ESP32 vs ESP32-S3: Specifikationer, Prestanda & Vilken att Välja

Om du är osäker på om du ska använda ett ESP32- eller ESP32-S3-kort för ditt projekt, kommer denna jämförelse att hjälpa dig att bestämma. Även om deras namn är liknande kan valet av fel kort orsaka kompatibilitetsproblem, extra utvecklingsarbete och onödig kostnad. Det bättre alternativet beror på dina projektkrav. Denna artikel jämför deras praktiska skillnader, prestanda, mjukvarustöd, publicerade projekt exempel och viktiga begränsningar.

Katalog

Figur 1. ESP32 och ESP32-S3 Utvecklingskort

Vad är ESP32 och ESP32-S3-kort?

Termerna ESP32-kort och ESP32-S3-kort hänvisar till utvecklingskort baserade på Espressif-mikrokontroller. De är inte enskilda kortmodeller. Tillverkare erbjuder olika versioner med varierande moduler, minneskapaciteter, kontakter och pinupplägg.

Figur 2. ESP32 Utvecklingskort

Vad är ett ESP32-kort?

Ett ESP32-utvecklingskort är byggt kring en original ESP32-chip eller modul, såsom ESP32-WROOM-32. Det kombinerar den trådlösa mikrokontrollern med stödkomponenter för strömförsörjning, programmering och anslutning till externa kretsar. Dess in- och utgångspinnar är normalt exponerade genom headers, vilket gör kortet lämpligt för att utveckla och testa inbäddade system, trådlösa enheter och Internet of Things-projekt.

Vad är ett ESP32-S3-kort?

Figur 3. ESP32-S3 Utvecklingskort

Ett ESP32-S3-utvecklingskort är byggt kring ett ESP32-S3-chip eller modul. ESP32-S3 är en nyare mikrokontroller som är designad för trådlösa inbäddade system, USB-enheter, människa-maskin gränssnitt och arbetsbelastningar som involverar signalbehandling eller små maskininlärningsmodeller. Dessa kort tillhandahåller de stödjande kretsarna som behövs för att strömförsörja och programmera mikrokontrollern och ansluta den till extern hårdvara. De flesta tillgängliga GPIO-pinnar är exponerade genom headers för prototypande på breadboards och utveckling av anpassade kretsar.

ESP32 vs ESP32-S3 Specifikationer

Denna tabell jämför specifikationer på chipnivå. Flash, PSRAM, kontakter, exponerade GPIO:er och strömförbrukning varierar beroende på utvecklingskort.

Funktionsblockdiagram

Figur 4. ESP32 Funktionsblockdiagram

Figur 5. ESP32-S3 Funktionsblockdiagram

De officiella blockdiagrammen visar vilka funktioner som är inbyggda i varje chip. Den ursprungliga ESP32 inkluderar stöd för Bluetooth Classic, två DAC-kanaler och en Ethernet MAC, men den har ingen inbyggd USB-kontroller. ESP32-S3 lägger till USB OTG, USB Serial/JTAG, GDMA, dedikerade parallella LCD- och kameragränssnitt och ytterligare säkerhetsblock som HMAC, RSA digital signaturstöder och behörighetskontroll. Dess LX7-processor inkluderar också SIMD-instruktioner, även om dessa inte är märkta separat i diagrammet. Men S3 inkluderar inte den ursprungliga ESP32:s DAC eller Ethernet MAC. Jämför dessa hårdvarublock noggrant eftersom saknade funktioner kan kräva externa komponenter eller programvaruförändringar.

CPU- och minnesprestanda

Espressif rapporterar 1,079.96 CoreMark för den dual-core ESP32 och 1,329.92 för ESP32-S3, båda vid 240 MHz. ESP32-S3 poängen är därför 23.1% högre, även om detta inte garanterar samma förbättring i varje tillämpning.

ESP32-S3 använder den nyare Xtensa LX7 arkitekturen och inkluderar SIMD-instruktioner för stödda signalbearbetnings- och maskininlärningsoperationer. Dessa instruktioner ger en fördel endast när koden eller biblioteket har optimerats för att använda dem.

ESP32 innehåller 520 KB intern SRAM, medan ESP32-S3 innehåller 512 KB. Dessa totalsummor är inte mängden SRAM som är tillgänglig för en applikation eftersom programvara, trådlösa stackar, cachar och systemtjänster också använder intern minne. Vissa kort lägger till extern PSRAM, vilket ökar kapaciteten men som vanligtvis är långsammare än intern SRAM och kanske inte stöder varje typ av data eller operation.

Wi-Fi och Bluetooth Skillnader

Båda chipen stöder 2.4 GHz IEEE 802.11b/g/n Wi-Fi med en specificerad maximal PHY-hastighet på 150 Mbit/s. Detta värde garanterar inte applikationens genomströmning. Faktisk hastighet och räckvidd beror på antennen, kortets layout, störningar, hinder, protokollöverhang och åtkomstpunkt.

Figur 6. ESP32 och ESP32-S3 Wi-Fi och Bluetooth Skillnader

Den främsta skillnaden är Bluetooth-stödet. ESP32 stöder Bluetooth 4.2 BR/EDR och Bluetooth Low Energy, medan ESP32-S3 endast stöder Bluetooth 5 Low Energy. S3 tillhandahåller en 2 Mbit/s PHY, kodade PHY-lägen och utökad annonsering. Den kan dock inte använda klassiska Bluetooth-profiler som SPP och A2DP. Projekt som är beroende av klassisk Bluetooth måste använda den ursprungliga ESP32 eller migrera till BLE eller en annan kommunikationsmetod.

Strömförbrukning och beräkning av driftstid

Espressif listar typiska värden på chip-nivå på cirka 0,8 mA i lätt sömn och 10 µA i djup sömn för ESP32. För ESP32-S3 antar det specificerade värdet på 240 µA i lätt sömn att Wi-Fi och VDD_SPI är avstängda och att GPIO:erna är i ett högimpedansläge. Dess strömförbrukning i djup sömn är cirka 8 µA när RTC-minnet och RTC-periferiutrustningen förblir påslagna, eller 7 µA när endast RTC-minnet förblir påslaget.

Dessa sömnströmsfigurer mättes under olika driftsförhållanden och är inte en direkt jämförelse mellan olika kort. De exkluderar också hela utvecklingskortet. Spänningsregulatorer, USB-broar, ström-LED:ar, PSRAM och anslutna komponenter kan öka strömförbrukningen. Trådlös aktivitet och processor wake-tid kan också ha en mycket större effekt på batteriets livslängd än sömnströmmen ensamt.

En enkel uppskattning är:

Driftstid i timmar ≈ användbar batterikapacitet i mAh ÷ genomsnittlig ström i mA

Exempel: ett 2 000 mAh-batteri som driver ett system med en uppmätt genomsnittlig ström på 10 mA ger cirka 200 timmar, eller 8,3 dagar, av idealisk driftstid innan regulator- och batteriförluster.

Denna formel antar att kapacitet och ström mäts vid samma spänningsnivå. Regulatorförluster, batteriets avstängningsspänning, temperatur och åldrande minskar den användbara kapaciteten. För den mest tillförlitliga uppskattningen, mät den genomsnittliga batteriströmmen under det färdiga systemets normala sömn-, process- och trådlösa driftscykel.

USB, GPIO och perifera avvägningar

ESP32- och ESP32-S3-utvecklingskort är inte pin-kompatibla. Headerpositioner, exponerade GPIO:er, strap-pins, USB-anslutningar och minnesreserverade pins varierar beroende på kortet. Kontrollera alltid det exakta kortets schema innan du överför befintlig kablage.

ESP32 DevKitC V4 vs ESP32-S3-DevKitC-1 Pinout-skillnader

Källor: Espressifs officiella ESP32-DevKitC V4-guide och ESP32-S3-DevKitC-1 v1.1-guide.

Arduino- och ESP-IDF-kompatibilitet

Både ESP32 och ESP32-S3 stöds officiellt av Arduino-ESP32-kärnan och ESP-IDF. I Arduino IDE, välj rätt kort och konfigurera dess flash, PSRAM, partition och USB-inställningar. Grundläggande Wi-Fi, GPIO, UART, I²C och SPI-kod kan ofta återanvändas, men programmet måste kompileras separat för varje mål.

I ESP-IDF, välj målet innan du bygger:

• ESP32: idf.py set-target esp32

• ESP32-S3: idf.py set-target esp32s3

Källkodskompatibilitet garanterar inte hårdvarukompatibilitet. Kortpinsuppgifter, strap-pins, tillgängligt minne och inbyggda periferiutrustningar kan skilja sig. Ett bibliotek kan kompileras för båda målen, men kan fortfarande kräva olika pinsdefinitioner, kablage eller konfiguration. Kod som är beroende av chip-specifik hårdvara måste också ändras.

Bekräfta alltid att tredjepartsbibliotek stöder den valda chip- och ramversionen. Om kompatibilitet testades direkt, registrera den exakta Arduino-ESP32-versionen, ESP-IDF-versionen, kortmodellen och biblioteksversionerna som används. Lägg inte till versionsnummer om dessa versioner inte testades.

Fallstudier för verkliga projekt

Fanariotis, Orphanoudakis och Fotopoulos (2024) jämförde en ESP32 DevKit TTGO och ESP32-S3-DevKitC-1 med hjälp av fyra identiska ESP-DL-modeller. Varje test använde en processor kärna, en 3.3 V strömförsörjning och en Keysight 34465A digital multimeter.

Med samma 32 KB datacache tog den tvåstegiga ansiktsmodellen 419,556 µs på ESP32 och 131,160 µs på ESP32-S3. Deras energi värden, subtraherade av standby, var 8.558 µWh och 3.166 µWh, respektive. Katts ansiktsigenkänning krävde 146,592 µs och 3.277 µWh på ESP32, jämfört med 22,388 µs och 0.609 µWh på ESP32-S3.

Figur 7. ESP32 vs ESP32-S3 Maskininlärning Energi Jämförelse. Källa: Figur 5, Fanariotis, Orphanoudakis och Fotopoulos (2024)

Som visas i figuren, använde ESP32-S3 mindre bearbetningsenergi över alla fyra modeller när SIMD/vektor instruktioner användes. Dess genomsnittliga effekt var högre, men SIMD-instruktionerna genomförde inferens mycket snabbare. Emellertid hade korten olika PSRAM-konfigurationer, och testerna uteslöt kameror och trådlös kommunikation. Antal tester och variationsmätning rapporterades inte heller, så resultaten gäller endast de testade arbetsbelastningarna.

Vilken chip bör du välja?

Utvecklingskortsminne, exponerade stift, USB-portar och kontakter varierar. Kontrollera det exakta kortschemat innan du gör det slutliga valet.

Tekniska referenser

• Espressif Systems. ESP32 Series Datasheet, Version 5.3, juli 2026.

• Espressif Systems. ESP32-S3 Series Datasheet, Version 2.2, mars 2026.

• Espressif Systems. Arduino-ESP32 Programmeringsguide.

• Espressif Systems. ESP-IDF Programmeringsguide: ESP32 Komma igång.

• Espressif Systems. ESP-IDF Programmeringsguide: ESP32-S3 Komma igång.

• Espressif Systems, Arduino-ESP32 Stödda SoCs.

• Fanariotis, A., Orphanoudakis, T., och Fotopoulos, V. (2024). “Minska energiförbrukningen för edge-enheter som stödjer tillämpningar för ambient intelligens.” Information, 15(3), 161.

Vanliga frågor [FAQ]

1. Är ESP32-S3 snabbare än ESP32?

Espressif rapporterar ett dual-core CoreMark-poäng som är 23,1% högre för ESP32-S3 vid 240 MHz. Emellertid beror den faktiska förbättringen på arbetsbelastningen. Applikationer som är optimerade för dess SIMD/vektor instruktioner kan få mer, medan andra applikationer kan visa en mindre skillnad.

2. Stöder ESP32-S3 Bluetooth Classic?

Nej. ESP32-S3 stöder endast Bluetooth 5 Low Energy. Projekt som kräver Bluetooth Classic-profiler som SPP eller A2DP bör använda den ursprungliga ESP32 eller en annan kompatibel chip.

3. Kan 5 V sensorer anslutas direkt till ESP32 och ESP32-S3 GPIO-stift?

Inte om sensorn ger ut ett 5 V-signal. Båda enheterna använder 3.3 V logik, så en spänningsdelare eller nivåomvandlare krävs för 5 V-utgångar. Se också till att I²C pull-up-motstånd kopplas till 3.3 V, inte 5 V.

4. Kan ADC2 mäta en sensor medan Wi-Fi är aktivt?

ADC2 delar hårdvaruresurser med Wi-Fi på båda chipen. ESP32 ADC2-åtkomst kan blockeras, medan ESP32-S3 ADC2-avläsningar kan misslyckas under Wi-Fi-drift. Använd ADC1 för pålitliga mätningar från sensorer anslutna till Wi-Fi.

5. Garantiar en 12-bit ADC noggranna spänningsmätningar?

Nej. Tolv-bitars upplösning ger 4,096 utgångsnivåer, men brus, variation av referensspänning, dämpning och kretsdesign påverkar noggrannheten. Använd ADC-kalibrering, genomsnittning och ingångsfiltrering, eller en extern precisions-ADC när mätnoggrannhet är viktigt.

6. Gör tillsats av PSRAM en ESP32 eller ESP32-S3 snabbare?

PSRAM ökar minneskapaciteten men är generellt långsammare än intern SRAM. Det är användbart för kameraramar, bildskärmsbuffrar och maskininlärningsdata, medan tidskritisk kod, DMA-beskrivare och ofta åtkomlig data bör förbli i intern minne.

7. Vilken chip erbjuder starkare säkerhet för en kommersiell IoT-produkt?

Båda stöder säker boot och flash-kryptering, men ESP32-S3 lägger till funktioner såsom hårdvaruassisterade digitala signaturer, HMAC och förbättrat minnesskydd. Dessa skydd måste konfigureras korrekt; att välja S3 ensam gör inte en enhet säker.