5.3.3. ESP-12F模块数据手册#
5.3.3.1. 一、概述#
ESP-12F WiFi 模块是一款低功耗高性价比的嵌入式无线网络控制模块。可满足智能电网、楼宇自动化、安防、智能家居、远程医疗等物联网应用的需求。
该模块核心处理器 ESP8266 在较小尺寸封装中集成了业界领先的 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频⽀持 80 MHz 和 160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板载天线。
该模块支持标准的 IEEE802.11 b/g/n 协议，完整的 TCP/IP 协议栈。用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器。
图-1 对比图（立体图）
5.3.3.2. 二、主要特性#
5.3.3.2.1. 2.1 系统架构#
5.3.3.2.2. 2.2 硬件参数#
• 工作电压：3.3V （3.0 ~ 3.6V）
• 工作环境温度：-40 - 85°C
• CPU Tensilica L106
o RAM 50KB（可用）
o Flash 32Mbit
• 系统
o 802.11 b/g/n
o 频率范围 2.4 GHz ~ 2.5 GHz（2400 MHz ~ 2483.5 MHz）
o 内置 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频支持 80 MHz 和 160
MHz，支持 RTOS
o WIFI @2.4 GHz，支持 WPA/WPA2 安全模式
o 支持 UART、I2C、GPIO、PWM、SDIO、SPI、ADC、PWM、IR
o 内置 10 bit 高精度 ADC
o 支持 TCP、UDP、HTTP、FTP
o 内置 TR 开关、 balun、 LNA、功率放大器和匹配网络
o 内置 PLL、稳压器和电源管理组件 802.11b 模式下+ 20 dBm 的输出功率
o 平均工作电流 80mA，深度睡眠保持电流为 20uA，关断电流小于 5uA
o 可以兼作应用处理器 SDIO 2.0、 SPI、 UART
o 2ms 之内唤醒、连接并传递数据包
o 待机状态消耗功率小于 1.0mW (DTIM3)
o 支持本地串口烧录、云端升级、主机下载烧录
o 支持 Station / SoftAP / SoftAP + Station 无线网络模式
o 模组尺寸 24mm 16mm 3mm
5.3.3.3. 三、引脚描述#
图-3 管脚图（正视图）
图-4 模块尺寸（侧视图）
表-1 引脚定义及描述
引脚 名称 |
描述 |
|
|---|---|---|
1 |
RST |
复位模组 |
2 |
ADC |
ADC 转换结果，输入电压范围：0 - 1V，取值范围：0 - 1024 |
3 |
EN |
芯片使能端 高电平：有效，模块正常工作；低电平：芯片关闭，电流很小； |
4 |
IO16 |
GPIO16；接到 RST 管脚时可做 deep sleep 的唤醒 |
5 |
IO14 |
GPIO14；HSPI_CLK |
6 |
IO12 |
GPIO12；HSPI_MISO |
7 |
IO13 |
GPIO13； HSPI_MOSI；UART0_CTS |
8 |
VCC |
3.3V 供电（VDD） 注意：外部供电电源的最大输出电流建议在 500mA 以上； |
9 |
CS0 |
片选 |
10 |
MISO |
从机输出主机注入 |
11 |
IO9 |
GPIO9 |
12 |
IO10 |
GPIO10 |
13 |
MOSI |
主机输出从机输入 |
14 |
SCLK |
时钟 |
15 |
GND |
接地 |
16 |
IO15 |
GPIO15；MTDO；HSPICS；UART0_RTS |
17 |
IO2 |
GPIO2；UART1_TXD |
18 |
IO0 |
GPIO0 |
19 |
IO4 |
GPIO4 |
20 |
IO5 |
GPIO5 |
21 |
RXD |
UART0_RXD； GPIO3 |
22 |
TXD |
UART0_TXD；GPIO1 |
5.3.3.4. 四、功能描述#
5.3.3.4.1. 4.1 MCU#
ESP8266EX 内置 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频支持 80MHz 和 160MHz，支持 RTOS。目前 WiFi 协议栈只用了 20%的处理能力，其余可以用来做应用开发。MCU 可通过以下接口和芯片其他部分协同工作：
• 连接存储控制器、也可以用来访问外界 Flash 的编码 RAM/ROM 接口（iBus）；
• 连接存储控制器的数据 RAM 接口（dBus）;
• 访问控制器的 AHB 接口；
5.3.3.4.2. 4.2 存储#
5.3.3.4.2.1. 4.2.1 内置 SRAM 与 ROM#
基于 Demo SDK 的使用 SRAM 情况，用户可用剩余 SRAM 空间为：
• RAM < 50 kB（Station 模式下，连上路由后，Heap + Data 区大致可有 50kB 左右）。
• 目前 ESP8266EX 片上没有可编程 ROM，用户程序存放在 SPI Flash 中。
5.3.3.4.2.2. 4.2.2 SPI Flash#
• ESP8266EX 芯片支持使用 SPI 接口的外置 FLASH，理论最大支持 16MB 的 SPI Flash。
• ESP-12F 模块配置了 32Mbit 的 SPI Flash，可满足一般客户的使用需求。
5.3.3.4.3. 4.3 接口定义及描述#
表-2 接口定义及描述
接口 |
引脚 |
描述 |
|---|---|---|
SPI 接口 |
IO12(MISO),IO13(MOSI), IO14(CLK),IO15(CS) |
可以作为主机读写 SPI 从设备，也可以作为从机与外部单片机通信。在 overlap 模式下，可以与 Flash 共用 SPI 引脚，通过不同的 CS 进行切换 |
PWM 接口 |
IO12(R),IO15(G),IO13(B) |
官方 demo 中提供 4 路 PWM (用户可扩展 8 路)，可用来控制彩灯，蜂鸣器，继电器及电机等 |
IR 接口 |
IO14(IR_T), IO5(IR_R) |
IR Remote Control 接口由软件实现，接口使用 NEC 编码及调制解调，采用 38KHz 的调制载波。 |
ADC 接口 |
TOUT |
可用于检测 VDD3P3 (Pin3,Pin4) 电源电压和 TOUT (Pin6)的输入电压 (二者不可同时使用)。可用于传感器等应用 |
I2C 接口 |
IO14(SCL), IO2(SDA) |
可外接传感器及显示屏等 |
UART 接口 |
UART0: TXD(U0TXD),RXD(U0RXD),IO15(RTS),IO13(CTS) |
可外接 UART 接口的设备 下载：U0TXD+U0RXD 或者 GPIO2+U0RXD 通信(UART0):U0TXD,U0RXD,MTDO(U0RTS),MTCK(U0CTS) Debug：UART1_TXD(GPIO2)可作为 debug 信息的打印 |
UART1: IO2(TXD) |
UART0 在 ESP8266-12S 上电默认会输出一些打印信息。对此敏感的应用，可以使用 UART 的内部引脚交换功能，在初始化的时候，将 U0TXD,U0RXD 分别与 U0RTS;U0CTS 交换。硬件上将 MTDOMTCK 连接到对应的外部 MCU 的串口进口通信 |
|
I2S 接口 |
I2S 输入： IO12 (I2SI_DATA); IO13 (I2SI_BCK ); IO14 (I2SI_WS); |
主要用于音频采集、 处理和传输 |
I2S 输出: IO15 (I2SO_BCK ); IO3 (I2SO_DATA); IO2 (I2SO_WS );5.3.3.5. 五、电气特性#
5.3.3.5.1. 5.1 功耗#
Deep Sleep |
20uA |
|---|---|
Off |
0.5uA |
正常工作（平均） |
80mA |
传送 801.11b，CCK 11Mbps，Pout=+17 dBm |
170mA |
传送 801.11g，OFDM 54Mbps，Pout=+15 dBm |
140mA |
传送 801.11n，MCS7，Pout=+13 dBm |
120mA |
接收 801.11b，包长 1024 字节，-80 dBm |
50mA |
接收 801.11g，包长 1024 字节，-70 dBm |
56mA |
接收 801.11n，包长 1024 字节，-65 dBm |
56mA |
注①： Modem-Sleep ⽤于需要 CPU⼀直 处于⼯作状态 如 PWM 或 I2S 应⽤等。在保持 WiFi 连接时，如
果没有数据传输，可根据 802.11 标准 (如 U-APSD)，关闭 WiFi Modem 电路来省电。例如，在 DTIM3 时，每 sleep 300mS，醒来 3mS 接收 AP 的 Beacon 包等，则整体平均电流约 15mA。
注②： Light-Sleep ⽤于 CPU 可暂停的应⽤，如 WiFi 开关。在保持 WiFi 连接时，如果没有数据传输，可根据 802.11 标准 (如 U-APSD)，关闭 WiFi Modem 电路并 暂停 CPU 来省电。例如，在 DTIM3 时，每 sleep
300 ms，醒来 3ms 接收 AP 的 Beacon 包等，则整体平均电流约 0.9 mA。
注③： Deep-Sleep 不需⼀直保持 WiFi 连接，很长时间才发送⼀次数据包的应⽤，如每 100 秒测量⼀次温度的传感器。例如，每 300 s 醒来后需 0.3s - 1s 连上 AP 发送数据,则整体平均电流可远⼩于 1 mA。
以上功耗数据是基于 3.3V 的电源、25°的环境温度下，并使用内部稳压器测得：
• 所有发射数据是基于 90% 的占空比，在持续发射的模式下测得。
• 所有测量数据是基于没有 SAW 滤波器的情况，在天线接口处测试。
5.3.3.5.2. 5.2 RF 特性#
表-4 射频参数
描述 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
单位 |
|---|---|---|---|---|
输入频率 |
2400 |
/ |
2483.5 |
MHz |
输入阻抗值 |
/ |
50 |
/ |
ohm |
输入反射值 |
/ |
/ |
-10 |
dB |
PA 输出功率为 72.2 Mbps |
15.5 |
16.5 |
17.5 |
dBm |
11b 模式下 PA 输出功率 |
19.5 |
20.5 |
21.5 |
dBm |
接收灵敏度 |
||||
CCK，1Mbps |
/ |
-98 |
/ |
dBm |
CCK，11Mbps |
/ |
-91 |
/ |
dBm |
6Mbps（1/2 BPSK） |
/ |
-93 |
/ |
dBm |
54Mbps（3/4 64-QAM） |
/ |
-75 |
/ |
dBm |
HT20，MCS7（65Mbps，72.2Mbps） |
/ |
-72 |
/ |
dBm |
领频抑制 |
||||
OFDM，6Mbps |
/ |
37 |
/ |
dB |
OFDM，54Mbps |
/ |
21 |
/ |
dB |
HT20，MCS0 |
/ |
37 |
/ |
dB |
HT20，MCS7 |
/ |
20 |
/ |
dB |
5.3.3.5.3. 5.3 数字端口特征#
表-5 数字端口特征
端口 |
典型值 |
最小值 |
最大值 |
单位 |
|
|---|---|---|---|---|---|
输入逻辑电平低 |
VIL |
-0.3 |
0.25 VDD |
V |
|
输入逻辑电平高 |
VIH |
0.75 VDD |
VDD + 0.3 |
V |
|
输出逻辑电平低 |
VOL |
N |
0.1 VDD |
V |
|
输出逻辑电平高 |
VOH |
0.8 VDD |
N |
V |
|
5.4 最大额定值 |
表-6 最大额定值 |
||||
额定值 |
条件 |
值 |
单位 |
||
存储温度 |
/ |
-40 to 125 |
°C |
||
最大焊接温度 |
/ |
260 |
°C |
||
供电电压 |
IPC/JEDEC J-STD-020 |
+3.0 to +3.6 |
V |
5.3.3.5.4. 5.5 倾斜升温#
表-7 倾斜升温
接口 |
描述 |
|---|---|
倾斜升温速率（Ts Max. 至 TL） |
最大值 3°C/秒 |
预热最小温度值（Ts Min.）典型温度值（Ts Typ.）最大温度值（Ts Max.）时间（Ts ） |
150°C 175°C 200°C 60 ~ 180 秒 |
倾斜升温速率（TL至Tp） |
最大值 3°C/秒 |
以上持续时间：温度（TL）/ 时间（TL） |
270°C / 60 ~ 150 秒 |
温度峰值（Tp） |
最高温度值 260 °C，持续 10 秒 |
目标温度峰值（Tp 目标值） |
260°C + 0 / -5°C |
在持续峰值（Tp）5°C 以内持续的时间 |
20 ~ 40 秒 |
倾斜降温速率（TsMax.至 TL） |
最大值 6°C / 秒 |
从 25°C 调制温度峰值所需时间（t） |
最长 8 分钟 |
5.3.3.6. 六、原理图#
图-5 ESP-12F 原理图
5.3.3.7. 七、最小系统#
图-6 ESP-12F 最小系统图
说明
模块 IO 最大输出电流为 12 mA；
模块电源典型值为 3.3 V DC；
模块低电平复位有效；
模块固件在线升级需要在满足 3）的条件下，IO0 拉低，并复位模块；固件升级完成后，IO0 释放，
并复位模块；
模块的 RXD 接 MCU 的 TXD，模块的 TXD 接 MCU 的 RXD；
5.3.3.8. 八、推荐 PCB 设计#
ESP-12F模组可以焊接到 PCB 板上。为了使终端产品获得最佳的射频性能，请注意根据本指南合理设计模组及天线在底板上的摆放位置。
建议将模组沿 PCB 板边放置，天线在板框外或者沿板边放置且下方挖空，参考方案 1 及方案 2；将
PCB 天线放在底板上也是允许的，只要天线下方不铺铜即可，参考方案 3。
方案 1：天线在板框外
方案 2：天线沿板边放置且下方挖空
方案 3：天线沿板边放置且下方均不铺铜
5.3.3.9. 九、外围走线建议#
ESP-12F 集成了高速 GPIO 和外设接口，这可能会产生严重的开关噪声。如果一些应用对于功耗和
EMI 特性要求较高，建议在数字 I/O 线上串联 10 ~ 100 欧姆的电阻。这样可以在开关电源时抑制过冲，并使信号变得平稳。串联电阻也能在一定程度上防止静电释放（ESD）。
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