사물 인터넷의 빠르게 개발 된 분야에서 마이크로 컨트롤러의 선택은 프로젝트의 성공을 결정합니다.ESP32 및 ESP32-S3 개발 보드는 시장에 나와있는 2 개의 대표 마이크로 컨트롤러입니다.다양한 IoT 응용 프로그램의 요구를 충족하도록 설계된 강력한 처리 능력과 다양한 네트워크 기능으로 유명합니다.이 기사의 목적은이 두 개발위원회의 기술 사양, 프로세서 아키텍처 및 성능 비교뿐만 아니라 실제 응용 분야의 차이점과 장점을 조사하는 것입니다.ESP32 및 ESP32-S3의 주요 기술적 특성을 자세히 비교함으로써 각 기술적 장점과 해당 시나리오를 더 잘 이해하고 적절한 개발위원회를 선택하기위한 참조를 제공 할 수 있습니다.
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그림 1 : ESP32 S3 개발위원회
ESP32 S3 개발위원회
ESP32 S3 Development Board는 240MHz에서 실행되는 고성능 듀얼 코어 XTENSA LX7 마이크로 컨트롤러를 사용합니다.이 고속은 빠른 처리를 가능하게하고 프로그램 및 로딩 프로그램의 지연을 제거하여 개발자 생산성을 향상시킵니다.이사회를 사용하는 동안 개발자는 프로그램이 처음부터 원활하고 효율적으로 실행된다는 것을 알았습니다.

그림 2 : ESP32 개발위원회
이사회에는 512KB의 내부 SRAM이 포함되어 있으며, 이는 복잡한 프로그램을 처리하고 메모리 오버플로의 위험없이 임시 데이터를 관리하기에 충분합니다.또한 2.4GHz Wi-Fi 및 Bluetooth 5 (LE) 기술을 제공하며 802.11 b/g/n 네트워크와 호환되며 인터넷 및 기타 장치에 원활하게 연결할 수있는 능력을 향상시킵니다.이러한 연결은 안정적 일뿐 만 아니라 빠르며 효율적인 데이터 전송 및 장치 상호 운용성을 지원합니다.
스토리지 요구를 충족시키기 위해 ESP32 S3은 고속 SPI 플래시 및 PSRAM의 8 개의 채널을 지원하여 빠른 데이터 처리를 용이하게하고 높은 데이터 처리가 필요한 응용 프로그램에 적합합니다.또한 45 개의 프로그래밍 가능한 GPIO 핀이있어 가정 및 산업용으로 다양한 센서와 주변 장치를 연결할 수있는 다양한 기능을 제공합니다.
SP32 개발위원회
2016 년에 출시 된 ESP32 개발위원회는 Tensilica Xtensa LX6 Microarchitecture를 사용하며 IoT 응용 프로그램에 최적화되어 있습니다.멀티 태스킹이 가능한 듀얼 코어 프로세서가있어 효율성이 높아집니다.사용자는 시스템의 응답 성에 영향을 미치지 않으면 서 데이터 수집 및 네트워크 통신과 같은 작업을 동시에 수행 할 수 있습니다.

그림 3 : ESP32 개발위원회
Bluetooth 및 Wi-Fi에 대한 이사회의 지원은 다양한 무선 조건에서 안정적인 작동을 보장합니다.이는 장기적으로 안정적인 작동을 유지 해야하는 IoT 장치에 특히 중요합니다.사용자는 종종이 장치가 무선 트래픽이 심한 영역에서도 안정적인 연결을 유지하여 지속적인 장기 사용에 적합성을 강조합니다.
핵심 아키텍처
ESP32 시리즈는 Tensilica Xtensa LX6 및 LX7 마이크로 프로세서를 갖춘 최첨단 프로세서 아키텍처를 특징으로합니다.이러한 프로세서는 애플리케이션의 요구에 따라 듀얼 코어 또는 단일 코어로 실행될 수 있으므로 개발자는 시스템의 성능 및 에너지 사용량을 사용자 정의 할 수 있습니다.강력한 컴퓨팅 기능이 필요한 응용 프로그램의 경우 듀얼 코어 옵션이 이상적이며 처리 기능을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.반면, 단일 코어 구성은 에너지 효율이 높아짐에 따라 성능과 전력 소비 사이의 균형을 제공하는 작업에 더 적합합니다.
ULP (Ultra-Low Power) Coprocessor
ESP32에는 ULP (Ulp-Low Power)가 포함 된 두 가지 ULP (Ulp-Low Power)가 포함되어 있습니다 : ULP-RISC-V 및 ULP-FSM은 모두 전문화 된 작업을 수행하면서 에너지 소비를 줄이기 위해 설계되었습니다.
ULP-RISC-V COPROCESSOR :이 공동 프로세서는 단계 계산 또는 환경 모니터링과 같은 간단하고 지속적인 배경 작업을 수행하도록 설계되었습니다.주 프로세서가 깊은 수면 모드로 들어갈 수 있으므로 에너지 절약이 크게 저하됩니다.예를 들어, 비 활동 기간 동안 ULP-RISC-V는 건강 메트릭 추적과 같은 일상적인 모니터링 작업을 자율적으로 처리하여 주 프로세서의 워크로드를 줄이고 에너지 효율을 향상시킬 수 있습니다.RV32IMC 명령어 세트를 지원하며 소규모 데이터 운영의 효율적인 관리에 적합한 32 개의 일반 목적 레지스터가 장착되어 있습니다.
ULP-FSM Coprocessor : ULP-RISC-V와 달리 ULP-FSM Coprocessor는 상태 기반 작업에 맞게 조정되어 주로 실시간 센서 데이터를 모니터링하고 처리합니다.고정 상태 기계 논리를 사용하여 에너지를보다 효율적으로 사용하므로 최소한의 전력 소비로 지속적인 모니터링이 필요한 응용 프로그램에 이상적입니다.예를 들어, Smart Home Systems에서 ULP-FSM은 전력 소비가 크게 증가하지 않고 온도 또는 조명 수준과 같은 환경의 변화를 지속적으로 추적합니다.
프로세서 코어 및 아키텍처
ESP32는 Xtensa LX6 프로세서로 구동되며 듀얼 코어 또는 단일 코어 32 비트 시스템으로 구성 할 수 있습니다.신뢰성과 효율성으로 알려진 LX6은 환경 모니터링 및 스마트 홈 컨트롤과 같은 표준 IoT 애플리케이션에서 탁월하여 무시할만한 대기 시간으로 이러한 작업을 수행합니다.

그림 4 : ESP32 개발위원회
이에 비해 ESP32-S3는보다 고급 듀얼 코어 32 비트 LX7 프로세서를 특징으로하는 성능 기능을 제공합니다.LX7 프로세서는 실시간 오디오 및 비디오 처리 또는 대화식 게임과 같은 빠른 응답이 필요한 까다로운 환경에 특히 효과적입니다.복잡한 작업 및 동시 운영을 관리하는 뛰어난 능력은 고급 이미지 처리 및 복잡한 데이터 분석을 포함한 고급 응용 프로그램에 이상적입니다.

그림 5 : ESP32-S3 개발위원회
기억 용량
ESP32-S3는 512kb의 SRAM을 가지며 ESP32의 520 KB보다 약간 작습니다.차이가 작지만 ESP32-S3의 메모리 관리가 개선되면 ESP32가 성능에 맞게 일치 할 수 있습니다.사용자는 일반적으로 눈에 띄는 지연이 없으며 다양한 사용 조건에서도 운영이 매끄럽게 남아 있습니다.
성능 시험
두 프로세서의 처리 능력은 Coremark 벤치 마크를 사용하여 측정되며,이 벤치 마크는로드 중에 장치의 성능을 평가합니다.벤치 마크 테스트에 따르면 ESP32-S3은 멀티 코어 설정에서 ESP32보다 성능이 우수합니다.이러한 성능 향상은 주로 LX7의보다 효율적인 처리 경로와 최적화 된 명령어 세트로 인해 고재 컴퓨팅 작업을 처리하는 능력을 향상시킵니다.예를 들어, 개발자가 고급 이미지 처리 또는 복잡한 알고리즘을 실행할 때 ESP32-S3의 이점이 명백 해져 빠른 처리와 작업 완료 시간이 크게 줄어 듭니다.
Bluetooth 기술 버전의 비교
ESP32 및 ESP32-S3는 Bluetooth 기술 버전 및 성능의 발전을 보여줍니다.ESP32는 Bluetooth 4.2와 함께 제공되어 저전력 Bluetooth 연결 및 효율적인 데이터 전송을위한 강력한 플랫폼을 제공합니다.이 버전은 일상적인 작업에 효과적이며 에너지 효율에 최적화되어 IoT 장치를 지속적으로 실행하는 데 적합합니다.
대조적으로 ESP32-S3에는 Bluetooth 5.0 기술이 있으며 전임자보다 크게 향상된 기능을 제공합니다.Bluetooth 5.0은 전위 최대 전송 범위를 240 미터, Bluetooth 4.2의 4 배로 확장하고 데이터 전송 속도를 2 Mbps로 증가시킵니다.ESP32를 사용하는 경우 사용자는 신뢰할 수 있고 에너지 효율적인 전송을 경험할 수 있으며 연속 IoT 작업에 이상적입니다.ESP32-S3으로 업그레이드함으로써 사용자는 상당히 긴 전송 거리와 더 빠른 속도의 혜택을 누리면서 물리적 장벽이나 확장 범위를 가진 환경에서도 안정적인 통신을 유지합니다.

그림 6 : Bluetooth가있는 ESP32
기능적 차이 및 응용 프로그램 장점
ESP32-S3의 Bluetooth 5.0 기술은 전송 범위와 속도를 확장 할뿐만 아니라 메시지 방송 기능을 향상시킵니다.이러한 개선 사항은 IoT 장치의 광범위하고 복잡한 네트워크를 지원하여보다 효율적인 데이터 통신을 용이하게합니다.스마트 홈 시스템과 같은 실제 시나리오에서 ESP32-S3은보다 강력한 장치 연결을 지원하여 빈번한 장치 페어링 또는 재 연결의 필요성을 줄입니다.
Bluetooth 5.0의 기능은 스마트 홈에서 건강 모니터링 시스템, 도시 인프라 관리에 이르기까지 다양한 IoT 응용 프로그램에 특히 유용합니다.장거리 및 저전력 소비를 통해 장치는 더 먼 거리에 걸쳐 안정적으로 통신하고 덜 자주 충전하여 중단되지 않은 작동을 보장 할 수 있습니다.예를 들어, 도시 환경 모니터링에서 ESP32-S3은 광범위한 센서와 중앙 시스템간에 데이터를 안정적으로 전송하여 일관되고 안정적인 환경 감독을 촉진합니다.
ESP32 Wi-Fi 기능
2.4GHz 802.11 b/g/n Wi-Fi 연결을 제공하는 ESP32는 주택 및 소규모 사무실의 무선 네트워킹 요구를 관리하는 데 탁월합니다.여기에는 이메일 보내기, 인터넷 서핑 및 간단한 데이터 교환과 같은 활동이 포함됩니다.사용자는 일반적으로 장치를이 네트워크에 쉽고 빠르게 설정하고 연결할 수 있습니다.Wi-Fi는 광범위한 커버리지와 높은 안정성을 가지며 성능 저하없이 여러 장치를 동시에 사용하며 원활하고 중단되지 않은 온라인 활동을 보장합니다.

그림 7 : ESP32 Wi-Fi 기능
ESP32-S3 향상된 Wi-Fi 기능
ESP32-S3은 고급 HT20/40 Wi-Fi 표준을 추가로 지원하며, 이는 2.4GHz 주파수를 계속 제공 할뿐만 아니라 최대 데이터 전송 속도를 150Mbps로 증가시킵니다.이 향상은 ESP32-S3이 HD 비디오 스트리밍 또는 대형 파일 전송을 신속하게 처리하는 것과 같은보다 집중적 인 네트워킹 요구에 이상적입니다.
네트워크가 많이 사용될 때 ESP32-S3의 증가 된 대역폭과 속도가 명백 해집니다.예를 들어, HD 비디오를 스트리밍하거나 큰 파일을 전송할 때 장치는 최소한의 버퍼링으로 이러한 작업을 효율적으로 관리 할 수 있습니다.이 기능은 보안 카메라, 스마트 TV 및 조명 시스템과 같은 수많은 장치가 동시에 작동하며 지속적인 실시간 연결이 필요한 스마트 홈 환경에서 귀중한 것으로 입증되었습니다.
또한 ESP32-S3의 향상된 Wi-Fi 강점은 넓은 사무실 공간이나 산업 응용 프로그램과 같은 더 큰 환경에서 신뢰할 수있는 연결을 보장합니다.벽과 같은 여러 가지 물리적 장애물을 통해 안정적인 연결을 유지할 수 있습니다.이 신뢰성은 장치 밀도가 높거나 장치가 자주 네트워크 액세스를 요청하는 환경에서 네트워크를 통해 일관되고 중단되지 않은 데이터 전송을 달성하는 데 도움이됩니다.
ESP32의 다기능 인터페이스
ESP32에는 다양한 인터페이스 옵션이 제공되어 다양한 응용 프로그램에 적응할 수 있습니다.34 GPIO (범용 입력/출력) 핀, 2 개의 UART (범용 비동기 수신기 전송자) 포트 및 2 개의 SPI (Serial Peripheral Interface) 포트가 있습니다.이 구성은 다양한 센서 또는 장치를 연결하는 프로젝트에 이상적입니다.이는 실제로 사용하면 홈 자동화 시스템 또는 소규모 산업 제어와 같은 복잡한 설정에서 작업을 쉽게 관리 할 수 있습니다.이러한 인터페이스는 여러 구성 요소의 통합 및 원활한 작동을 용이하게하여 다양한 환경에서 기능을 향상시킵니다.
예를 들어, 환경 모니터링 시스템을 구축 할 때 ESP32의 GPIO 핀은 다양한 센서 (가스 감지, 온도 및 습도)에 동시에 연결할 수 있으며 UART 포트는 다른 제어 모듈 또는 컴퓨터로 실시간 데이터 전송 및 처리를 용이하게합니다.

그림 8 : ESP32 개발위원회
ESP32-S3 고정밀 주변 장치
ESP32와 비교하여 GPIO 핀 (26)과 제한된 UART 및 SPI 포트 가용성이 적음에도 불구하고 ESP32-S3은 우수한 주변 장치 향상으로 보상합니다.특히, 정확한 아날로그 신호 처리가 필요한 응용 분야에서의 성능을 크게 향상시키는보다 고급 아날로그-디지털 변환기 (ADC)가 포함되어 있습니다.이는 오디오 처리 또는 복잡한 환경 모니터링과 같은 작업에 특히 유익합니다. 신호 변환의 정확도는 출력의 품질을 향상시킵니다.
예를 들어, 고품질 오디오 처리 프로젝트에서 ESP32-S3의 정교한 ADC는보다 정확한 오디오 신호 캡처 및 처리 기능을 제공합니다.이로 인해 표준 장비보다 더 명확하고 자세한 출력이 발생합니다.따라서 ESP32-S3은 전문 오디오 시스템, 정밀 측정 장비 또는 정밀 과학 연구 기기와 같은 고정밀 작업 실행이 필요한 시나리오에 이상적입니다.

그림 9 : ESP32-S3 개발위원회
고급 Bluetooth 기술 및 Wi-Fi 성능
ESP32와 비교할 때 ESP32-S3은 무선 통신, 특히 Bluetooth 5.0의 통합에서 상당한 향상 을가집니다.이 새로운 버전의 Bluetooth는 ESP32의 Bluetooth 4.2와 비교하여 더 넓은 통신 범위와 데이터 전송 속도를 두 배로 제공하는 한편 여러 동시 연결을 관리 할 수있는 기능을 향상시킵니다.이러한 기능을 통해 ESP32-S3은 스마트 홈 설정과 같은 여러 장치 네트워크를 효율적으로 처리 할 수 있으며, 여기서 조명, 센서 및 하우스 주변의 여러 위치에 배포 된 다양한 장치에 안정적이고 빠른 연결을 보장합니다.사용자는 응답 시간과 거의 즉각적인 데이터 업데이트에서 상당한 개선을 발견하여 전체 시스템 경험이 더 부드럽습니다.
Wi-Fi의 관점에서 ESP32-S3은 HT20/40 표준을 지원하며 2.4GHz 대역에서 최대 150Mbps의 속도가 있습니다.이 기능은 고화질 비디오 스트리밍 또는 대형 파일을 효율적으로 전송하는 등 빠른 데이터 전송 및 빅 데이터 처리가 필요한 응용 프로그램에 중요합니다.
주변 및 인터페이스 향상
ESP32-S3은 ESP32보다 적은 GPIO 핀을 제공하지만 고급 주변 장치 기능을 보상합니다.주목할만한 업그레이드는 ADC (Aslog-to-Digital Converter)로, 이제 더 큰 정확도와 빠른 데이터 처리 속도를 제공합니다.이러한 개선으로 ESP32-S3은 환경 모니터링 시스템 또는 복잡한 오디오 처리 작업과 같은 정확한 측정 및 빠른 응답 시간이 필요한 응용 분야에서 특히 가치가 있습니다.
예를 들어, 오디오 프로젝트에서 ESP32-S3의 업그레이드 된 ADC는 충실도가 높을수록 사운드 신호를 캡처하고 처리 할 수있어서 더 명확하고 자세한 오디오 출력을 초래하여 사용자의 청취 경험을 향상시킬 수 있습니다.
향상된 보안 기능
보안은 ESP32-S3이 크게 개선 된 또 다른 영역입니다.디지털 서명을 지원하고 데이터 변조 및 무단 액세스를 방지하기 위해 플래시 메모리에 AES-XTS 암호화를 사용합니다.이러한 보안 향상은 지불 처리 시스템 또는 민감한 개인 데이터를 관리하는 스마트 홈 장치와 같은 엄격한 보안 요구 사항을 가진 응용 프로그램에 중요합니다.이러한 보안 조치를 통해 ESP32-S3에서 실행하는 결제 시스템은 매우 안전하고 효과적으로 무단 액세스 및 데이터 유출을 방지하여 사용자 및 서비스 제공 업체의 신뢰와 보안을 향상시킵니다.
ESP32의 적용
ESP32는 강력한 성능과 다양성으로 유명합니다. 특히 2.4GHz 및 5GHz 대역에서 듀얼 밴드 Wi-Fi를 지원하기 때문입니다.이 기능은 비디오 스트리밍 또는 대규모 데이터 볼륨 관리와 같은 빠르고 안정적인 네트워크 연결이 필요한 응용 프로그램에 적합합니다.Bluetooth 4.2 기술은 ESP32-S3의 Bluetooth 5.0만큼 발전하지는 않지만 대부분의 전통적인 Bluetooth 응용 프로그램의 요구 사항을 충족합니다.

그림 10 : ESP32 개발위원회
ESP32의 듀얼 밴드 Wi-Fi는 Wi-Fi 혼잡이 발생하기 쉬운 환경 또는 장치에 빈번한 데이터 교환 (스마트 홈 시스템 또는 비즈니스 자동화)이 필요한 시나리오에서 매우 효과적입니다.5GHz 대역을 선택하는 것은 간섭을 줄이고 더 빠른 데이터 전송 기능을 제공하기 때문에 이러한 설정에서 특히 유리합니다.예를 들어, 비즈니스 환경에서 5GHz 대역을 사용하면 데이터 처리 속도와 네트워크 응답 성을 크게 증가시켜 시스템 효율성과 안정성이 향상 될 수 있습니다.
ESP32-S3의 적용
대조적으로, ESP32-S3은 저전력 소비와 고급 블루투스 기능을 강조하는 응용 프로그램에 맞게 조정됩니다.Wi-Fi 기능은 2.4GHz 대역으로 제한되며, 이는 5GHz의 고속 데이터 처리량이 필요하지 않은 대부분의 요구에 충분합니다.ESP32-S3의 Bluetooth 5.0 기술은 더 긴 통신 범위와 더 높은 데이터 속도를 제공하므로 소비자 전자 제품, 특히 스마트 웨어러블, 확장 범위 및 저전력 효율성의 이점을 얻는 건강 모니터링 장치에 이상적입니다.

그림 11 : ESP32-S3 개발위원회
ESP32-S3의 저전력 소비는 웨어러블 기술을 설계 할 때 중요한 자산으로, 장치가 충전 사이에 더 오래 실행될 수 있습니다.이는 일정한 건강 모니터링에 의존하거나 최소한의 장치 충전을 선호하는 사용자에게 특히 유용합니다.예를 들어, 스마트 워치 또는 피트니스 트래커와 같은 웨어러블 장치에서 ESP32-S3은 배터리 수명에 대해 걱정하지 않고 하루 종일 장치가 지속적으로 건강 추적 및 데이터 분석을 제공 할 수 있도록합니다.
ESP32 및 ESP32-S3에는 각각 다양한 기술 요구 사항 및 응용 프로그램 환경에 적합한 고유 한 기능과 장점이 있습니다.안정적인 성능과 성숙한 기술 지원을 갖춘 ESP32는 높은 처리 능력과 듀얼 대역 Wi-Fi가 필요한 복잡한 응용 프로그램에 적합합니다.ESP32-S3은 고급 Bluetooth 5.0 기술과 향상된 보안 기능을 갖춘 ESP32-S3이 저전력 소비를 추구하는 데 더 적합하지만 데이터 소비가 높고 데이터 보안이 높은 새로운 ERA IoT 프로젝트를 추구하는 데 더 적합합니다.올바른 개발위원회를 선택하면 프로젝트 구현의 효율성을 향상시킬뿐만 아니라 장기적인 기술 지원과 지속 가능한 개발을 보장 할 수 있습니다.따라서 이러한 마이크로 컨트롤러의 주요 기능을 이해하고 평가하는 것은 IoT 공간에서 일하는 모든 기술자 및 비즈니스에 중요한 전제 조건입니다.
자주 묻는 질문 [FAQ]
1. 얼마나 많은 유형의 ESP32가 있습니까?
ESP32 시리즈는 전력 소비, 처리 기능 및 I/O 포트와 같은 특정 응용 프로그램 요구 사항을 기반으로 설계된 여러 모델로 구성됩니다.주요 모델에는 ESP32, ESP32-S2, ESP32-S3 및 ESP32-C3이 포함됩니다.각 모델에는 고유 한 기능이 있으며 ESP32-S2는 저렴한 비용에 중점을두고 ESP32-S3은 더 큰 이미지 처리 기능을 제공합니다.
2. ESP32-S3은 Arduino가 지원합니까?
예, ESP32-S3은 Arduino 개발 환경을 지원합니다.Arduino IDE에 보드 관리자를 설치하여 ESP32를 프로그래밍 할 수 있습니다.이로 인해 ESP32-S3은 Arduino 소프트웨어 및 라이브러리를 사용해야하는 개발자에게 이상적입니다.
3. ESP32-S3 5V가 관대합니까?
ESP32-S3의 GPIO (범용 입력 및 출력) 포트는 기본적으로 5V 전압을 지원하지 않습니다.그들은 최대 3.3V의 입력 전압을 안전하게 견딜 수 있도록 설계되었습니다.ESP32-S3을 5V 로직 레벨 장치에 연결 해야하는 경우 장치 손상을 피하기 위해 로직 레벨 변환기를 사용해야합니다.
4. 어떤 ESP32가 가장 좋습니까?
"최고의"ESP32 모듈을 선택하는 것은 특정 요구에 따라 다릅니다.예를 들어, 고성능과 더 많은 I/O 포트가 필요한 경우 ESP32 또는 ESP32-S3가 더 나은 선택이 될 것입니다.애플리케이션에 저전력 소비와 비용 효율성이 필요한 경우 ESP32-S2 또는 ESP32-C3이 더 적합 할 수 있습니다.연결 유형, 필요한 메모리, 컴퓨팅 전력 및 예산과 같은 프로젝트 요구를 평가하는 것은 올바른 모델을 선택하는 데 중요한 요소입니다.