ESP32 ve ESP32-S3 Teknik ve Performans Analiz Farklılıklarını Anlama
2024-05-09 21856

Nesnelerin İnterneti'nin hızla gelişen alanında, mikrodenetleyici seçimi projenin başarısını belirler.ESP32 ve ESP32-S3 geliştirme panoları piyasadaki iki temsili mikrodenetleyicidir.Farklı IoT uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılamak için tasarlanmış güçlü işleme güçleri ve çeşitli ağ özellikleri ile bilinirler.Bu makalenin amacı, bu iki geliştirme panosunun teknik özelliklerini, işlemci mimarisini ve performans karşılaştırmasını ve pratik uygulamalardaki farklılıkları ve avantajlarını incelemektir.ESP32 ve ESP32-S3'ün temel teknik özelliklerini ayrıntılı olarak karşılaştırarak, ilgili teknik avantajlarını ve uygulanabilir senaryolarını daha iyi anlayabilir ve uygun geliştirme kartını seçmek için bir referans sağlayabiliriz.

ESP32 S3 geliştirme kartı, 240MHz'de çalışan yüksek performanslı çift çekirdekli Xtensa LX7 mikrodenetleyici kullanır.Bu yüksek hız, hızlı işlemeyi sağlar ve programları derleme ve yükleme gecikmelerini ortadan kaldırır, böylece geliştirici verimliliğini artırır.Yönetim kurulu kullanırken, geliştiriciler programın en başından beri sorunsuz ve verimli bir şekilde çalıştığını fark ettiler.

Kurul, karmaşık programları ele almak ve hafıza taşma riski olmadan geçici verileri yönetmek için yeterli olan 512 kb dahili SRAM içerir.Ayrıca 2.4 GHz Wi-Fi ve Bluetooth 5 (LE) teknolojisi sunar ve 802.11 b/g/n ağları ile uyumludur ve internet ve diğer cihazlara sorunsuz bir şekilde bağlanma yeteneğini artırır.Bu bağlantılar sadece sabit değil, aynı zamanda hızlıdır, verimli veri aktarımını ve cihaz birlikte çalışabilirliğini destekler.

Depolama ihtiyaçlarını karşılamak için ESP32 S3, hızlı veri işlemeyi kolaylaştıran ve yüksek veri verimi gerektiren uygulamalar için uygun sekiz kanal yüksek hızlı SPI flaş ve psram'ı destekler.Ek olarak, hem ev hem de endüstriyel kullanım için çeşitli sensörleri ve çevre birimlerini bağlamak için çok yönlülük sağlayan 45 programlanabilir GPIO pimine sahiptir.

2016 yılında piyasaya sürülen ESP32 Geliştirme Kurulu, Tensilica Xtensa LX6 mikro mimarisini kullanıyor ve IoT uygulamaları için optimize edildi.Çoklu görev yapabilen çift çekirdekli bir işlemciye sahiptir, böylece verimliliği artırır.Kullanıcılar, sistemin duyarlılığını etkilemeden aynı anda veri toplama ve ağ iletişimi gibi görevleri gerçekleştirebilmeden yararlanırlar.

Kurulun Bluetooth ve Wi-Fi'ye verdiği desteği, çeşitli kablosuz koşullarda güvenilir bir çalışma sağlar.Bu, uzun vadede kararlı çalışmayı sürdürmesi gereken IoT cihazları için özellikle önemlidir.Kullanıcılar genellikle cihazın, ağır kablosuz trafiğe sahip alanlarda bile sabit bir bağlantı sağladığını ve sürekli, uzun vadeli kullanım için uygunluğunun altını çizdiğini not eder.

ESP32 serisi, Tensilica Xtensa LX6 ve LX7 mikroişlemcileri ile en son teknoloji ürünü işlemci mimarisine sahiptir.Bu işlemciler, uygulamanın ihtiyaçlarına bağlı olarak çift çekirdekli veya tek çekirdekli olarak çalışabilir ve geliştiricilerin sistemin performansını ve enerji kullanımını özelleştirmelerine olanak tanır.Güçlü bilgi işlem özellikleri gerektiren uygulamalar için, çift çekirdekli seçenek idealdir ve işleme özelliklerini etkili bir şekilde artırabilir.Öte yandan, tek çekirdekli konfigürasyonlar, performans ve güç tüketimi arasında bir denge sağlayan daha fazla enerji verimliliğinden yararlanan görevler için daha uygundur.

ESP32, her ikisi de özel görevler yaparken enerji tüketimini azaltmak için tasarlanmış ULP-RISC-V ve ULP-FSM iki özel ultra düşük güç (ULP) coprocessor içerir.

ULP-RISC-V kopukçusu: Bu kopyacı, adım sayımı veya çevresel izleme gibi basit, sürekli arka plan görevleri yapmak için tasarlanmıştır.Ana işlemcinin derin uyku moduna girmesini sağlar ve bu da önemli enerji tasarrufu sağlar.Örneğin, hareketsizlik dönemlerinde, ULP-RISC-V, ana işlemcideki iş yükünü azaltmaya yardımcı olan ve enerji verimliliğini artıran sağlık metriklerini izleme gibi rutin izleme görevlerini özerk bir şekilde işleyebilir.RV32IMC talimat setini destekler ve küçük veri işlemlerinin verimli yönetimi için uygun 32 genel amaçlı kayıt ile donatılmıştır.

ULP-FSM kopukçusu: ULP-RISC-V'nin aksine, ULP-FSM kopyacı, öncelikle gerçek zamanlı sensör verilerini izleyerek ve işleyen devlet tabanlı görevler için uyarlanmıştır.Enerjiyi daha verimli kullanmak için sabit durum makine mantığını kullanır, bu da minimum güç tüketimi ile sürekli izleme gerektiren uygulamalar için idealdir.Örneğin, akıllı ev sistemlerinde, ULP-FSM, güç tüketimini önemli ölçüde artırmadan sıcaklık veya ışık seviyeleri gibi ortamdaki değişiklikleri sürekli olarak izler.

ESP32, Xtensa LX6 işlemci tarafından güçlendirilir ve çift çekirdekli veya tek çekirdekli 32 bit sistem olarak yapılandırılabilir.Güvenilirliği ve verimliliği ile tanınan LX6, çevresel izleme ve akıllı ev kontrolü gibi standart IoT uygulamalarında mükemmeldir ve bu görevleri ihmal edilebilir bir gecikme ile gerçekleştirir.

Buna karşılık, ESP32-S3, gelişmiş performans özellikleri sunan daha gelişmiş çift çekirdekli 32 bit LX7 işlemciye sahiptir.LX7 işlemci, gerçek zamanlı ses ve video işleme veya etkileşimli oyun gibi hızlı yanıt gerektiren zorlu ortamlarda özellikle etkilidir.Karmaşık görevleri ve eşzamanlı işlemleri yönetmek için olağanüstü yeteneği, gelişmiş görüntü işleme ve karmaşık veri analizi de dahil olmak üzere üst düzey uygulamalar için idealdir.

ESP32-S3, ESP32'nin 520 KB'sinden biraz daha küçük olan 512 kb SRAM'a sahiptir.Farklılıklar küçük olmasına rağmen, ESP32-S3'ün bellek yönetimindeki iyileştirmeler, performansdaki ESP32 ile eşleşmesine izin verir.Kullanıcılar genellikle belirgin bir gecikme yaşamaz ve işlem, değişen kullanım koşullarında bile sorunsuz kalır.

Her iki işlemcinin işleme gücü, bir cihazın yük altındaki performansını değerlendiren Coremark ölçütü kullanılarak ölçülür.Benchmark testleri, ESP32-S3'ün çok çekirdekli ayarlarda ESP32'den daha iyi performans gösterdiğini göstermektedir.Bu performans iyileştirmesi büyük ölçüde LX7'nin daha verimli işleme yolları ve optimize edilmiş talimat setinden kaynaklanmaktadır ve bu da birlikte yüksek yüklü bilgi işlem görevlerini yerine getirme yeteneğini geliştirmektedir.Örneğin, geliştiriciler gelişmiş görüntü işleme veya karmaşık algoritmalar üzerinde çalışırken, ESP32-S3'ün faydaları belirgin hale gelir ve hızlı işlemeye ve görev tamamlama sürelerini önemli ölçüde azaltır.

ESP32 ve ESP32-S3, Bluetooth teknoloji sürümlerinde ve performansındaki gelişmeleri göstermektedir.ESP32, düşük güçlü Bluetooth bağlantısı ve verimli veri aktarımı için güçlü bir platform sağlayan Bluetooth 4.2 ile birlikte gelir.Bu sürüm günlük görevler için etkilidir ve sürekli olarak çalıştırılan IoT cihazları için uygun enerji verimliliği için optimize edilmiştir.

Buna karşılık, ESP32-S3, selefine göre önemli geliştirmeler sunan Bluetooth 5.0 teknolojisine sahiptir.Bluetooth 5.0, potansiyel maksimum iletim aralığını 240 metreye, Bluetooth 4.2'nin dört katına kadar genişletir ve veri iletim hızlarını 2 Mbps'ye çıkarır.ESP32'yi kullanırken, kullanıcılar sürekli IoT işlemleri için ideal olan güvenilir ve enerji tasarruflu iletim yaşayabilir.ESP32-S3'e yükselterek, kullanıcılar önemli ölçüde daha uzun iletim mesafelerinden ve daha hızlı hızlardan yararlanarak, fiziksel engelleri veya genişletilmiş aralığa sahip ortamlarda bile istikrarlı iletişimleri sürdüreceklerdir.

ESP32-S3’ün Bluetooth 5.0 teknolojisi yalnızca iletim aralığını ve hızını genişletmekle kalmaz, aynı zamanda mesaj yayın özelliklerini de geliştirir.Bu geliştirmeler, daha verimli veri iletişimini kolaylaştırarak IoT cihazlarının daha geniş ve daha karmaşık ağlarını desteklemektedir.Smart Home Systems gibi gerçek dünya senaryolarında, ESP32-S3 daha sağlam cihaz bağlantılarını destekleyerek sık cihaz eşleştirme veya yeniden bağlanma ihtiyacını azaltır.

Bluetooth 5.0’ın yetenekleri, akıllı evlerden sağlık izleme sistemlerine, kentsel altyapı yönetimine kadar çeşitli IoT uygulamalarında özellikle yararlıdır.Uzun menzili ve düşük güç tüketimi, cihazların daha uzun mesafelerde güvenilir bir şekilde iletişim kurmasına ve daha az şarj etmesine izin vererek kesintisiz çalışma sağlar.Örneğin, kentsel çevresel izlemede, ESP32-S3, çok çeşitli sensörler ve merkezi sistemler arasında verileri güvenilir bir şekilde ileterek tutarlı, istikrarlı çevre denetimini teşvik eder.

2.4 GHz 802.11 b/g/n Wi-Fi bağlantısı sunan ESP32, evlerin ve küçük ofislerin kablosuz ağ ihtiyaçlarını yönetmede mükemmeldir.Bu, e -posta gönderme, internette sörf yapmak ve basit veri alışverişi gibi etkinlikleri içerir.Kullanıcılar genellikle cihazlarını bu ağa kurmayı ve bağlamayı kolay ve hızlı bulurlar.Wi-Fi, geniş bir kapsama ve yüksek istikrara sahiptir, performans bozulması olmadan birden fazla cihazın eşzamanlı kullanımını destekler ve pürüzsüz ve kesintisiz çevrimiçi etkinlikler sağlar.

ESP32-S3 ayrıca, sadece 2.4 GHz frekans sağlamaya devam etmekle kalmayıp, aynı zamanda maksimum veri aktarım hızını 150 Mbps'ye çıkaran gelişmiş HT20/40 Wi-Fi standardını da destekler.Bu geliştirme, ESP32-S3'ü HD video akışı veya büyük dosya transferlerini hızlı bir şekilde işleme gibi daha yoğun ağ ihtiyaçları için ideal hale getirir.

Ağ ağır kullanım altındayken ESP32-S3'ün artan bant genişliği ve hızı belirginleşir.Örneğin, HD videoyu aktarırken veya büyük dosyaları aktarırken, cihaz bu görevleri minimum arabelleğe alınarak verimli bir şekilde yönetebilir.Bu özellik, güvenlik kameraları, akıllı TV'ler ve aydınlatma sistemleri gibi çok sayıda cihazın aynı anda çalıştığı ve sürekli gerçek zamanlı bağlantı gerektirdiği akıllı ev ortamlarında paha biçilmez olduğunu kanıtlamıştır.

Ayrıca, ESP32-S3’ün Geliştirilmiş Wi-Fi gücü, geniş ofis alanları veya endüstriyel uygulamalar gibi daha büyük ortamlarda güvenilir bağlantılar sağlar.Daha büyük mesafelerde ve duvarlar gibi birden fazla fiziksel engelle sabit bir bağlantı sağlayabilir.Bu güvenilirlik, cihaz yoğunluğunun yüksek olduğu veya cihazların sıklıkla ağ erişimi talep ettiği ortamlarda ağ üzerinden tutarlı ve kesintisiz veri aktarımı elde etmeye yardımcı olur.

ESP32, çeşitli arayüz seçenekleriyle birlikte gelir ve bu da onu çeşitli uygulamalara son derece uyarlanabilir hale getirir.34 GPIO (genel amaçlı giriş/çıkış) pimleri, iki UART (evrensel asenkron alıcı-transmitter) portuna ve iki SPI (seri periferik arayüz) bağlantı noktasına sahiptir.Bu yapılandırma, çeşitli sensörleri veya cihazların bağlanmasını içeren projeler için idealdir.Pratik kullanımda bu, kullanıcıların ev otomasyon sistemleri veya küçük endüstriyel kontroller gibi karmaşık kurulumlardaki görevleri kolayca yönetmelerini sağlar.Bu arayüzler, çoklu bileşenlerin entegrasyonunu ve sorunsuz çalışmasını kolaylaştırır, böylece farklı ortamlardaki işlevselliği artırır.

Örneğin, bir çevresel izleme sistemi oluştururken, ESP32'nin GPIO pinleri aynı anda çeşitli sensörlere (gaz algılama, sıcaklık ve nem) bağlanabilirken, UART bağlantı noktası gerçek zamanlı veri aktarımını ve diğer kontrol modülleri veya bilgisayarlarla işlemeyi kolaylaştırır.

ESP32'ye kıyasla daha az GPIO pine (toplam 26) ve sınırlı UART ve SPI bağlantı noktası kullanılabilirliğine sahip olmasına rağmen, ESP32-S3 mükemmel periferik geliştirmelerle telafi eder.Özellikle, kesin analog sinyal işleme gerektiren uygulamalardaki performansını önemli ölçüde artıran daha gelişmiş bir analog-dijital dönüştürücü (ADC) içerir.Bu, özellikle sinyal dönüşümünün doğruluğunun çıktının kalitesini artırdığı ses işleme veya karmaşık çevresel izleme gibi görevler için faydalıdır.

Örneğin, yüksek kaliteli ses işleme projelerinde, ESP32-S3'ün sofistike ADC'si daha hassas ses sinyali yakalama ve işleme özellikleri sağlar.Bu, standart ekipmanlardan daha net ve daha ayrıntılı bir ses çıkışı ile sonuçlanır.Bu nedenle, ESP32-S3, profesyonel ses sistemleri, hassas ölçüm ekipmanı veya hassas bilimsel araştırma araçları gibi yüksek hassasiyetli görev yürütme gerektiren senaryolar için idealdir.

ESP32 ile karşılaştırıldığında, ESP32-S3, kablosuz iletişimde, özellikle Bluetooth 5.0'ın entegrasyonunda önemli gelişmelere sahiptir.Bluetooth'un bu yeni sürümü, ESP32'nin Bluetooth 4.2'sine kıyasla daha geniş bir iletişim aralığı ve veri aktarım hızını iki katına çıkarırken, aynı zamanda birden fazla eşzamanlı bağlantıyı yönetme yeteneğini geliştiriyor.Bu özellikler, ESP32-S3'ün, evin farklı yerlerinde dağıtılan ışıklar, sensörler ve kameralar gibi çeşitli cihazlara kararlı ve hızlı bağlantılar sağladığı akıllı bir ev kurulumu gibi birden fazla cihaz ağını verimli bir şekilde işlemesini sağlar.Kullanıcılar yanıt sürelerinde ve neredeyse anlık veri güncellemelerinde önemli gelişmeler fark ettiler, bu da daha yumuşak bir genel sistem deneyimine neden oldu.

Wi-Fi açısından, ESP32-S3, 2.4 GHz bandında 150 Mbps'ye kadar hızlarla HT20/40 standardını destekler.Bu özellik, yüksek tanımlı video akışı veya büyük dosyaları verimli bir şekilde aktarmak gibi hızlı veri aktarımı ve büyük veri işleme gerektiren uygulamalar için kritiktir.

ESP32-S3, ESP32'den daha az GPIO pimi sunsa da, gelişmiş periferik özellikleri telafi eder.Dikkate değer bir yükseltme, şimdi daha fazla doğruluk ve daha hızlı veri işleme hızları sunan analog-dijital dönüştürücüdür (ADC).Bu gelişme, ESP32-S3'ü, çevresel izleme sistemleri veya karmaşık ses işleme görevleri gibi hassas ölçümler ve hızlı tepki süreleri gerektiren uygulamalarda özellikle değerli hale getirir.

Örneğin, ses projelerinde, ESP32-S3'ün yükseltilmiş ADC'si ses sinyallerini daha yüksek sadakatle yakalayabilir ve işleyebilir, bu da daha net ve daha ayrıntılı ses çıkışına neden olabilir, böylece kullanıcının dinleme deneyimini geliştirebilir.

Güvenlik, ESP32-S3'ün önemli ölçüde iyileştiği başka bir alandır.Dijital imzaları destekler ve veri kurcalamayı ve yetkisiz erişimi önlemek için Flash belleği için AES-XTS şifrelemesini kullanır.Bu güvenlik geliştirmeleri, ödeme işleme sistemleri veya hassas kişisel verileri yöneten akıllı ev cihazları gibi katı güvenlik gereksinimlerine sahip uygulamalar için kritik öneme sahiptir.Bu güvenlik önlemleri, ESP32-S3 tarafından yürütülen ödeme sisteminin son derece güvenli olmasını sağlar ve yetkisiz erişim ve veri sızıntısını etkili bir şekilde önler, böylece kullanıcıların ve hizmet sağlayıcıların güvenini ve güvenliğini artırır.

ESP32, özellikle 2.4 GHz ve 5 GHz bantlarında çift bantlı Wi-Fi'yi desteklediği için güçlü performansı ve çok yönlülüğü ile bilinir.Bu özellik, video akışı veya büyük veri hacimlerini yönetme gibi hızlı ve güvenilir ağ bağlantıları gerektiren uygulamalar için uygundur.Bluetooth 4.2 teknolojisi ESP32-S3’ün Bluetooth 5.0 kadar gelişmiş olmasa da, hala çoğu geleneksel Bluetooth uygulamasının gereksinimlerini karşılıyor.

ESP32'nin çift bantlı Wi-Fi, Wi-Fi tıkanıklığına eğilimli ortamlarda veya cihazların sık veri alışverişi gerektirdiği senaryolarda (akıllı ev sistemleri veya iş otomasyonu gibi) çok etkilidir.5 GHz bandını seçmek, bu ayarlarda özellikle avantajlıdır, çünkü paraziti azaltır ve daha hızlı veri aktarım özellikleri sağlar.Örneğin, bir iş ortamında, 5 GHz bandını kullanmak, veri işleme hızlarını ve ağ duyarlılığını önemli ölçüde artırabilir, böylece sistem verimliliğini ve güvenilirliğini artırabilir.

Buna karşılık, ESP32-S3, düşük güç tüketimini ve gelişmiş Bluetooth işlevselliğini vurgulayan uygulamalar için uyarlanmıştır.Wi-Fi özellikleri, 5 GHz yüksek hızlı veri verimi gerektirmeyen çoğu ihtiyaç için yeterli olan 2.4 GHz bant ile sınırlıdır.ESP32-S3'ün Bluetooth 5.0 teknolojisi, daha uzun bir iletişim aralığı ve daha yüksek veri hızları sunar, bu da tüketici elektroniği, özellikle akıllı giyilebilir cihazlar ve geniş aralık ve düşük güç verimliliğinden yararlanan sağlık izleme cihazları için idealdir.

ESP32-S3'ün düşük güç tüketimi, giyilebilir teknoloji tasarlarken, cihazların ücretler arasında daha uzun süre çalışmasına izin verirken önemli bir varlıktır.Bu, özellikle sürekli sağlık izlemeye güvenen veya minimum cihaz şarjını tercih eden kullanıcılar için değerlidir.Örneğin, akıllı saatler veya fitness izleyicileri gibi giyilebilir cihazlarda, ESP32-S3, cihazın pil ömrü hakkında endişelenmeden gün boyunca çalışmasını, sürekli sağlık izleme ve veri analizi sağlamasını sağlar.

ESP32 ve ESP32-S3'ün her biri, farklı teknik gereksinimler ve uygulama ortamları için uygun benzersiz özellikleri ve avantajları vardır.ESP32, istikrarlı performansı ve olgun teknik desteği ile, yüksek işleme gücü ve çift bantlı Wi-Fi gerektiren karmaşık uygulamalar için uygundur;ESP32-S3, gelişmiş Bluetooth 5.0 teknolojisi ve gelişmiş güvenlik özellikleri ile düşük güç tüketimini takip etmek için daha uygun olsa da, yüksek veri tüketimi ve yüksek veri güvenliğine sahip yeni ERA IoT projeleri.Doğru Geliştirme Kurulunun seçilmesi sadece proje uygulamasının verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda uzun vadeli teknik destek ve sürdürülebilir kalkınma sağlayabilir.Bu nedenle, bu mikrodenetleyicilerin temel özelliklerini anlamak ve değerlendirmek, IoT alanında çalışan herhangi bir teknisyen ve iş için önemli bir ön koşuldur.

ESP32 serisi, her biri güç tüketimi, işleme özellikleri ve G/Ç bağlantı noktaları gibi belirli uygulama gereksinimlerine dayanan çoklu modellerden oluşur.Ana modeller arasında ESP32, ESP32-S2, ESP32-S3 ve ESP32-C3 bulunur.Her modelin benzersiz özellikleri vardır, ESP32-S2 daha düşük maliyete odaklanır ve ESP32-S3 daha fazla görüntü işleme özellikleri sunar.

Evet, ESP32-S3, Arduino geliştirme ortamını destekler.ESP32'yi Arduino IDE'ye kurulu yöneticisini yükleyerek programlayabilirsiniz.Bu, ESP32-S3'ü Arduino yazılımı ve kütüphaneleri kullanması gereken geliştiriciler için ideal hale getirir.

ESP32-S3'ün GPIO (genel amaçlı giriş ve çıkış) bağlantı noktaları 5V voltajını doğal olarak desteklemez.Yalnızca 3.3V'ye kadar giriş voltajlarına güvenli bir şekilde dayanacak şekilde tasarlanmıştır.ESP32-S3'ü 5V mantık düzeyinde bir cihaza bağlamanız gerekiyorsa, cihazınıza zarar vermekten kaçınmak için bir mantık seviyesi dönüştürücü kullanmanız gerekir.

"En iyi" ESP32 modülünü seçmek özel ihtiyaçlarınıza bağlıdır.Örneğin, yüksek performanslı ve daha fazla G/Ç bağlantı noktasına ihtiyacınız varsa, ESP32 veya ESP32-S3 daha iyi bir seçim olacaktır.Uygulamanız düşük güç tüketimi ve maliyet etkinliği gerektiriyorsa, ESP32-S2 veya ESP32-C3 daha uygun olabilir.Bağlantı türü, gerekli bellek, bilgi işlem gücü ve bütçe gibi proje ihtiyaçlarınızı değerlendirmek doğru modeli seçmede önemli faktörlerdir.