Elegir el microcontrolador adecuado para su proyecto: una inmersión profunda en ESP32, RP2040 y STM32

Los microcontroladores se utilizan ampliamente en diversos equipos electrónicos de control, sistemas de automatización, equipos militares, equipos médicos, electrodomésticos y otros campos.Pueden manejar varias situaciones anormales durante el proceso de muestreo de datos, garantizar la precisión y confiabilidad de los datos, implementar modos de consumo de baja potencia de bajo consumo y mejorar la eficiencia laboral.Hoy, exploremos las diferencias entre los microcontroladores ESP32, RP2040 y STM32 para elegir el chip más adecuado para su proyecto.

Un microcontrolador es una microcomputadora de un solo chip que integra las partes principales de una microcomputadora en un solo chip.Se usa comúnmente para controlar y monitorear varios dispositivos y sistemas electrónicos como sistemas electrónicos automotrices, electrodomésticos y equipos médicos.Es un chip de circuito integrado compuesto de memoria, un microprocesador, un circuito lógico de control del sistema e interfaces de entrada y salida.Puede implementar varias tareas de control a través de la programación y comunicarse con dispositivos externos a través de interfaces de entrada y salida.

ESP32 es un microcontrolador de sistema de baja potencia altamente integrado (SOC) lanzado por los sistemas ESPRESSIF.Combina comunicaciones inalámbricas, procesadores de doble núcleo, características de baja potencia y ricos periféricos.Es adecuado para varias aplicaciones de Internet de las cosas.Está alimentado por un procesador de doble núcleo de 32 bits, uno para conectividad Wi-Fi y el otro para ejecutar código.ESP32 admite la conectividad Wi-Fi y Bluetooth, tiene 512 KB RAM, 448 KB ROM y 34 Pins GPIO.

RP2040 es el primer microcontrolador de Raspberry Pi.Tiene 264 kb de SRAM interno y admite hasta 16 MB de memoria flash fuera del chip.Fabricado a través de un nodo de proceso de 40 nm, combina capacidades de alto rendimiento con un uso mínimo de energía dinámica y emplea varios modos de baja potencia para garantizar una operación extendida de batería.El tamaño compacto de RP2040, la eficiencia energética y el rendimiento impresionante lo convierten en una opción adecuada para una amplia gama de aplicaciones de sistemas IoT y integradas.

STM32 Microcontroller es un microcontrolador de 32 bits fabricado por ST Microelectronics basado en el núcleo del brazo Cortex-M y se usa en campos integrados como Internet de las cosas, comunicaciones inalámbricas y control industrial.De acuerdo con diferentes escenarios y características de la aplicación, se puede dividir en diferentes series y modelos.Entre ellos, los comunes incluyen STM32F0, STM32F1, STM32F4, STM32F7 y otras series.

El ESP32 es fabricado por Espressif Systems, una compañía global de semiconductores.Fundada en 2008, se centra en el desarrollo y el diseño de productos de software y hardware en el campo AIOT, incluidos los chips de MCU de comunicación inalámbrica que son seguros y estables, tienen un rendimiento excelente y son rentables.Sus productos principales incluyen chips de la serie ESP8089, chips de la serie ESP8266, chips de la serie ESP32, módulos de la serie ESP8266 y módulos de la serie ESP32.

RP2040 es fabricado por Raspberry Pi Foundation, una fundación benéfica en el Reino Unido.Raspberry Pi es una placa de desarrollo del tamaño de una tarjeta que puede ejecutar un sistema Linux y proporciona muchos GPIOS programables para la expansión de hardware.

STM32 es fabricado por ST Microelectronics, que resultó de la fusión de Microelectrónica SGS de Italia y Thomson Semiconductor de Francia.Tiene una amplia gama de diseños de productos en viajes inteligentes, energía energética, Internet de las cosas y otros campos.Su gama de productos abarca desde diodos y transistores discretos hasta dispositivos complejos de sistema en chip, hasta soluciones de plataforma, incluidos diseños de referencia, software de aplicación, herramientas de fabricación y especificaciones.Stmicroelectronics es un proveedor importante para varios sectores industriales, que proporciona una amplia gama de servicios y productos a una amplia gama de clientes.

Su pinout es el siguiente.

- GPIO: tiene 34 puertos GPIO, que pueden conectar y controlar varios periféricos.

- Módulo WiFi y Bluetooth: módulo WiFi y Bluetooth 4.2 incorporado, capaz de comunicación inalámbrica

-Dual núcleo: la mayoría de los ESP32 son de doble núcleo, vienen con dos microprocesadores LX6 XTENSA de 32 bits.

- Seguridad: admite características de seguridad como cifrado y firmas digitales

- Baja consumo de energía: tiene múltiples modos de ahorro de energía, y el consumo de energía más bajo es de solo 5 μA.

- Alto rendimiento: tiene un procesador de doble núcleo de 240MHz, 520 kb de RAM y memoria flash de 4 MB.

- Micrypthon es compatible de forma nativa, lo que lo hace conveniente para los usuarios que no son muy buenos en el software para obtener programas de código abierto de Internet y los usan de manera flexible de acuerdo con sus necesidades sin afectarse entre sí.

- Cada PIN se puede programar de forma independiente y se puede usar para generar varios protocolos personalizados y comúnmente utilizados.

- Los pines de RP2040 se pueden configurar de manera flexible en grupos para admitir los autobuses seriales más utilizados.

- Tiene dos núcleos de corteza M0+ de brazo en el interior.

- Es fabricado por la base Raspberry Pi en una oblea de silicio TSMC de 40 nm y utiliza un diseño de paquete QFN-56SMD de 7 × 7 mm.

- Hay muchos tipos de modelos de chips y amplia cobertura.

- Tiene protección de pila incorporada, protección de la memoria, depuración y protección de rastreo y otras funciones de protección de seguridad.

- La serie STM32 de microcontroladores tiene una gran cantidad de periféricos, incluidos múltiples temporizadores, ADC, DAC, contadores, salida de PWM, interfaces de comunicación, etc.

- Tiene memoria flash incorporada de diferentes capacidades para almacenar el código y los datos del programa.

- Utiliza el núcleo Cortex-M ARM, que tiene un excelente rendimiento de procesamiento y velocidad de ejecución.

-Proporciona una variedad de modos de baja potencia, que pueden colocar el procesador y los periféricos en un estado de baja potencia para extender la duración de la batería o reducir el consumo de energía.

-Su rango de voltaje de la fuente de alimentación es 2.2V-3.6V, con una unidad de administración de potencia de conmutación incorporada (SMU) y un regulador de bajo voltaje (LDO).

- Admite la transmisión de audio Bluetooth (A2DP/AVRCP/SPP).

-Microprocesador LX6 de 32 bits de doble núcleo que se ejecuta a 160 o 240 MHz

- Admite el modo de trabajo STA/AP/STA+AP, con una tasa de transmisión máxima de 150Mbps.

- Hasta 34 pines GPIO programables para sensores de conexión, actuadores y otros periféricos

- Sus dimensiones son 23.5 x 17.5 mm.

- Interfaz USB Type-C para conectar la fuente de alimentación, el cable de datos y la programación

- Tiene 30 pines GPIO, 4 de los cuales se pueden usar como entradas analógicas.

- 264 kb en chip sram en seis bancos independientes

- núcleos de doble corteza M0+, hasta 133 MHz (predeterminado 48MHz)

- Admite múltiples protocolos de comunicación como I2C, CAN, SPI, USART, etc.

- Por lo general, tiene múltiples temporizadores y contadores y se puede usar en varias aplicaciones de tiempo y control.

- Proporciona diferentes paquetes como BGA, LQFP, TSSOP, etc.

- Tiene una variedad de pines que incluyen pines GPIO digitales, pines de entrada ADC, etc.

- Su rango de voltaje de suministro es de 3.3V o 5V.

- Sistema doméstico inteligente

- Control de drones y robots

- Recopilación y monitoreo de datos del sensor

- Seguimiento de salud y dispositivos médicos

- Dispositivos y aplicaciones IoT

- Automatización industrial y control integrado

- Inicio inteligente

- Equipo médico

- dispositivos IoT

- Audio y video incrustados

- Comunicación

- aeroespacial

- Equipo médico

- Electrónica de vehículos

- Industria automatizada

Además de lo anterior, podemos aprender que hay algunas diferencias entre ESP32, RP2040 y STM32 en términos de frecuencia de E/S, precio y reloj.

Inicialmente, con respecto a la E/S, RP2040 cuenta con un número relativamente modesto de puertos, mientras que tanto ESP32 como STM32 brindan soporte para una mayor variedad de puertos y periféricos.En segundo lugar, con respecto a los precios, RP2040 ofrece una opción más económica en comparación con ESP32 y STM32.Por último, en términos de frecuencias de reloj, ESP32 utiliza un procesador de 32 bits con una velocidad de reloj de hasta 240MHz, mientras que STM32 típicamente funciona dentro del rango de 72MHz a 180MHz.RP2040, por otro lado, utiliza un procesador de 16 bits con una velocidad de reloj que puede alcanzar hasta 133MHz.

Por lo tanto, debemos considerar de manera integral factores como el rendimiento, el precio, los escenarios de aplicación, etc., y elegir el microprocesador apropiado de acuerdo con nuestras propias necesidades.

Se utilizan cuatro IO RP2040 para funciones internas: conducir un control LED de alimentación de alimentación de modo conmutado a bordo (SMPS) y detectar los voltajes del sistema.

El RP2040 tiene un ADC SAR interno (Registro de aproximación sucesivo).El ADC utiliza un reloj independiente de 48MHz, y una muestra toma 96 ciclos de este reloj para completar (2US).Se puede usar un temporizador de estimulación para reducir la velocidad con la que se recopilan las muestras (pero cualquier conversión individual siempre requiere 96 ciclos).

Los microcontroladores STM32 juegan un papel vital en varias industrias.En la industria automotriz, se utilizan para el control del motor, los sistemas de seguridad, los sistemas de información y entretenimiento y más.En Consumer Electronics, los dispositivos de alimentación de los microcontroladores STM32, como teléfonos inteligentes, tabletas, relojes inteligentes y sistemas de automatización del hogar.

Ambos son buenos para sus características.ESP32 le ofrece una característica WiFi donde STM32 Nucleo no tiene incorporado.y Nucleo STM32 es una corteza ARM -MX basada en un buen mercado.

ESP32 puede funcionar como un sistema independiente completo o como un dispositivo de esclavo para un MCU host, reduciendo la sobrecarga de la pila de comunicación en el procesador de solicitud principal.ESP32 puede interactuar con otros sistemas para proporcionar funcionalidad Wi-Fi y Bluetooth a través de sus interfaces SPI / SDIO o I2C / UART.