ESP32 vs ESP32-S3: Specs, Performance & Which to Choose

Hvis du er forvirret over, om du skal bruge et ESP32 eller ESP32-S3 kort til dit projekt, vil denne sammenligning hjælpe dig med at beslutte. Selvom deres navne er ens, kan det at vælge det forkerte kort forårsage kompatibilitetsproblemer, ekstra udviklingsarbejde og unødvendige omkostninger. Den bedre mulighed afhænger af dine projektkrav. Denne artikel sammenligner deres praktiske forskelle, præstation, softwareunderstøttelse, offentliggjorte projekt eksempler og vigtige begrænsninger.

Katalog

Figur 1. ESP32 og ESP32-S3 udviklingskort

Hvad er ESP32 og ESP32-S3 kort?

Termerne ESP32 kort og ESP32-S3 kort refererer til udviklingskort baseret på Espressif mikrocontrollere. De er ikke enkeltkort-modeller. Producenter tilbyder forskellige versioner med varierede moduler, hukommelseskapaciteter, stik og pin-layouts.

Figur 2. ESP32 udviklingskort

Hvad er et ESP32 kort?

Et ESP32 udviklingskort er bygget omkring en original ESP32 chip eller modul, såsom ESP32-WROOM-32. Det kombinerer den trådløse mikrocontroller med støttende komponenter til strøm, programmering og forbindelse til eksterne kredsløb. Dets ind- og udgangsben er normalt eksponeret gennem stikforbindelser, hvilket gør kortet velegnet til udvikling og test af indlejrede systemer, trådløse enheder og Internet of Things projekter.

Hvad er et ESP32-S3 kort?

Figur 3. ESP32-S3 udviklingskort

Et ESP32-S3 udviklingskort er bygget omkring en ESP32-S3 chip eller modul. ESP32-S3 er en nyere mikrocontroller designet til trådløse indlejrede systemer, USB-enheder, menneske-maskine grænseflader og arbejdsopgaver, der involverer signalbehandling eller små maskinlæringsmodeller. Disse kort giver de støttende kredsløb, der er nødvendige for at tilslutte og programmere mikrocontrolleren og forbinde den til ekstern hardware. De fleste tilgængelige GPIO-ben er eksponeret gennem stikforbindelser til breadboard prototyping og udvikling af tilpassede kredsløb.

ESP32 vs ESP32-S3 specifikationer

Denne tabel sammenligner specifikationer på chipniveau. Flash, PSRAM, connectorer, eksponerede GPIO'er og strømforbrug varierer efter udviklingsplade.

Funktionsblokdiagram

Figur 4. ESP32 Funktionsblokdiagram

Figur 5. ESP32-S3 Funktionsblokdiagram

De officielle blokdiagrammer viser, hvilke funktioner der er indbygget i hver chip. Den originale ESP32 inkluderer Bluetooth Classic understøttelse, to DAC kanaler og en Ethernet MAC, men har ingen native USB controller. ESP32-S3 tilføjer USB OTG, USB Serial/JTAG, GDMA, dedikerede parallelle LCD og kamera interfaces, samt yderligere sikkerhedsblokke som HMAC, RSA digitale signatur understøttelse og tilladelseskontrol. Dens LX7 processor inkluderer også SIMD instruktioner, selvom disse ikke er mærket separat i diagrammet. S3 inkluderer dog ikke den originale ESP32’s DAC eller Ethernet MAC. Sammenlign disse hardwareblokke nøje, da manglende funktioner kan kræve eksterne komponenter eller softwareændringer.

CPU og hukommelsespræstation

Espressif rapporterer 1,079.96 CoreMark for den dual-core ESP32 og 1,329.92 for ESP32-S3, begge ved 240 MHz. ESP32-S3 scoren er derfor 23.1% højere, selvom dette ikke garanterer den samme forbedring i hver applikation.

ESP32-S3 bruger den nyere Xtensa LX7 arkitektur og inkluderer SIMD instruktioner til understøttede signalbehandlings- og maskinlæringsoperationer. Disse instruktioner giver en fordel kun når koden eller biblioteket er blevet optimeret til at bruge dem.

ESP32 indeholder 520 KB intern SRAM, mens ESP32-S3 indeholder 512 KB. Disse summer er ikke den mængde SRAM, der er tilgængelig for en applikation, da firmware, trådløse stacks, cacher og systemtjenester også bruger intern hukommelse. Nogle plader tilføjer ekstern PSRAM, som øger kapaciteten, men som generelt er langsommere end intern SRAM og måske ikke understøtter alle typer data eller operationer.

Wi-Fi og Bluetooth forskelle

Begge chips understøtter 2.4 GHz IEEE 802.11b/g/n Wi-Fi med en specificeret maksimal PHY-hastighed på 150 Mbit/s. Denne værdi garanterer ikke applikationsgennemstrømning. Faktisk hastighed og rækkevidde afhænger af antenna, pladens layout, interferens, forhindringer, protokol overhead og adgangspunkt.

Figur 6. ESP32 og ESP32-S3 Wi-Fi og Bluetooth forskelle

Den største forskel er Bluetooth-support. ESP32 understøtter Bluetooth 4.2 BR/EDR og Bluetooth Low Energy, mens ESP32-S3 kun understøtter Bluetooth 5 Low Energy. S3 tilbyder en 2 Mbit/s PHY, kodede PHY-tilstande og udvidet annoncering. Den kan dog ikke bruge Bluetooth Classic-profiler som SPP og A2DP. Projekter, der afhænger af Classic Bluetooth, skal bruge den oprindelige ESP32 eller migrere til BLE eller en anden kommunikationsmetode.

Strømforbrug og runtime-estimering

Espressif angiver typiske chip-niveau værdier på cirka 0,8 mA i let søvn og 10 µA i dyb søvn for ESP32. For ESP32-S3 antager den specificerede 240 µA let-søvn værdi, at Wi-Fi og VDD_SPI er slukket, og at GPIO'erne er i en høj-impedans-tilstand. Dens dyb-søvn strøm er cirka 8 µA, når RTC-hukommelse og RTC-periferiudstyr forbliver tændt, eller 7 µA, når kun RTC-hukommelsen forbliver tændt.

Disse søvnstrømfigurer blev målt under forskellige driftsbetingelser og er ikke en direkte sammenligning fra board til board. De ekskluderer også den komplette udviklingsboard. Spændingsregulatorer, USB-broer, strøm-LED'er, PSRAM og tilsluttede komponenter kan øge strømforbruget. Trådløs aktivitet og processorens vækningstid kan også have en meget større effekt på batteriets levetid end kun søvnstrøm.

Et simpelt estimat er:

Driftstid i timer ≈ brugbar batterikapacitet i mAh ÷ gennemsnitlig strøm i mA

Eksempel: et 2.000 mAh batteri, der forsyner et system med en målt gennemsnitlig strøm på 10 mA, giver cirka 200 timer eller 8,3 dage med ideel driftstid før regulator og batteritab.

Denne formel antager, at kapacitet og strøm måles på samme spændingssiden. Regulator tab, batteri cutoff spænding, temperatur og ældning reducerer den brugbare kapacitet. For det mest pålidelige estimat, mål den gennemsnitlige batteristrøm under det færdige systems normale søvn-, behandlings- og trådløse driftscyklus.

USB, GPIO, og perifere kompromiser

ESP32 og ESP32-S3 udviklingsboards er ikke pin-kompatible. Headerpositioner, eksponerede GPIO'er, strap-punkter, USB-forbindelser og hukommelses-reserverede pins varierer fra board til board. Tjek altid det nøjagtige boardschema, før du overfører eksisterende kabling.

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

Kilder: Espressifs officielle ESP32-DevKitC V4 guide og ESP32-S3-DevKitC-1 v1.1 guide.

Arduino og ESP-IDF kompatibilitet

Både ESP32 og ESP32-S3 er officielt understøttet af Arduino-ESP32 kernen og ESP-IDF. I Arduino IDE, vælg det rigtige board og konfigurer dets flash, PSRAM, partition og USB-indstillinger. Grundlæggende Wi-Fi, GPIO, UART, I²C og SPI kildekode kan ofte genbruges, men programmet skal kompileres separat for hver mål.

I ESP-IDF, vælg målet, før du bygger:

• ESP32: idf.py set-target esp32

• ESP32-S3: idf.py set-target esp32s3

Kildekodekompatibilitet garanterer ikke hardwarekompatibilitet. Board pin tildelinger, strap-punkter, tilgængelig hukommelse og indbyggede periferiudstyr kan variere. Et bibliotek kan kompileres for begge mål, men stadig kræve forskellige pin-definitioner, kabling eller konfiguration. Kode, der er afhængig af chip-specifik hardware, skal også ændres.

Bekræft altid, at tredjeparts biblioteker understøtter den valgte chip og rammeværksversion. Hvis kompatibiliteten blev testet direkte, skal du registrere den præcise Arduino-ESP32 version, ESP-IDF version, board model og biblioteksversioner, der blev brugt. Tilsæt ikke versionsnumre, medmindre disse versioner blev testet.

Virkelige projekt casestudier

Fanariotis, Orphanoudakis, og Fotopoulos (2024) sammenlignede en ESP32 DevKit TTGO og ESP32-S3-DevKitC-1 ved hjælp af fire identiske ESP-DL modeller. Hver test brugte en processor kerne, en 3,3 V strømforsyning og et Keysight 34465A digitalt multimeter.

Med den samme 32 KB datacache tog den totrins menneskeansigt model 419.556 µs på ESP32 og 131.160 µs på ESP32-S3. Deres standby-subtraherede energiværdier var hhv. 8.558 µWh og 3.166 µWh. Kat-ansigt detektering krævede 146.592 µs og 3.277 µWh på ESP32, sammenlignet med 22.388 µs og 0.609 µWh på ESP32-S3.

Figur 7. ESP32 vs ESP32-S3 Maskinlæring Energi Sammenligning. Kilde: Figur 5, Fanariotis, Orphanoudakis, og Fotopoulos (2024)

Som vist i figuren, brugte ESP32-S3 mindre behandlingsenergi på tværs af alle fire modeller, når der blev brugt SIMD/vektor instruktioner. Dets gennemsnitlige effekt var højere, men SIMD instruktionerne gennemførte inferens meget hurtigere. Dog havde boards forskellige PSRAM konfigurationer, og testene udelukkede kameraer og trådløs kommunikation. Forsøgstællinger og målevariation blev heller ikke rapporteret, så resultaterne gælder kun for de testede arbejdsbyrder.

Hvilken chip skal du vælge?

Udviklingsbordets hukommelse, tilgængelige pins, USB porte og stik varierer. Tjek det nøjagtige boardskema, før du træffer det endelige valg.

Tekniske Referencer

• Espressif Systems. ESP32 Serie Datablad, Version 5.3, juli 2026.

• Espressif Systems. ESP32-S3 Serie Datablad, Version 2.2, marts 2026.

• Espressif Systems. Arduino-ESP32 Programmeringsguide.

• Espressif Systems. ESP-IDF Programmeringsguide: ESP32 Kom godt i gang.

• Espressif Systems. ESP-IDF Programmeringsguide: ESP32-S3 Kom godt i gang.

• Espressif Systems, Arduino-ESP32 Understøttede SoCs.

• Fanariotis, A., Orphanoudakis, T., og Fotopoulos, V. (2024). “Reducing the Power Consumption of Edge Devices Supporting Ambient Intelligence Applications.” Information, 15(3), 161.

Ofte stillede spørgsmål [FAQ]

1. Er ESP32-S3 hurtigere end ESP32?

Espressif rapporterer en dual-core CoreMark score, der er 23,1 % højere for ESP32-S3 ved 240 MHz. Den faktiske forbedring afhænger dog af arbejdsbyrden. Applikationer, der er optimeret til dens SIMD/vektor instruktioner, kan få mere, mens andre applikationer måske viser en mindre forskel.

2. Understøtter ESP32-S3 Bluetooth Classic?

Nej. ESP32-S3 understøtter kun Bluetooth 5 Low Energy. Projekter, der kræver Bluetooth Classic profiler som SPP eller A2DP, bør bruge den originale ESP32 eller en anden kompatibel chip.

3. Kan 5 V sensorer tilsluttes direkte til ESP32 og ESP32-S3 GPIO pins?

Ikke hvis sensoren udsender et 5 V signal. Begge enheder bruger 3,3 V logik, så en spændingsdeler eller level shifter er nødvendig for 5 V outputs. Sørg også for, at I²C pull-up modstande tilsluttes til 3,3 V, ikke 5 V.

4. Kan ADC2 måle en sensor, mens Wi-Fi er aktivt?

ADC2 deler hardware ressourcer med Wi-Fi på begge chips. Akses til ESP32 ADC2 kan blokeres, mens ESP32-S3 ADC2 aflæsninger kan fejle under Wi-Fi drift. Brug ADC1 for pålidelige sensor målinger, når Wi-Fi er tilsluttet.

5. Garanterer en 12-bit ADC nøjagtige spændingsmålinger?

Nej. Tolv-bit opløsning giver 4.096 output niveauer, men støj, variations i reference-spænding, dæmpning og kredsløbsdesign påvirker nøjagtigheden. Brug ADC kalibrering, gennemsnitsdannelse og input filtrering, eller en ekstern præcisions ADC, når målingsnøjagtigheden er vigtig.

6. Gør tilføjelse af PSRAM en ESP32 eller ESP32-S3 hurtigere?

PSRAM øger hukommelseskapaciteten, men er generelt langsommere end intern SRAM. Det er nyttigt til kamera rammer, displaybuffer og maskinlæringsdata, mens tidskritisk kode, DMA-beskrivelser og ofte tilgået data skal forblive i intern hukommelse.

7. Hvilken chip giver stærkere sikkerhed for et kommercielt IoT-produkt?

Begge understøtter sikker boot og flash-kryptering, men ESP32-S3 tilføjer funktioner som hardware-assisterede digitale signaturer, HMAC og forbedret hukommelsesbeskyttelse. Disse beskyttelser skal konfigureres korrekt; valg af S3 alene gør ikke en enhed sikker.