程 GPIO 管腳和豐富的通信接口。ESP32-S3 支持更大容量的高速 Octal SPI flash 和片外 RAM，支持用戶配置數據緩存與指令緩存。
以下是ESP32-S3芯片重要功能的描述。
支持Wi-Fi + Bluetooth 5 (LE) 無線連接: ESP32-S3 集成 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n)，支持 40 MHz 帶寬；其低功耗藍牙子系統支持 Bluetooth 5 (LE) 和 Bluetooth Mesh，可通過 Coded PHY 與廣播擴展實現遠距離通信。它還支持 2 Mbps PHY，用于提高傳輸速度和數據吞吐量。ESP32-S3 的 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 射頻性能優越，在高溫下也能穩定工作。
支持 AI 加速: ESP32-S3 MCU 增加了用于加速神經網絡計算和信號處理等工作的向量指令 (vector instructions)。AI 開發者們通過 ESP-DSP 和 ESP-NN 庫使用這些向量指令，可以實現高性能的圖像識別、語音喚醒和識別等應用。
豐富的 IO 接口: ESP32-S3 擁有 45 個可編程 GPIO 以及 SPI、I2S、I2C、PWM、RMT、ADC、UART、SD/MMC 主機控制器和 TWAITM 控制器等常用外設接口。其中的 14 個 GPIO 可被配置為 HMI 交互的電容觸摸輸入端。此外，ESP32-S3 搭載了超低功耗協處理器 (ULP)，支持多種低功耗模式，廣泛適用于各類低功耗應用場景。
完善的安全機制: ESP32-S3 為物聯網設備提供了完善的安全機制和保護措施，防止各類惡意攻擊和威脅。它支持基于 AES-XTS 算法的 flash 加密、基于 RSA 算法的安全啟動、數字簽名和 HMAC。ESP32-S3 還新增了一個“世界控制器 (World Controller)”模塊，提供了兩個互不干擾的執行環境，實現可信執行環境或權限分離機制。
硬件
硬件接口示意圖
硬件規格
| BPI-Leaf-S3 規格表 | |
|---|---|
| SoC主控芯片 | ESP32-S3，Xtensa? 32 位 LX7 雙核處理器 |
| 主頻 | 240MHz MAX |
| 工作溫度 | -40℃~+85℃ |
| 片上 ROM | 384 KB |
| 片上 SRAM | 320 KB |
| 片外 FLASH ROM | 8MB |
| 片外 PSRAM | 8MB |
| WIFI | IEEE 802.11 b/g/n ，2.4Ghz頻帶，150Mbps |
| 藍牙 | Bluetooth 5 ，Bluetooth mesh |
| GPIO | BPI-Leaf-S3已引出36個可用GPIO |
| ADC | 2 × 12 位 SAR ADC，支持 20 個模擬通道輸入 |
| TOUCH 電容式觸摸傳感器 | 14 |
| SPI | 4 |
| I2C | 2，支持主機或從機模式 |
| I2S | 2，串行立體聲數據的輸入輸出 |
| LCD | 1，支持 8 位 ~16 位并行 RGB、I8080、MOTO6800 接口 |
| CAMERA | 1，支持 8 位 ~16 位 DVP 圖像傳感器接口 |
| UART | 3 ，支持異步通信（RS232 和RS485）和 IrDA |
| PWM | 8 路獨立通道，14位精度 |
| MCPWM | 2 |
| USB | 1 × 全速USB 2.0 OTG，Type-C母口 |
| USB Serial/JTAG 控制器 | 1，USB 全速標準，CDC-ACM ，JTAG |
| 溫度傳感器 | 1，測量范圍為–20 °C 到 110 °C，用于監測芯片內部溫度 |
| SD/MMC | 1 × SDIO主機接口，具有2個卡槽，支持SD卡3.0和3.01，SDIO 3.0，CE-ATA 1.1，MMC 4.41，eMMC 4.5和4.51 |
| TWAI? 控制器 | 1 ，兼容 ISO11898-1（CAN 規范 2.0） |
| 通用 DMA 控制器 | 5 個接收通道和 5 個發送通道 |
| RMT | 4 通道發射，4通道接收，共享 384 x 32-bit 的 RAM |
| 脈沖計數器 | 4個脈沖計數控制器（單元），每個單元有2個獨立的通道 |
| 定時器 | 4 × 54 位通用定時器，16 位時鐘預分頻器，1 × 52 位系統定時器，3 × 看門狗定時器 |
| 外部晶振 | 40Mhz |
| RTC 和低功耗管理 | 電源管理單元 (PMU)+ 超低功耗協處理器 (ULP) |
| 低功耗電流 | 10uA |
| 工作電壓 | 3.3V |
| 輸入電壓 | 3.3V~5.5V |
| 最大放電電流 | 2A@3.3V LDO |
| USB充電 | 支持 |
| 最大充電電流 | 500mA |
| 可控全彩色LED | 1 |
硬件尺寸
| BPI-Leaf-S3 尺寸表 | |
|---|---|
| 管腳間距 | 2.54mm |
| 安裝孔間距 | 23mm/ 62.25mm |
| 安裝孔尺寸 | 內徑2mm/外徑3mm |
| 主板尺寸 | 26 × 65.25(mm)/1.02 x 2.57(inches) |
| 板厚 | 1.2mm |
管腳間距兼容萬能板（洞洞板、點陣板），面包板，便于調試應用。
外設GPIO管腳分配
| BPI-Leaf-S3 外設GPIO管腳分配 | ||
|---|---|---|
| 外設接口 | 信號 | 管腳 |
| ADC | ADC1_CH0~9 | GPIO 1~10 |
| ADC2_CH0~9 | GPIO 11~20 | |
| 觸摸傳感器 | TOUCH1~14 | GPIO 1~14 |
| JTAG | MTCK | GPIO 39 |
| MTDO | GPIO 40 | |
| MTDI | GPIO 41 | |
| MTMS | GPIO 42 | |
| UART | 默認分配管腳，可重定義為任意GPIO | |
| U0RXD_in | GPIO 44 | |
| U0CTS_in | GPIO 16 | |
| U0DSR_in | 任意GPIO | |
| U0TXD_out | GPIO43 | |
| U0RTS_out | GPIO 15 | |
| U0DTR_out | 任意GPIO | |
| U1RXD_in | GPIO 18 | |
| U1CTS_in | GPIO 20 | |
| U1DSR_in | 任意GPIO | |
| U1TXD_out | GPIO 17 | |
| U1RTS_out | GPIO 19 | |
| U1DTR_out | 任意GPIO | |
| U2 | 任意GPIO | |
| I2C | 任意GPIO | |
| PWM | 任意GPIO | |
| I2S | 任意GPIO | |
| LCD | 任意GPIO | |
| CAMERA | 任意GPIO | |
| RMT | 任意GPIO | |
| SPI0/1 | 已用于FLASH與PSRAM | |
| SPI2/3 | 任意GPIO | |
| 脈沖計數器 | 任意GPIO | |
| USB OTG | D- | GPIO 19（內部 PHY） |
| D+ | GPIO 20（內部 PHY） | |
| VP | GPIO 42（外部 PHY） | |
| VM | GPIO 41（外部 PHY） | |
| RCV | GPIO21（外部 PHY） | |
| OEN | GPIO 40（外部 PHY） | |
| VPO | GPIO 39（外部 PHY） | |
| VMO | GPIO38（外部 PHY） | |
| USB Serial/JTAG | D- | GPIO 19（內部 PHY） |
| D+ | GPIO 20（內部 PHY） | |
| VP | GPIO 42（外部 PHY） | |
| VM | GPIO 41（外部 PHY） | |
| OEN | GPIO 40（外部 PHY） | |
| VPO | GPIO 39（外部 PHY） | |
| VMO | GPIO38（外部 PHY） | |
| SD/MMC | 任意GPIO | |
| MCPWM | 任意GPIO | |
| TWAI | 任意GPIO | |
| 彩色LED | GPIO 48 |
審核編輯：湯梓紅
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