【花雕学编程】Arduino动手做（247）---Goouuu ESP32-S3 N16R8

37款传感器与执行器的提法，在网络上广泛流传，其实Arduino能够兼容的传感器模块肯定是不止这37种的。鉴于本人手头积累了一些传感器和执行器模块，依照实践出真知（一定要动手做）的理念，以学习和交流为目的，这里准备逐一动手尝试系列实验，不管成功（程序走通）与否，都会记录下来——小小的进步或是搞不掂的问题，希望能够抛砖引玉。

【Arduino】168种传感器模块系列实验（资料代码+仿真编程+图形编程）
实验二百四十七：Goouuu ESP32-S3 N16R8 16M flash/8M PSRAM 双Type-C USB / W2812 RGB

1、处理器性能
核心架构：搭载了先进的Xtensa® 32位LX7双核处理器，相较于ESP32 WROOM系列，ESP32-S3在处理器架构上实现了显著升级，带来更卓越的性能表现。
时钟频率：支持高达240 MHz的时钟频率，赋予其强大的计算能力和高效的处理能力，能够轻松应对各种复杂的计算任务和实时数据处理需求。

2、存储配置
Flash：配置了16MB的Quad SPI Flash，为程序代码和数据存储提供了充足的空间，确保了设备在运行大型程序或处理大量数据时的稳定性和可靠性。
PSRAM：集成了8MB的Octal SPI PSRAM，作为外部RAM，大幅扩展了ESP32-S3的内存容量，使其能够处理更复杂的应用场景和更大的数据集，满足多样化的应用需求。
内部SRAM：内置512 KB SRAM，虽然相较于ESP32 WROOM的520 KB SRAM容量略小，但结合其向量指令集和优化的处理器架构，整体性能依然非常出色，能够高效地支持各种高速数据处理和临时存储需求。

3、无线通信
Wi-Fi：支持2.4 GHz频段的802.11 b/g/n协议，数据速率最高可达150 Mbps，同时兼容802.11b/g/n/ac标准，确保了设备在各种网络环境下的高速稳定连接和数据传输。
蓝牙：支持低功耗蓝牙（Bluetooth LE）5.0，支持多种速率（125Kbps、500Kbps、1Mbps、2Mbps）和广播扩展，能够实现低功耗、高速率的无线通信，适用于各种蓝牙应用和设备互联场景。

4、外设接口
GPIO：提供多达36个通用输入输出引脚（GPIO），支持多种外设接口，为用户提供了丰富的外设连接和控制选项，方便实现各种功能扩展和应用开发（总引脚42P）。
其他接口：包括SPI、I2C、I2S、UART、PWM、ADC、DAC等，涵盖了常见的多种接口类型，适用于各种传感器和外设的连接，满足不同应用的接口需求。
摄像头接口：支持连接摄像头模块，如OV2640和OV5640，适用于图像处理和视频流应用，使设备能够轻松实现图像采集、处理和传输等功能。

5、电源与工作条件
电源电压：工作电压范围为3.0V至3.6V，适应了常见的电源电压范围，方便设备在不同电源条件下的稳定运行。
工作温度：标准工作温度范围为-40°C至85°C，某些型号可支持更高的温度范围，确保了设备在各种环境温度下的可靠性和稳定性，适用于室内外多种应用场景。

6、应用场景
AIoT：适用于人工智能物联网（AIoT）应用，如语音识别、图像处理和智能家居等，能够为AIoT应用提供强大的计算能力和无线通信能力，实现智能化的数据处理和设备控制。
智能设备：广泛应用于智能家电、智能控制面板、智能扬声器等设备，为这些设备提供智能化的核心控制和无线连接功能，提升设备的智能化水平和用户体验。
工业控制：适用于工业自动化和控制系统，提供高可靠性和稳定性，能够满足工业环境中对设备性能和稳定性的严格要求，助力工业自动化的发展。

7、其他特性
神经网络运算能力：支持神经网络和信号处理，适用于复杂的AI应用，能够实现AI算法的高效运算和处理，为智能设备和AIoT应用提供强大的AI支持。
低功耗设计：优化的电源管理，适用于电池供电的设备，可以有效延长电池寿命，同时支持多种睡眠模式，可以根据实际需求进行灵活配置，实现低功耗运行。
开发工具与生态系统：具有完善的开发工具和生态系统，为开发者提供了丰富的开发资源和便捷的开发环境，方便开发者进行开发和调试，加速应用开发进程。

1、基本介绍
ESP32-S3-DevKitC-1 是一个 ESP32-S3 的最小核心板。
具备专用的 LDO 电源，确保无线功能的电流效率。
配备一个 WS2812-RGB LED（注意并不是通过 GPIO 直接点亮）。
按键：RST 按键用于外部复位，boot 按键用于进入 bootload 模式，还可以作为用户按键（GPIO0）。
板上有两个 TYPE-C 接口，一个用于直接连接 USB（GPIO19, GPIO20），另一个为 USB 转串口接口，配有 CH343 硬件 USB 转串口芯片。

2、支持 AI 加速
向量指令：ESP32-S3 MCU 增加了向量指令，用于加速神经网络运算和信号处理。通过 ESP-DSP 和 ESP-NN 库，可实现高性能的图像识别、语音唤醒和识别等应用。
支持库：ESP-WHO 和 ESP-Skainet 也将支持这些功能。

3、完善的安全机制
支持 AES-XTS 算法的 Flash 加密、基于 RSA 算法的安全启动、数字签章和 HMAC。
新增「世界控制器」（World Controller）模块，提供两个互不干扰的执行环境，实现可信执行环境或权限分离机制。

4、Wi-Fi 和蓝牙
Wi-Fi：集成 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n)，支持 40 MHz 频宽。
蓝牙：低功耗蓝牙子系统支持 Bluetooth 5 (LE) 和 Bluetooth Mesh，通过 Coded PHY 和广播扩展实现远距离通信，支持 2 Mbps PHY 提高传输速度和数据吞吐量。

5、丰富的接口
42 个可编程 GPIO 以及 SPI、I2S、I2C、PWM、RMT、ADC、UART、SD/MMC 主机控制器和 TWAI 控制器等常用外设接口。
14 个 GPIO 可设为 HMI 互动的电容触控输入端。
支持多种低功耗模式，适用于各种低功耗应用情景。

6、成熟的软件支持
沿用物联网开发框架 ESP-IDF，该框架已成功赋能数以亿计的物联网设备，经过严格测试和发布周期，具有清晰有效的支持策略。

7、技术规格
型号：ESP32-S3-WROOM-1-N16R8
样式：SMD 模组，40-pin
电压：3.3V
RAM：8 MB Octal PSRAM
Flash：16 MB Quad SPI Flash
天线：PCB 天线

8、CPU 和存储
处理器：Xtensa® 32位 LX7 双核处理器，主频高达 240 MHz
内存：384 KB ROM，512 KB SRAM，16 KB 实时时钟静态内存
接口：SPI、Dual SPI、Quad SPI、Octal SPI、QPI、OPI

9、数字接口
支持4个 SPI、3个 UART、2个 I2C、2个 I2S、RMT、PWM 和 LED 控制器等。

这块开发板非常适合进行 AI 应用开发，如图像识别和语音处理等。

Goouuu ESP32-S3 N16R8 是一款通用型 Wi-Fi + 低功耗蓝牙 MCU 模组，具备丰富的外设接口、强大的神经网络运算能力和信号处理能力，专为智能和 AIoT 市场设计。ESP32-S3-WROOM-1 采用 PCB 板载天线。

1、主要特点
5 V 转 3.3 V LDO：电源转换器，输入 5 V，输出 3.3 V，电流为 1A。
排针：所有可用的 GPIO 管脚（除 Flash 的 SPI 总线）均已引出至开发板的排针。
USB 转 UART 接口：Type-C USB 接口，可用作开发板的电源接口、烧录固件及通信接口，通过板载 USB 转 UART 接口与芯片通信。
启动键（Boot 键）：下载按钮。按住 Boot 键的同时按一下 Reset 键进入硬件下载模式，通过串口下载固件。启动完成后可以作为普通输入按键使用，使用的 IO 为 GPIO0。
复位键（Reset 键）：复位键。
USB 接口：ESP32-S3 USB OTG 接口，支持全速 USB 1.1 标准。ESP32-S3 USB 接口可作为开发板的电源接口、烧录固件、与芯片通信及 JTAG 调试。
USB 转 UART 桥接器：芯片为 CH343P。
红绿灯：可寻址 RGB LED，由 GPIO48 驱动，型号为 WS2812。
电源指示灯：电源指示灯，板子供电后亮起，不可通过程序控制。
发射指示灯：ESP32-S3 的串口 TXD 线上 LED，当有串口数据发出时，LED 闪烁。如果不使用串口功能，可作为 GPIO 使用，GPIO43。
接收指示灯：ESP32-S3 的串口 RXD 线上 LED，当有串口数据接收时，LED 闪烁。如果不使用串口功能，可作为 GPIO 使用，GPIO44。

注意事项
在板载 ESP32-S3-WROOM-1 模组系列（使用 8 线 SPI Flash/PSRAM）的开发板上，GPIO35、GPIO36 和 GPIO37 管脚已用于内部 ESP32-S3 芯片与 SPI Flash/PSRAM 之间的通信，外部不可使用。

开始开发应用
通电前，请确保开发板完好无损。

WiFi
支持 IEEE 802.11 b/g/n 协议
支持 2.4 GHz 频带的 20 MHz 和 40 MHz 频宽
支持 1T1R 模式，数据速率高达 150 Mbps
无线多媒体 (WMM)
帧聚合 (TX/RX A-MPDU, TX/RX A-MSDU)
立即块确认 (Immediate Block ACK)
分片与重组 (Fragmentation/defragmentation)
Beacon 自动监测（硬件 TSF）
4 个虚拟 Wi-Fi 接口
支持基础结构型网络 (Infrastructure BSS) Station 模式、SoftAP 模式与 Station + SoftAP 混杂模式
请注意，ESP32-S3 在 Station 模式下扫描时，SoftAP 频道会同时改变
天线分集
802.11 mc FTM

蓝牙
低功耗蓝牙 (Bluetooth LE)：Bluetooth 5、Bluetooth Mesh
高频率模式 (20 dBm)
支持速率 125 Kbps、500 Kbps、1 Mbps、2 Mbps
广播扩展 (Advertising Extensions)
多广播 (Multiple Advertisement Sets)
频道选择 (Channel Selection Algorithm #2)
Wi-Fi 与蓝牙共存，共用同一个天线

CPU 和存储
Xtensa® 32 位元 LX7 双核心处理器，主频高达 240 MHz
CoreMark® 得分:
单核心，主频 240 MHz: 613.86 CoreMark; 2.56 CoreMark/MHz
双核心，主频 240 MHz: 1181.60 CoreMark; 4.92 CoreMark/MHz
128 位元数据汇流排宽，支持 SIMD 指令
384 KB ROM
512 KB SRAM
16 KB 实时时钟静态内存
支持 SPI、Dual SPI、Quad SPI、Octal SPI、QPI、OPI

数字接口
4 × SPI
1 × LCD 接口 (8 位元~16 位元并行 RGB, 18080, MOTO6800)，支持 RGB565、YUV422、YUV420、YUV411 之间互相转换
1 × DVP 8 位元~16 位元相机接口
3 × UART
2 × I2C
2 × I2S
1 × RMT（发送/接收）
1 × 脉冲计数器
LED PWM 控制器，多达 8 个通道
1 × 全速 USB OTG
1 × USB Serial/JTAG 控制器
2 × MCPWM
1 × SDIO 主机接口，具有 2 个卡槽
通用 DMA 控制器 (GDMA)，5 个接收通道和 5 个发送通道
1 × TWAI® 控制器，兼容 ISO 11898-1 (CAN 规范 2.0)