Introduction
Espressif Systems produit plusieurs familles de System on Chip (SoC) dédiés à l'IoT, toutes orientées vers la connectivité sans fil et le faible coût. Les deux grandes lignées sont l'ESP8266 (Wi-Fi seul) et l'ESP32 (Wi-Fi + Bluetooth), cette dernière s'étant elle-même ramifiée en plusieurs sous-familles (S, C, H, P).
Le tableau de synthèse ci-dessous donne un aperçu rapide ; chaque famille est ensuite détaillée.
| Famille | Année | Cœur | Wi-Fi | Bluetooth | Particularité |
|---|---|---|---|---|---|
| ESP8266 | 2014 | Tensilica L106 32 bits, 1 cœur, 80 MHz | 802.11 b/g/n | non | Premier SoC Wi-Fi grand public bon marché |
| ESP32 | 2016 | Tensilica LX6 32 bits, 1 ou 2 cœurs, 240 MHz | 802.11 b/g/n | BT 4.2 + BLE | Polyvalent, cœur double |
| ESP32-S2 | 2020 | Tensilica LX7, 1 cœur | 802.11 b/g/n | non | USB OTG natif, faible consommation |
| ESP32-S3 | 2021 | Tensilica LX7, 2 cœurs, 240 MHz | 802.11 b/g/n | BT 5.0 LE | Accélérateur d'instructions vectorielles pour l'IA |
| ESP32-C3 | 2021 | RISC-V 32 bits, 1 cœur, 160 MHz | 802.11 b/g/n | BT 5.0 LE | Premier ESP en RISC-V |
| ESP32-C6 | 2023 | RISC-V, 2 cœurs (HP + LP) | Wi-Fi 6 (802.11ax), Thread, Zigbee | BT 5.0 LE | Multi-protocoles |
| ESP32-H2 | 2023 | RISC-V, 1 cœur | non | BT 5.0 LE, Thread, Zigbee | Sans Wi-Fi, dédié 802.15.4 |
| ESP32-P4 | 2024 | RISC-V, 2 cœurs HP + 1 LP, 400 MHz | non (radio externe) | non | Application processor haute performance |
ESP8266 : le pionnier
L'ESP8266 (sortie en 2014) est le SoC qui a démocratisé l'IoT Wi-Fi grand public. Pour quelques euros, il offre un cœur Tensilica Xtensa L106 32 bits à 80 MHz, une radio Wi-Fi 2,4 GHz complète (802.11 b/g/n) et une pile TCP/IP, le tout dans un boîtier QFN32 de 5 × 5 mm.
Caractéristiques marquantes :
- un seul cœur, 80 ou 160 MHz ;
- pas de Bluetooth, pas de BLE ;
- pas de flash interne : code chargé depuis une flash SPI externe (généralement 512 Kio à 4 Mio) ;
- 80 Kio de RAM utilisateur ;
- 17 GPIO théoriques (mais peu exposées sur les petits modules comme l'ESP-01).
Correction d'une idée reçue fréquente : l'ESP8266 ne dispose pas de Bluetooth, et l'ESP32 n'est pas un membre de la famille ESP8266 mais un SoC distinct, sorti plus tard. Le Bluetooth n'est apparu chez Espressif qu'avec l'ESP32 en 2016.
Modules à base d'ESP8266
Le SoC nu est rarement utilisé seul : il est généralement vendu intégré sur un petit module (PCB + flash + antenne + brochage standardisé) produit par AI-Thinker ou directement par Espressif.
| Origine | Modules les plus utilisés |
|---|---|
| AI-Thinker | ESP-01, ESP-01S, ESP-07, ESP-12E, ESP-12F, ESP-12S |
| Espressif | ESP-WROOM-02, ESP-WROOM-02D, ESP-WROOM-02U, ESP-WROOM-S2 |
Les références plus anciennes ou intermédiaires (ESP-02 à ESP-11, ESP-13, ESP-14, ESP-01M) existent mais n'ont jamais réellement percé ou ont été remplacées par les ESP-12x.
Liste complète sur Wikipédia : https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266
ESP32 : Wi-Fi et Bluetooth
L'ESP32 (sortie en 2016) marque un saut générationnel. Au-delà du Wi-Fi déjà présent sur l'ESP8266, il ajoute le Bluetooth Classic 4.2 et le Bluetooth Low Energy (BLE), monte à 240 MHz, propose une version double cœur, et multiplie les périphériques.
Caractéristiques marquantes :
- cœur Tensilica Xtensa LX6, mono ou double cœur selon les modèles ;
- Wi-Fi 2,4 GHz + Bluetooth 4.2 + BLE ;
- jusqu'à 520 Kio de SRAM ;
- nombreuses interfaces : 3 UART, 4 SPI, 2 I²C, 2 I²S, CAN, Ethernet MAC, capteur Hall, capteur tactile capacitif, ADC 12 bits sur jusqu'à 18 canaux ;
- coprocesseur ULP (Ultra Low Power) capable de tourner pendant que les cœurs principaux dorment.
Modules ESP32 (Tensilica LX6)
Tous fabriqués par Espressif, certifiés FCC/CE :
| Module | Particularité |
|---|---|
| ESP32-WROOM-32 | Le plus répandu, antenne PCB |
| ESP32-WROOM-32D | Version révisée avec puce double cœur |
| ESP32-WROOM-32U | Connecteur U.FL pour antenne externe |
| ESP32-SOLO-1 | Variante mono-cœur |
| ESP32-WROVER / WROVER-B / WROVER-I / WROVER-IB | Ajout d'une PSRAM (4 ou 8 Mio) pour les applications gourmandes en mémoire (caméra, audio) |
| ESP32-PICO-V3-ZERO | SiP très compact intégrant flash + cristal |
Plusieurs déclinaisons d'audiosystème et d'OEM existent autour de cette base (ESP32-A1S de AI-Thinker pour l'audio, NINA-W13x d'u-blox certifiés industriellement, etc.), mais ne sont que des reconditionnements du même SoC.
Liste détaillée : https://en.wikipedia.org/wiki/ESP32
ESP32-S : USB natif et IA embarquée
La série ESP32-S introduit le cœur Xtensa LX7, plus performant, et abandonne le Bluetooth sur la S2 (réintroduit sur la S3 en version BLE 5.0).
| SoC | Cœurs | Wi-Fi | BLE | Atout principal |
|---|---|---|---|---|
| ESP32-S2 | 1 × LX7 | oui | non | USB OTG natif, faible consommation |
| ESP32-S3 | 2 × LX7 | oui | BLE 5.0 | Accélération vectorielle pour TinyML / vision |
Modules courants :
- série S2 :
ESP32-S2-MINI-1[U],ESP32-S2-SOLO[-U],ESP32-S2-WROOM[-I],ESP32-S2-WROVER[-I]; - série S3 :
ESP32-S3-MINI-1[U],ESP32-S3-WROOM-1[U],ESP32-S3-WROOM-2.
Le suffixe -U désigne un connecteur d'antenne externe (U.FL), le suffixe -I une variante industrielle (plage de température étendue).
ESP32-C : passage au RISC-V
La série ESP32-C marque le passage d'Espressif à l'architecture RISC-V open source. Plus simple, moins gourmande, et facturée moins cher que les cœurs Xtensa propriétaires.
| SoC | Cœur | Wi-Fi | BLE | Autres protocoles |
|---|---|---|---|---|
| ESP32-C3 | RISC-V 32 bits, 160 MHz | 802.11 b/g/n | BLE 5.0 | — |
| ESP32-C6 | 2 × RISC-V (HP 160 MHz + LP) | Wi-Fi 6 (802.11ax) | BLE 5.0 | Thread, Zigbee (802.15.4) |
L'ESP32-C6 est particulièrement notable : c'est le premier SoC d'Espressif compatible Matter sur Thread et Wi-Fi.
Modules : ESP32-C3-MINI-1[U], ESP32-C3-WROOM-02[U], et plus récemment les ESP32-C6-WROOM-1[U].
ESP32-H : 802.15.4 sans Wi-Fi
| SoC | Cœur | Wi-Fi | BLE | Autres |
|---|---|---|---|---|
| ESP32-H2 | RISC-V 32 bits, 96 MHz | non | BLE 5.0 | Thread, Zigbee (802.15.4) |
L'ESP32-H2 est conçu pour les nœuds Matter / Thread / Zigbee qui n'ont pas besoin de Wi-Fi (capteurs basse consommation derrière un routeur). Il se couple typiquement à un ESP32-C6 ou à une box compatible Thread.
ESP32-P : processeur d'application
| SoC | Cœurs | Connectivité | Rôle |
|---|---|---|---|
| ESP32-P4 | 2 × RISC-V HP (400 MHz) + 1 LP | aucune radio interne | Application processor pour interfaces homme-machine évoluées (LCD haute résolution, caméra MIPI-CSI, audio…) |
L'ESP32-P4 sort du modèle « SoC IoT autonome » : il est destiné à être couplé à un autre ESP (typiquement un C6) qui apporte la radio. C'est la première incursion d'Espressif sur le segment des microcontrôleurs applicatifs hautes performances.
Comment choisir
Quelques règles simples pour s'y retrouver lors du choix d'un SoC :
- Projet simple, Wi-Fi seul, budget serré : ESP8266 (sur un module ESP-12F ou une WeMos D1 mini) suffit largement.
- Projet général, Wi-Fi + Bluetooth, beaucoup de GPIO : ESP32-WROOM-32 reste la valeur sûre.
- Besoin d'USB natif, de basse consommation, ou de TinyML : ESP32-S2 ou S3.
- Coût minimal et BLE moderne : ESP32-C3.
- Thread, Zigbee, Matter, Wi-Fi 6 : ESP32-C6 (avec Wi-Fi) ou ESP32-H2 (sans Wi-Fi).
- IHM riche, écran haute définition, caméra : ESP32-P4 couplé à un C6.
Pour aller plus loin
- L'ESP-01 : présentation et premiers pas
- Premier programme ESP-01
- ESP8266 : commandes AT
- Page produits Espressif : https://www.espressif.com/en/products/socs
- Wikipédia ESP8266 : https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266
- Wikipédia ESP32 : https://en.wikipedia.org/wiki/ESP32
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