ESP32-S3Series データシートの日本語訳について

はじめに

　ESP32-S3Series の機能を調べるために、日本語訳のデータシートを探したものの、見つからなかったのでGoogle翻訳の力を借りて日本語訳を作りました。正確な内容を把握する場合は、原本をご確認ください。

製品概要

　ESP32-S3は、2.4 GHz Wi-FiとBluetooth® Low Energy（Bluetooth LE）を統合した低消費電力のMCUベースのシステムオンチップ（SoC）です。高性能なデュアルコアマイクロプロセッサ（Xtensa® 32ビットLX7）、低消費電力コプロセッサ、Wi-Fiベースバンド、Bluetooth LEベースバンド、RFモジュール、および多数の周辺機器で構成されています。SoCの機能ブロック図は以下に示されています。

主な機能

主な機能をクリックで開く

Wi-Fi

• IEEE 802.11b/g/n準拠
• 2.4 GHz帯で20 MHz、40 MHzの帯域幅をサポート
• 1T1Rモードで最大150 Mbpsのデータレートをサポート
• Wi-Fiマルチメディア（WMM）
• TX/RX A-MPDU、TX/RX A-MSDU
• 即時ブロックACK
• フラグメンテーションとデフラグメンテーション
• 自動ビーコン監視（ハードウェアTSF）
• 4つの仮想Wi-Fiインターフェース
• ステーション、SoftAP、またはステーション+SoftAPモードでのインフラストラクチャBSSの同時サポート
  　ESP32-S3がステーションモードでスキャンすると、SoftAPチャネルはステーションチャネルと共に変更されます
• アンテナダイバーシティ
• 802.11mc FTM

Bluetooth

• Bluetooth LE: Bluetooth 5、Bluetoothメッシュ
• 高出力モード（20 dBm）
• 速度: 125 Kbps、500 Kbps、1 Mbps、2 Mbps
• 広告拡張
• 複数の広告セット
• チャネル選択アルゴリズム#2
• Wi-FiとBluetoothの内部共存メカニズムにより、同じアンテナを共有

CPUとメモリ

• Xtensa®デュアルコア32ビットLX7マイクロプロセッサ、最大240 MHz
• CoreMark®スコア:
  1コアで240 MHz: 613.86 CoreMark; 2.56 CoreMark/MHz
  2コアで240 MHz: 1181.60 CoreMark; 4.92 CoreMark/MHz
• 128ビットデータバスとSIMDコマンド
• 384 KB ROM
• 512 KB SRAM
• 16 KB SRAM in RTC
• SPI、デュアルSPI、クアッドSPI、オクタルSPI、QPIおよびOPIインターフェースにより、複数のフラッシュおよび外部RAMに接続可能
• キャッシュをサポートするフラッシュコントローラ
• フラッシュインサーキットプログラミング（ICP）をサポート

高度な周辺インターフェース

• 45個のプログラム可能なGPIO

• デジタルインターフェース:
  4×SPI
  1×LCDインターフェース（8ビット〜16ビット並列RGB、I8080およびMOTO6800）、RGB565、YUV422、YUV420およびYUV411の変換をサポート
  1×DVP 8ビット〜16ビットカメラインターフェース
  3×UART
  2×I2C
  2×I2S
  1×RMT（TX/RX）
  1×パルスカウンタ
  LED PWMコントローラ、最大8チャンネル
  1×フルスピードUSB OTG
  1×USBシリアル/JTAGコントローラ
  2×MCPWM
  1×SD/MMCホストコントローラ（2スロット）
  一般DMAコントローラ（GDMA）、5つの送信チャネルと5つの受信チャネル
  1×TWAI®コントローラ、ISO 11898-1（CAN仕様2.0）に準拠
  ULP-RISC-Vコプロセッサ
  ULP-FSMコプロセッサ

• アナログインターフェース:
  2×12ビットSAR ADC、最大20チャンネル
  1×温度センサー
  14×タッチセンシングIO

• タイマー:
  4×54ビット汎用タイマー
  1×52ビットシステムタイマー
  3×ウォッチドッグタイマー

• 低消費電力管理:
  5つの電力モードを持つ電力管理ユニット
  超低消費電力（ULP）コプロセッサ

セキュリティ

• セキュアブート
• フラッシュ暗号化
• 4-Kbit OTP、ユーザー用に最大1792ビット
• 暗号化ハードウェアアクセラレーション:
  AES-128/256（FIPS PUB 197）
  ハッシュ（FIPS PUB 180-4）
  RSA
  乱数生成器（RNG）
  HMAC
  デジタル署名

アプリケーション

低消費電力のESP32-S3は、以下の分野のIoTデバイスに最適です

• スマートホーム
• 産業オートメーション
• ヘルスケア
• コンシューマエレクトロニクス
• スマート農業
• POSマシン
• サービスロボット
• オーディオデバイス
• 一般的な低消費電力IoTセンサーハブ
• 一般的な低消費電力IoTデータロガー
• ビデオストリーミング用カメラ
• USBデバイス
• 音声認識
• 画像認識
• Wi-Fi + Bluetoothネットワーキングカード
• タッチおよび近接センシング

目次

目次をクリックで開く

製品概要

• 特徴
• アプリケーション

1 ESP32-S3シリーズ比較

• 1.1 命名法
• 1.2 比較

2 ピン

• 2.1 ピンレイアウト
• 2.2 ピン概要
• 2.3 IOピン
  2.3.1 IO MUXおよびGPIOピン機能
  2.3.2 RTCおよびアナログピン機能
  2.3.3 GPIOおよびRTC_GPIOの制限
• 2.4 アナログピン
• 2.5 電源供給
  2.5.1 電源ピン
  2.5.2 電力スキーム
  2.5.3 チップの電源投入およびリセット
• 2.6 ストラッピングピン
  2.6.1 チップブートモード制御
  2.6.2 VDD_SPI電圧制御
  2.6.3 ROMメッセージ印刷制御
  2.6.4 JTAG信号源制御
• 2.7 チップとフラッシュ/PSRAM間のピンマッピング

3 機能説明

• 3.1 CPUとメモリ
  3.1.1 CPU
  3.1.2 内部メモリ
  3.1.3 外部フラッシュとRAM
  3.1.4 アドレスマッピング構造
  3.1.5 キャッシュ
  3.1.6 eFuseコントローラ
  3.1.7 プロセッサ命令拡張

• 3.2 RTCおよび低消費電力管理
  3.2.1 電力管理ユニット（PMU）
  3.2.2 超低消費電力コプロセッサ

• 3.3 アナログ周辺機器
  3.3.1 アナログ-デジタルコンバータ（ADC）
  3.3.2 温度センサー
  3.3.3 タッチセンサー

• 3.4 システムコンポーネント
  3.4.1 リセットとクロック
  3.4.2 割り込みマトリックス
  3.4.3 許可制御
  3.4.4 システムレジスタ
  3.4.5 GDMAコントローラ
  3.4.6 CPUクロック
  3.4.7 RTCクロック
  3.4.8 クロックグリッチ検出

• 3.5 デジタル周辺機器
  3.5.1 IO MUXおよびGPIOマトリックス
  3.5.2 シリアルペリフェラルインターフェース（SPI）
  3.5.3 LCDインターフェース
  3.5.4 カメラインターフェース
  3.5.5 UARTコントローラ
  3.5.6 I2Cインターフェース
  3.5.7 I2Sインターフェース
  3.5.8 リモートコントロールペリフェラル
  3.5.9 パルスカウントコントローラ
  3.5.10 LED PWMコントローラ
  3.5.11 USB 2.0 OTGフルスピードインターフェース
  3.5.12 USBシリアル/JTAGコントローラ
  3.5.13 モーター制御PWM（MCPWM）
  3.5.14 SD/MMCホストコントローラ
  3.5.15 TWAI®コントローラ

• 3.6 無線およびWi-Fi
  3.6.1 2.4GHz受信機
  3.6.2 2.4GHz送信機
  3.6.3 クロックジェネレータ
  3.6.4 Wi-Fi無線およびベースバンド
  3.6.5 Wi-Fi MAC
  3.6.6 ネットワーキング機能

• 3.7 Bluetooth LE
  3.7.1 Bluetooth LE無線およびPHY
  3.7.2 Bluetooth LEリンクレイヤーコントローラ

• 3.8 タイマーおよびウォッチドッグ
  3.8.1 汎用タイマー
  3.8.2 システムタイマー
  3.8.3 ウォッチドッグタイマー
  3.8.4 XTAL32Kウォッチドッグタイマー

• 3.9 暗号化/セキュリティコンポーネント
  3.9.1 外部メモリの暗号化と復号化
  3.9.2 セキュアブート
  3.9.3 HMACアクセラレータ
  3.9.4 デジタル署名
  3.9.5 ワールドコントローラ
  3.9.6 SHAアクセラレータ
  3.9.7 AESアクセラレータ
  3.9.8 RSAアクセラレータ
  3.9.9 乱数生成器

• 3.10 周辺ピンの構成

4 電気的特性

• 4.1 絶対最大定格
• 4.2 推奨電源特性
• 4.3 VDD_SPI出力特性
• 4.4 DC特性（3.3V、25°C）
• 4.5 ADC特性
• 4.6 消費電流
  4.6.1 アクティブモードでのRF消費電流
  4.6.2 他のモードでの消費電流
• 4.7 信頼性
• 4.8 Wi-Fi無線
  4.8.1 Wi-Fi RF送信機（TX）仕様
  4.8.2 Wi-Fi RF受信機（RX）仕様
• 4.9 Bluetooth LE無線
  4.9.1 Bluetooth LE RF送信機（TX）仕様
  4.9.2 Bluetooth LE RF受信機（RX）仕様

5 パッケージング

6 関連文書およびリソース

付録A – ESP32-S3統合ピン概要

改訂履歴

1 ESP32-S3シリーズ比較

1.1 命名法

1.2 比較

1. 詳細については、セクション5「パッケージング」を参照してください
2. デフォルトでは、チップ上のSPIフラッシュは最大クロック周波数80 MHzで動作し、自動サスペンド機能をサポートしていません。120 MHzの高いフラッシュクロック周波数が必要な場合や、フラッシュ自動サスペンド機能が必要な場合は、お問い合わせください。
3. パッケージ内フラッシュは以下をサポートします。
   • 100,000回以上のプログラム/消去サイクル
   • 20年以上のデータ保持時間
4. 周囲温度は、Espressifチップのすぐ外側の環境の推奨温度範囲を指定します。Octal SPI PSRAM（ESP32-S3R8、ESP32-S3R8V、およびESP32-S3R16V）を搭載したチップの場合、PSRAMECC機能が有効になっていると、最大周囲温度は85°Cに上昇しますが、PSRAMの使用可能サイズは1/16に減少します。
5. VDD_SPIの詳細については、セクション2.5「電源供給」を参照してください。
6. SPIモードの詳細については、セクション2.7「チップとフラッシュ/PSRAM間のピンマッピング」を参照してください。

2 ピン

2.1 ピンレイアウト

2.2 ピン概要

　ESP32-S3チップは、外部との通信を必要とする複数の周辺機器を統合しています。チップのパッケージサイズを適度に小さく保つために、利用可能なピンの数は制限されています。そのため、すべての入出力信号をルーティングする唯一の方法はピンマルチプレクシングです。ピンマルチプレクシングは、ソフトウェアプログラム可能なレジスタを介して制御されます（ESP32-S3技術リファレンスマニュアル「IO MUXおよびGPIOマトリックス」の章を参照）。

　総じて、ESP32-S3チップには以下の種類のピンがあります。

• IOピン：以下の事前定義された機能セットから選択できます。
  　各IOピンには事前定義されたIO MUX およびGPIO機能があります（Table2-3 IO MUX およびGPIOピン機能を参照）。
  　一部のIOピンには事前定義されたRTC機能があります（Table2-4 RTC およびアナログピン機能を参照）。
  一部のIOピンには事前定義されたアナログ機能があります（Table2-4 RTC およびアナログピン機能を参照）。
  　事前定義された機能とは、各IOピンが特定のオンチップコンポーネントに直接接続されるセットを持つことを意味します。実行時に、ユーザーはメモリマップドレジスタを介して、特定のピンに特定のコンポーネントを接続するように構成できます（ESP32-S3 技術リファレンスマニュアル > IO MUX およびGPIOピンの章を参照）。
• アナログピン：専用のアナログ機能を持つピンです。（Table2-5 アナログピンを参照）
• 電源ピン：チップコンポーネントおよび非電源ピンに電力を供給します（Table2-6 電源ピンを参照）。

Table2-1 ピン概要の注記をクリックで展開

1. 詳細については、以下の各セクションを参照してください。あるいは、付録A – ESP32-S3統合ピン概要を参照してください。
2. 太字は、デフォルトのブートモードでピンが持つデフォルト機能セットを示します。セクション2.6.1 チップブートモード制御を参照してください。
3. VDD_SPI によって電力供給されるピンに関しては、内部電力レールからVDD_SPIに電力が供給されます。詳細はセクション2.5.2 電力スキームを参照してください。
4. VDD3P3_CPU / VDD_SPI によって電力供給されるピンに関しては、ピンの電力供給（VDD3P3_CPU またはVDD_SPI）は eFuse ビット EFUSE_PIN_POWER_SELECTION（ESP32-S3 技術リファレンスマニュアル > eFuseコントローラの章を参照）によって決定され、IO_MUX_PAD_POWER_CTRL ビット（ESP32-S3 技術リファレンスマニュアル 「IO MUX および GPIO ピン」の章を参照）を介して構成できます。
5. ESP32-S3R8V チップの場合、VDD_SPI 電圧が1.8V に設定されているため、ピン SPICLK_N およびSPICLK_P（GPIO47 および GPIO48）の動作電圧も1.8V となり、他の GPIO とは異なります。
6. すべてのピンのデフォルト駆動力は20mAです。
7. ピン設定列には、リセット時およびリセット後の事前定義された設定が以下の略語で示されています。
   　・ IE– 入力有効
   　・ WPU– 内部弱プルアップ抵抗有効
   　・ WPD – 内部弱プルダウン抵抗有効
   　・ USB_PU – USBプルアップ抵抗有効

　デフォルトでは、USB機能はUSBピン（すなわち、GPIO19およびGPIO20）に対して有効になっており、ピンのプルアップはUSBプルアップによって決定されます。USBプルアップはUSB_SERIAL_JTAG_DP/DM_PULLUPによって制御され、プルアップ抵抗値はUSB_SERIAL_JTAG_PULLUP_VALUEによって制御されます。詳細はESP32-S3技術リファレンスマニュアル > USBシリアル/JTAGコントローラの章を参照してください。
　USB機能が無効になっている場合、USBピンは通常のGPIOとして使用され、ピンの内部弱プルアップおよびプルダウン抵抗はデフォルトで無効になります（IO_MUX_FUN_WPU/WPDによって構成可能）。詳細はESP32-S3技術リファレンスマニュアル「IO MUXおよびGPIOピン」の章を参照してください。

1. EFUSE_DIS_PAD_JTAG の値に依存します
   　・ 0 – WPUが有効
   　・ 1 – ピンがフローティング

　一部のピンは、電源投入時にグリッチが発生します。詳細はTable2-2を参照してください。

2.3 IOピン

2.3.1 IO MUXおよびGPIOピン機能

　ESP32-S3のピンは、Table2-3 IO MUXおよびGPIOピン機能に記載されているそれぞれのIO MUX機能セットから任意の機能（F0-F4）を割り当てることができます。
　各IO MUX機能セットには、汎用入出力（GPIO0、GPIO1など）の機能があります。ピンにGPIO機能が割り当てられると、このピンの信号はGPIOマトリックスを介してルーティングされ、プログラムによる信号マッピングのための内部信号ルーティング回路が組み込まれています。これにより、ピンはほぼすべてのIO MUX機能にアクセスできます。しかし、プログラムによるマッピングの柔軟性には、ルーティングされた信号の速度と遅延に影響を与える可能性があるというコストが伴います。

Table2-3 IO MUXおよびGPIOピン機能の注記をクリックで展開

1. 太字はデフォルトのブートモードでのデフォルトピン機能を示します。セクション2.6.1 チップブートモード制御を参照してください。

2. ハイライトされたセルについては、セクション2.3.3 GPIOおよびRTC_GPIOの制限を参照してください。

3. 各IO MUX機能（Fn、n = 0 ~ 4）はタイプに関連付けられています。タイプの説明は以下の通りです。

   • I – 入力。O – 出力。T – 高インピーダンス。
   • I1 – 入力；ピンがFn以外の機能に割り当てられている場合、Fnの入力信号は常に1です。
   • I0 – 入力；ピンがFn以外の機能に割り当てられている場合、Fnの入力信号は常に0です。
   • 機能名
     CLK_OUT… デバッグ用のクロック出力。
     GPIO… GPIOマトリックスを介してルーティングされた信号を持つ汎用入出力。GPIOマトリックスの詳細については、ESP32-S3技術リファレンスマニュアル > IO MUXおよびGPIOマトリックスの章を参照してください。
     SPICLK_N_DIFF
     SPICLK_P_DIFF
     SUBSPICLK_N_DIFF
     SUBSPICLK_P_DIFF
     U…RTS
     U…CTS
     U…RXD
     U…TXD
     シリアルペリフェラルインターフェースの差動クロック（SPIバス用の負/正）。
     シリアルペリフェラルインターフェースの差動クロック（SUBSPIバス用の負/正）。
     UART0/1ハードウェアフロー制御信号。
     UART0/1受信/送信信号。

4. 機能のグループ（表のマークを参照）
   a. デバッグ用のJTAGインターフェース。
   b. デバッグ用のUARTインターフェース。
   c. SPIバスを介してパッケージ内またはパッケージ外のフラッシュ/PSRAMに接続するためのSPI0/1インターフェース。1ライン、2ライン、4ラインのSPIモードをサポートします。さらに、5dと組み合わせて使用する場合、8ラインSPIモードで下位4ビットデータラインインターフェースおよびCLK、CS0、CS1インターフェースとして動作できます。セクション2.7 チップとフラッシュ/PSRAM間のピンマッピングも参照してください。
   d. SPI0/1インターフェース信号線。5cと組み合わせて使用する場合、8ラインSPIモードで上位4ビットデータラインインターフェースおよびDQSインターフェースとして動作できます。
   e. 高速SPI接続用のメインSPI2インターフェース。1ライン、2ライン、4ラインのSPIモードをサポートします。 f. SUBSPIバスを介してパッケージ内またはパッケージ外のフラッシュ/PSRAMに接続するためのSPI0/1インターフェース（SPIバスとは異なる電圧のための別のバス）。高速SPI2インターフェースは利用できません。 g. SUBSPIバスを介して接続するためのSPI0/1インターフェース - SPI0/1が8ラインSPI接続を使用しない場合に使用できる信号線の代替グループ。 h. （推奨されない）メインSPI2が利用できない場合の代替SPI2インターフェース。その性能はGPIOマトリックスを介したSPI2と同等なので、代わりにGPIOマトリックスを使用してください。セクション3.5.2 シリアルペリフェラルインターフェース（SPI）を参照してください。
   i. （推奨されない）8ラインSPI接続用の代替SPI2インターフェース信号線。

2.3.2 RTCおよびアナログピン機能

　RTCおよびアナログピン機能、およびそれらの背後にあるハードウェアは、同じ電源ピンによって供給されるため、これらのピン機能はある程度関連しており、一緒にカバーされます。

Table2-4 RTCおよびアナログピン機能の注記をクリックで展開

1. 太字はデフォルトのブートモードでのデフォルトピン機能を示します。セクション2.6.1 チップブートモード制御を参照してください。
2. ハイライトされたセルについては、セクション2.3.3 GPIOおよびRTC_GPIOの制限を参照してください。
3. 機能名：
   RTC_GPIO… : ULPコプロセッサに接続されたRTC汎用入出力。
   sar_i2c_… : RTC I2C周辺インターフェース。
   TOUCH… : 静電容量式タッチセンシングのためのアナログ機能。
   XTAL_32K_P 及び XTAL_32K_N… : 32 kHz外部クロック入力/出力はESP32-S3のオシレータに接続されています。P/Nは差動クロックの正/負を意味します。
   ADC1_CH… または ADC2_CH… : ADC1またはADC2のアナログ-デジタル変換チャネル。
   USB_D および USB_D+ : USB OTGおよびUSBシリアル/JTAG機能。USB信号はD+およびD-のペアで送信される差動信号です。

2.3.3 GPIOおよびRTC_GPIOの制限

　ESP32-S3のすべてのIOピンにはGPIO機能があり、一部にはRTC_GPIOピン機能もあります。しかし、IOピンは多重化されており、他の重要なピン機能も持っています。汎用入出力用に特定のピンを選択する際には、これを考慮する必要があります。

　Table2-3 IO MUXおよびGPIOピン機能および Table2-4 RTCおよびアナログピン機能では、一部のピン機能がハイライトされています。ハイライトされていないGPIOまたはRTC_GPIOピンは、最初に使用することをお勧めします。さらにピンが必要な場合は、重要なピン機能との競合を避けるために、ハイライトされたGPIOまたはRTC_GPIOを慎重に選択する必要があります。

　ハイライトされたIOピンには以下の重要なピン機能があります

• GPIOrgb(255,0,0) – パッケージ内フラッシュ/PSRAMとの通信に割り当てられており、他の用途には推奨されません。詳細はセクション2.7 チップとフラッシュ/PSRAM間のピンマッピングを参照してください。

• GPIOrgb(255,125,0) – 制限はありませんが、チップが8ラインSPIモードを使用してフラッシュ/PSRAMに接続されている場合を除きます。詳細はセクション2.7 チップとフラッシュ/PSRAM間のピンマッピングを参照してください。

• GPIOrgb(205,205,50) – 以下の重要な機能のいずれかを持っています。

  • ストラッピングピン – 起動時に特定の論理レベルである必要があります。セクション2.6 ストラッピングピンを参照してください。
  • USB_D+/- – デフォルトでは、USBシリアル/JTAGコントローラに接続されています。GPIOとして機能させるには、これらのピンをIO_MUX_MCU_SELビットを介して再構成する必要があります（詳細はESP32-S3技術リファレンスマニュアル > IO MUXおよびGPIOマトリックスの章を参照してください）。
  • JTAGインターフェース – デバッグによく使用されます。Table2-3 IO MUXおよびGPIOピン機能、注記5aを参照してください。これらのピンを解放するには、USBシリアル/JTAGコントローラのUSB_D+/-ピン機能を使用できます。セクション2.6.4 JTAG信号源制御も参照してください。
  • UARTインターフェース – デバッグによく使用されます。Table2-3 IO MUXおよびGPIOピン機能、注記5bを参照してください。
  • ADC2 – 制限はありませんが、Wi-Fi接続が進行中の場合を除きます。ADC2_CH… アナログ機能（Table2-4 RTCおよびアナログピン機能を参照）は、Wi-Fiと同時に使用することはできません。

　付録A – ESP32-S3統合ピン概要も参照してください。

2.4 アナログピン

2.5 電源供給

2.5.1 電源ピン チップ

　電源ピンチップは、Table2-6「電源ピン」に記載されている電源ピンを介して電力が供給されます。

1. セクション2.5.2「電源スキーム」と併せて参照してください。
2. 推奨および最大電圧と電流については、セクション4.1「絶対最大定格」とセクション4.2「推奨電源供給特性」を参照してください。
3. VDD_SPIを入力または出力として構成するには、ESP32-S3技術リファレンスマニュアル「低電力管理」章を参照してください。
4. 出力電圧を構成するには、セクション2.6.2「VDD_SPI電圧制御」とセクション4.3「VDD_SPI出力特性」を参照してください。
5. RTCIOピンは、Figure2-2「ESP32-S3電源スキーム」に示されているように、VDD3P3_RTCによって供給されるピンです。また、Table2-1「ピン概要 > 電源供給ピンの列」も参照してください。

2.5.2 電源スキーム

　電源スキームが、Figure2-2「ESP32-S3電源スキーム」に示されています。 チップ上のコンポーネントは、電圧レギュレータを介して電力が供給されます。

2.5.3 チップの起動とリセット

　電力がチップに供給されると、電源レールが安定するまでに短時間が必要です。その後、チップをアクティブにするために、起動およびリセットに使用されるピンであるCHIP_PUが高く引き上げられます。CHIP_PUおよび起動とリセットのタイミングに関する情報は、Figure2-3 および Table2-8 を参照してください。

2.6 ストラッピングピン

　各起動またはリセット時に、チップには初期設定パラメータが必要です。これには、どのブートモードでチップをロードするか、フラッシュメモリの電圧などが含まれます。これらのパラメータはストラッピングピンを介して渡されます。リセット後、ストラッピングピンは通常のIOピンとして動作します。 チップリセット時に特定のストラッピングピンで制御されるパラメータは以下の通りです。

• チップブートモード：GPIO0およびGPIO46
• VDD_SPI電圧：GPIO45
• ROMメッセージの印刷：GPIO46
• JTAG信号源：GPIO3

　GPIO0、GPIO45、およびGPIO46は、チップリセット時にチップの内部弱プルアップ/プルダウン抵抗に接続されています。これらの抵抗はストラッピングピンのデフォルトビット値を決定します。また、これらの抵抗は、ストラッピングピンが外部の高インピーダンス回路に接続されている場合のビット値も決定します。

　ビット値を変更するには、ストラッピングピンを外部のプルダウン/プルアップ抵抗に接続する必要があります。ESP32-S3がホストMCUによってデバイスとして使用される場合、ストラッピングピンの電圧レベルはホストMCUによっても制御できます。

　すべてのストラッピングピンにはラッチがあります。システムリセット時に、ラッチはそれぞれのストラッピングピンのビット値をサンプリングし、チップが電源オフまたはシャットダウンされるまでそれらを保持します。ラッチの状態は他の方法では変更できません。これにより、ストラッピングピンの値はチップの動作中ずっと利用可能であり、リセット後は通常のIOピンとして使用できます。

　ストラッピングピンのタイミング要件に関しては、セットアップ時間やホールド時間などのパラメータがあります。詳細については、Table2-10 および Figure2-4 を参照してください。

2.6.1

　GPIO0およびGPIO46は、リセット解除後のブートモードを制御します。Table2-11「チップブートモード制御」を参照してください。

1.ジョイントダウンロードブートモードは、以下のダウンロード方法をサポートします。

• USBダウンロードブート：
  • USB-シリアル-JTAGダウンロードブート
  • USB-OTGダウンロードブート
• UARTダウンロードブート

　SPIブートモードでは、ROMブートローダーがSPIフラッシュからプログラムを読み込み、システムを起動します。
　ジョイントダウンロードブートモードでは、ユーザーはUART0またはUSBインターフェースを使用してフラッシュにバイナリファイルをダウンロードできます。
　また、SRAMにバイナリファイルをダウンロードしてSRAMから実行することも可能です。 SPIブートモードとジョイントダウンロードブートモードに加えて、ESP32-S3はSPIダウンロードブートモードもサポートしています。 詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアル「チップブート制御」の章を参照してください。

2.6.2 VDD_SPI電圧制御

　SP32-S3シリーズのチップに必要なVDD_SPI電圧は、表1-1の比較に記載されています。 EFUSE_VDD_SPI_FORCEの値に応じて、電圧は2つの方法で制御できます。

1. eFuse: EFUSE_VDD_SPI_TIEH
2. セクション2.5.2「電源スキーム」を参照

2.6.3 ROMメッセージ印刷制御

　3.3 V ブートプロセス中にROMコードによるメッセージは以下に印刷されます。

• （デフォルト）UARTおよびUSBシリアル/JTAGコントローラー。
• USBシリアル/JTAGコントローラー。
• UART
  　VDD3P3_RTC via RSPI UARTまたはUSBシリアル/JTAGコントローラーへのROMメッセージ印刷は、レジスタとeFuseを設定することでそれぞれ無効にできます。詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアル「チップブート制御」の章を参照してください。

2.6.4 JTAG信号源制御

　ストラップピンGPIO3は、初期ブートプロセス中にJTAG信号のソースを制御するために使用できます。このピンには内部プル抵抗がなく、ストラップ値は高インピーダンス状態にならない外部回路によって制御される必要があります。

　Table2-13に示すように、GPIO3はEFUSE_DIS_PAD_JTAG、EFUSE_DIS_USB_JTAG、およびEFUSE_STRAP_JTAG_SELと組み合わせて使用されます。

　a. eFuse 1: EFUSE_DIS_PAD_JTAG
　b. eFuse 2: EFUSE_DIS_USB_JTAG
　c. eFuse 3: EFUSE_STRAP_JTAG_SEL

2.7 チップとフラッシュ/PSRAM間のピンマッピング

　Table2-14には、すべてのSPIモードにおけるチップとフラッシュ/PSRAM間のピンマッピングが記載されています。 パッケージ内フラッシュ/PSRAMを搭載したチップのバリアント（Table1-1の比較を参照）については、使用するSPIモードに応じてパッケージ内フラッシュ/PSRAMとの通信に割り当てられたピンを特定できます。 パッケージ外フラッシュ/PSRAMについては、これらが推奨されるピンマッピングです。 SPIコントローラーに関する詳細については、セクション3.5.2「シリアルペリフェラルインターフェース（SPI）」も参照してください。

フラッシュ/PSRAMに接続されているピンを他の目的で使用することは推奨されません。

1. CS0 は、パッケージ内フラッシュ用です。
2. CS1 は、パッケージ内PSRAM用です。

3 機能説明

　この章では、ESP32-S3の機能モジュールについて説明します。

3.1 CPUとメモリ

3.1.1 CPU

　ESP32-S3は、以下の特徴を持つ低消費電力のXtensa®デュアルコア32ビットLX7マイクロプロセッサを搭載しています。

• 最大240 MHzのクロック周波数をサポートする5段パイプライン
• 高いコード密度を提供する16ビット/24ビット命令セット
• 高い計算性能を提供する32ビットカスタマイズ命令セットと128ビットデータバス
• 単精度浮動小数点ユニット（FPU）をサポート
• 32ビット乗算器と32ビット除算器
• バッファなしのGPIO命令
• 6レベルの32個の割り込み
• 64個の物理汎用レジスタを持つウィンドウABI
• 最大16 KBのトレースメモリを持つTRAXコンプレッサを使用したトレース機能
• デバッグ用のJTAG

　Xtensa®命令セットアーキテクチャに関する情報は、Xtensa®命令セットアーキテクチャ（ISA）概要を参照してください。

3.1.2 内部メモリ

　ESP32-S3の内部メモリには以下が含まれます。

• 384 KBのROM：ブートおよびコア機能用
• 512 KBのオンチップSRAM：データおよび命令用、最大240 MHzの設定可能な周波数で動作
• RTCFASTメモリ：8 KBのSRAMで、メインCPU（LX7デュアルコアプロセッサ）による読み取り/書き込み/命令フェッチをサポート。Deep-sleepモードでデータを保持可能
• RTCSLOWメモリ：8 KBのSRAMで、メインCPU（LX7デュアルコアプロセッサ）またはコプロセッサによる読み取り/書き込み/命令フェッチをサポート。Deep-sleepモードでデータを保持可能
• 4KbitのeFuse：1792ビットは暗号化キーやデバイスIDなどのユーザーデータ用に予約
• パッケージ内フラッシュおよびPSRAM：詳細はTable1-1比較を参照

3.1.3 外部フラッシュおよびRAM

　ESP32-S3は、複数の外部フラッシュおよびRAMへの接続を可能にするSPI、デュアルSPI、クアッドSPI、オクタルSPI、QPI、およびOPIインターフェースをサポートします。

　外部フラッシュおよびRAMは、CPU命令メモリ空間および読み取り専用データメモリ空間にマッピングできます。外部RAMは、CPUデータメモリ空間にもマッピングできます。

　ESP32-S3は、最大1 GBの外部フラッシュおよびRAMをサポートし、XTS-AESに基づくハードウェア暗号化/復号化を使用して、フラッシュおよび外部RAM内のユーザープログラムおよびデータを保護します。

　高速キャッシュを通じて、ESP32-S3は以下を同時にサポートできます。

• 32 MBの命令空間に個別の64 KBブロックとしてマッピングされた外部フラッシュまたはRAM
• 32 MBのデータ空間に個別の64 KBブロックとしてマッピングされた外部RAM。8ビット、16ビット、32ビット、および128ビットの読み取りおよび書き込みがサポートされます。外部フラッシュも32 MBのデータ空間に個別の64 KBブロックとしてマッピングできますが、8ビット、16ビット、32ビット、および128ビットの読み取りのみがサポートされます。

ESP32-S3が初期化された後、ファームウェアは外部RAMまたはフラッシュのCPUアドレス空間へのマッピングをカスタマイズできます。

3.1.4 アドレスマッピング構造

　ESP32-S3のアドレスマッピング構造は以下の通りです

灰色にハッチングされたメモリ空間は、ユーザーには利用できません

3.1.5 キャッシュ

　ESP32-S3には、2つのCPUコアで共有される命令キャッシュとデータキャッシュがあります。各キャッシュは複数のバンクに分割でき、以下の特徴を持っています。

• 命令キャッシュ：16 KB（1バンク）または32 KB（2バンク） データキャッシュ：32 KB（1バンク）または64 KB（2バンク）
• 命令キャッシュ：4ウェイまたは8ウェイセットアソシアティブ データキャッシュ：4ウェイセットアソシアティブ
• 命令キャッシュとデータキャッシュのブロックサイズは16バイトまたは32バイト
• プリロード機能
• ロック機能
• クリティカルワードファーストとアーリースタート

3.1.6 eFuseコントローラー

　ESP32-S3には、パラメータを格納するための4-KbitのeFuseが含まれており、eFuseコントローラーによって書き込みおよび読み取りが行われます。eFuseコントローラーには以下の特徴があります。

• 合計4Kbitsで、1792ビットは暗号化キーやデバイスIDなどのユーザーデータ用に予約
• 一度だけプログラム可能なストレージ
• 設定可能な書き込み保護
• 設定可能な読み取り保護
• データの破損を防ぐためのさまざまなハードウェアエンコーディングスキーム

　詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアルの「eFuseコントローラー」章を参照してください。

3.1.7 プロセッサ命令拡張

　ESP32-S3には、特定のAIおよびDSP（デジタル信号処理）アルゴリズムの動作効率を向上させるための一連の新しい拡張命令セットが含まれています。プロセッサ命令拡張（PIE）には以下の特徴があります。

• 128ビットの新しい汎用レジスタ
• 128ビットのベクトル操作（例：複素数乗算、加算、減算、乗算、シフト、比較など）
• データ処理命令とロード/ストア操作命令の組み合わせ
• 非整列128ビットベクトルデータ
• 飽和演算

3.2 RTCと低消費電力管理

3.2.1 電源管理ユニット（PMU）

　ESP32-S3には高度な電源管理ユニット（PMU）が搭載されています。これは、チップの異なる電源ドメインを柔軟に構成して、チップの性能、消費電力、およびウェイクアップ遅延の最適なバランスを実現できます。
　統合された超低消費電力（ULP）コプロセッサにより、ESP32-S3 はほとんどの電源ドメインをオフにした状態でディープスリープモードで動作し、非常に低い消費電力を実現します。
　PMU の構成は複雑な手順です。典型的なシナリオの電源管理を簡素化するために、以下の事前定義された電源モードがあります。これらは異なる電源ドメインの組み合わせを電源オンにします。

• アクティブモード：CPU、RF回路、およびすべての周辺機器がオンになります。チップはデータを処理し、受信、送信、およびリスニングができます。
• モデムスリープモード：CPUはオンですが、クロック周波数を下げることができます。無線接続は、必要に応じてRF回路が定期的にオンになるように構成できます。
• ライトスリープモード：CPUは停止し、オプションで電源をオンにできます。RTC周辺機器およびULPコプロセッサは、タイマーによって定期的にウェイクアップできます。チップは、MAC、RTCタイマー、または外部割り込みなどのすべてのウェイクアップメカニズムを介してウェイクアップできます。無線接続はアクティブなままにできます。一部のデジタル周辺機器グループはオプションで電源をオフにできます。
• ディープスリープモード：RTCのみが電源オンになります。無線接続データはRTCメモリに保存されます。

　異なる電源モードでの消費電力については、セクション4.6「消費電流」を参照してください。 Figure3-2「コンポーネントと電源ドメイン」および以下のTable3-1は、電源ドメインおよび電源サブドメイン間のチップコンポーネントの分布を示しています。

1. 設定可能です。詳細はESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアルを参照してください。
2. 無線デジタル回路がオンの場合、内部操作によって必要に応じてRF回路が定期的にオンになり、無線接続がアクティブな状態を維持します。

3.2.2 超低消費電力コプロセッサ

　ULPコプロセッサは、スリープモードでCPUの簡略化された低消費電力の代替として設計されています。また、通常の動作モードでCPUの機能を補完するためにも使用できます。ULPコプロセッサとRTCメモリはディープスリープモード中も電源がオンのままです。したがって、開発者はULPコプロセッサ用のプログラムをRTCスローメモリに保存し、ディープスリープモードでRTC GPIO、RTC周辺機器、RTCタイマー、および内部センサーにアクセスできます。
　ESP32-S3には、RISC-V命令セットアーキテクチャに基づくULPコプロセッサ（ULP-RISC-V）と有限状態機械（ULP-FSM）の2つのULPコプロセッサがあります。コプロセッサのクロックは内部高速RCオシレータです。

　ULP-RISC-Vの特徴

• RV32IMC命令セットをサポート
• 32個の32ビット汎用レジスタ
• 32ビット乗算器と除算器
• 割り込みをサポート
• CPU、専用タイマー、またはRTC GPIOによって起動

　ULP-FSMの特徴

• 算術、ジャンプ、およびプログラム制御命令を含む一般的な命令をサポート
• オンボードセンサー測定命令をサポート
• CPU、専用タイマー、またはRTC GPIOによって起動

　これらの2つのコプロセッサは同時に動作できないことに注意してください。

3.3 アナログ周辺機器

3.3.1 アナログ-デジタルコンバータ（ADC）

　ESP32-S3は、2つの12ビットSAR ADCを統合し、20チャンネル（アナログ対応ピン）での測定をサポートします。省電力目的のために、ESP32-S3のULPコプロセッサもスリープモードで電圧を測定するために使用できます。しきい値設定やその他の方法を使用して、スリープモードからCPUをウェイクアップできます。

3.3.2 温度センサー

　温度センサーは、温度に応じて変化する電圧を生成します。この電圧は内部でADCを介してデジタル値に変換されます。
　温度センサーの範囲は-20°Cから110°Cです。主にチップ内部の温度変化を検知するために設計されています。温度値は、マイクロコントローラのクロック周波数やI/O負荷などの要因に依存します。一般的に、チップの内部温度は周囲温度よりも高くなります。

3.3.3 タッチセンサー

　ESP32-S3には14の静電容量検知GPIOがあり、指や他の物体がGPIOに触れたり近づいたりすることで誘発される変化を検出します。設計の低ノイズ特性と回路の高感度により、比較的小さなパッドを使用できます。パッドの配列も使用できるため、より大きな領域や複数のポイントを検出できます。防水設計とデジタルフィルタリング機能により、タッチ検知性能をさらに向上させることができます。

　ESP32-S3のタッチセンサーは現在、伝導性耐性（CS）テストに合格していないため、適用シナリオが限られています。

3.4 システムコンポーネント

3.4.1 リセットとクロック

　ESP32-S3は、CPUリセット、コアリセット、システムリセット、およびチップリセットの4つのリセットレベルを提供します。

• 4つのリセットレベルをサポート
  • CPUリセット：CPUxコアのみをリセットします。CPUxはここではCPU0またはCPU1です。このリセットが解除されると、プログラムはCPUxリセットベクタから実行されます。各CPUコアには独自のリセットロジックがあります。CPUリセットがCPU0からの場合、センシティブレジスタもリセットされます。
  • コアリセット：RTCを除くデジタルシステム全体をリセットします。これには、CPU0、CPU1、周辺機器、Wi-Fi、Bluetooth® LE（BLE）、およびデジタルGPIOが含まれます。
  • システムリセット：RTCを含むデジタルシステム全体をリセットします。
  • チップリセット：チップ全体をリセットします。
• ソフトウェアリセットとハードウェアリセットをサポート
  • ソフトウェアリセットは、CPUxが対応するレジスタを設定することでトリガーされます。
  • ハードウェアリセットは、回路によって直接トリガーされます。

　詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアルの「リセットとクロック」章を参照してください。

3.4.2 割り込みマトリックス

　ESP32-S3に組み込まれた割り込みマトリックスは、周辺機器の割り込みソースを2つのCPUの周辺機器割り込みに独立して割り当て、割り込み信号が生成されるとCPU0またはCPU1にタイムリーに通知して割り込みを処理します。割り込みマトリックスには以下の特徴があります。

• 入力として99の周辺機器割り込みソース
• 出力としてCPU0に26の周辺機器割り込み、CPU1に26の周辺機器割り込みを生成。残りの6つのCPU0割り込みと6つのCPU1割り込みは内部割り込みです。
• CPUのマスク不可能な割り込み（NMI）ソースを無効にする
• 周辺機器割り込みソースの現在の割り込みステータスを照会

　詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアルの「割り込みマトリックス」章を参照してください。

3.4.3 許可制御

　ESP32-S3では、許可制御モジュールを使用して、スレーブ（内部メモリ、周辺機器、外部フラッシュおよびRAMを含む）へのアクセスを制御します。ホストは適切な許可を持っている場合にのみスレーブにアクセスできます。このようにして、データと命令は不正な読み取りや書き込みから保護されます。ESP32-S3のCPUは、セキュアワールドと非セキュアワールドの両方で動作でき、それぞれ独立した許可制御が採用されています。許可制御モジュールは、ホストがどのワールドで動作しているかを識別し、その後通常の操作を続行します。

許可制御モジュールには以下の特徴があります。

• 内部メモリへのアクセスを管理
  • CPU
  • CPUトレースモジュール
  • GDMA
• 外部フラッシュおよびRAMへのアクセスを管理
  • MMU
  • SPI1
  • GDMA
  • キャッシュを介したCPU
• 周辺機器へのアクセスを管理し、各周辺機器に対する独立した許可制御をサポート
  • 非整列アクセスの監視
  • カスタマイズされたアドレス範囲のアクセス制御
• 許可ロックレジスタを統合
  　すべての許可レジスタは許可ロックレジスタでロックできます。一度ロックされると、許可レジスタとロックレジスタは、CPUがリセットされない限り変更できません。
• 許可モニター割り込みを統合
  　不正アクセスが発生した場合、許可モニター割り込みがトリガーされ、CPUに通知されて割り込みを処理します。

3.4.4 システムレジスタ

　ESP32-S3のシステムレジスタは、以下の周辺ブロックおよびコアモジュールを制御するために使用できます。

• システムとメモリ
• クロック
• ソフトウェア割り込み
• 低消費電力管理
• 周辺クロックゲーティングとリセット
• CPU制御

　詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアルの「システムレジスタ」章を参照してください。

3.4.5 GDMAコントローラー

　ESP32-S3には、送信用に5つの独立したチャネル、受信用に5つの独立したチャネルを持つ汎用DMAコントローラー（GDMA）が搭載されています。これらの10チャネルはDMA機能を持つ周辺機器によって共有され、動的優先度をサポートします。
　DMAコントローラーはリンクリストを使用してデータ転送を制御します。これにより、周辺機器からメモリへのデータ転送やメモリ間のデータ転送が高速で行えます。すべてのチャネルは内部および外部RAMにアクセスできます。
　ESP32-S3のDMA機能を持つ10の周辺機器は、SPI2、SPI3、UHCI0、I2S0、I2S1、LCD/CAM、AES、SHA、ADC、およびRMTです。

　詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアルの「GDMAコントローラー」章を参照してください。

3.4.6 CPUクロック

　CPUクロックには3つの可能なソースがあります。

• 外部メインクリスタルクロック
• 内部高速RCオシレータ（通常約17.5 MHz、調整可能）
• PLLクロック

　アプリケーションは上記の3つのクロックからクロックソースを選択できます。選択されたクロックソースは、アプリケーションに応じて、直接または分周後にCPUクロックを駆動します。CPUがリセットされると、デフォルトのクロックソースは外部メインクリスタルクロックを2分周したものになります。

　ESP32-S3は外部メインクリスタルクロックなしで動作できません。

　クロックに関する詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアルの「リセットとクロック」章を参照してください。

3.4.7 RTCクロック

　RTCスロークロックは、RTCカウンタ、RTCウォッチドッグ、および低消費電力コントローラーに使用されます。これには3つの可能なソースがあります。

• 外部低速（32 kHz）クリスタルクロック
• 内部低速RCオシレータ（通常約136 kHz、調整可能）
• 内部高速RCオシレータ分周クロック（内部高速RCオシレータを256分周したもの）

　RTCファストクロックは、RTC周辺機器およびセンサーコントローラーに使用されます。これには2つの可能なソースがあります。

• 外部メインクリスタルクロックを2分周したもの
• 内部高速RCオシレータ（通常約17.5 MHz、調整可能）

3.4.8 クロックグリッチ検出

　ESP32-S3 のクロックグリッチ検出モジュールは、XTAL_CLK からの入力クロック信号を監視します。幅が 3ns 未満のグリッチを検出すると、XTAL_CLK からの入力クロック信号がブロックされます。

　詳細については、ESP32-S3 テクニカルリファレンスマニュアルの「クロックグリッチ検出」章を参照してください。

3.5 デジタル周辺機器

3.5.1 IO MUXとGPIOマトリックス

GPIOマトリックスの特徴

• 周辺入力/出力信号とGPIOピン間の完全なスイッチングマトリックス
• 175のデジタル周辺入力信号は、任意のGPIOピンの入力から供給可能
• 任意のGPIOピンの出力は、184のデジタル周辺出力信号のいずれかから供給可能
• APBクロックバスに基づく周辺入力の信号同期をサポート
• 入力信号フィルタを提供
• シグマデルタ変調出力をサポート
• GPIOのシンプルな入力および出力をサポート

IO MUXの特徴
　各GPIOピンに対して1つの構成レジスタIO_MUX_GPIOn_REGを提供。ピンは以下のように構成可能

• GPIOマトリックスによってルーティングされたGPIO機能を実行
• GPIOマトリックスをバイパスして直接接続を実行

　高速デジタル信号（SPI、JTAG、UART）の一部を GPIOマトリックスをバイパスして接続し、高周波デジタル性能を向上。この場合、IO MUX はこれらのピンを直接周辺機器に接続するために使用されます。

RTC IO MUXの特徴

• 22のRTC GPIOピンの低消費電力機能を制御
• 22のRTC GPIOピンのアナログ機能を制御
• 22のRTC 入力/出力信号を RTC システムにリダイレクト

　詳細については、ESP32-S3 テクニカルリファレンスマニュアルの「IO MUXとGPIOマトリックス」章を参照してください。

3.5.2 シリアルペリフェラルインターフェース（SPI）

　ESP32-S3には以下のSPIインターフェースがあります。

• SPI0：ESP32-S3のGDMAコントローラーとキャッシュがパッケージ内またはパッケージ外のフラッシュ/PSRAMにアクセスするために使用
• SPI1：CPUがパッケージ内またはパッケージ外のフラッシュ/PSRAMにアクセスするために使用
• SPI2：GDMAコントローラーによって割り当てられたDMAチャネルにアクセスする汎用SPIコントローラー
• SPI3：GDMAコントローラーによって割り当てられたDMAチャネルにアクセスする汎用SPIコントローラー

SPI0およびSPI1の特徴

• シングルSPI、デュアルSPI、クアッドSPI、オクタルSPI、QPI、およびOPIモードをサポート
• 8ラインSPIモードはシングルデータレート（SDR）およびダブルデータレート（DDR）をサポート
• 8ラインSPI SDR/DDRモードの最大120 MHzの設定可能なクロック周波数
• データ伝送はバイト単位で行われます

SPI2の特徴

• マスターまたはスレーブとして動作をサポート
• GDMAコントローラーによって割り当てられたDMAチャネルに接続
• シングルSPI、デュアルSPI、クアッドSPI、オクタルSPI、QPI、およびOPIモードをサポート
• 設定可能なクロック極性（CPOL）および位相（CPHA）
• 設定可能なクロック周波数
• データ伝送はバイト単位で行われます
• 読み取りおよび書き込みデータビット順序を設定可能：最上位ビット（MSB）から、または最下位ビット（LSB）から
• マスターとして
  • 最大80 MHzのクロック周波数で2ライン全二重通信をサポート
  • 全二重8ラインSPIモードはシングルデータレート（SDR）のみをサポート
  • 最大80 MHzのクロック周波数で1、2、4、8ラインの半二重通信をサポート
  • 半二重8ラインSPIモードはシングルデータレート（最大80 MHz）およびダブルデータレート（最大40 MHz）をサポート
  • 6つの独立したSPIスレーブに接続するための6つのSPI_CSピンを提供
  • 設定可能なCSセットアップ時間およびホールド時間
• スレーブとして
  • 最大60 MHzのクロック周波数で2ライン全二重通信をサポート
  • 最大60 MHzのクロック周波数で1、2、4ラインの半二重通信をサポート
  • 全二重および半二重8ラインSPIモードはシングルデータレート（SDR）のみをサポート

SPI3の特徴

• マスターまたはスレーブとして動作をサポート

• GDMAコントローラーによって割り当てられたDMAチャネルに接続

• シングルSPI、デュアルSPI、クアッドSPI、およびQPIモードをサポート

• 設定可能なクロック極性（CPOL）および位相（CPHA）

• 設定可能なクロック周波数

• データ伝送はバイト単位で行われます

• 読み取りおよび書き込みデータビット順序を設定可能：最上位ビット（MSB）から、または最下位ビット（LSB）から

• マスターとして

  • 最大80 MHzのクロック周波数で2ライン全二重通信をサポート
  • 最大80 MHzのクロック周波数で1、2、4ラインの半二重通信をサポート
  • 3つの独立したSPIスレーブに接続するための3つのSPI_CSピンを提供
  • 設定可能なCSセットアップ時間およびホールド時間

• スレーブとして

  • 最大60 MHzのクロック周波数で2ライン全二重通信をサポート
  • 最大60 MHzのクロック周波数で1、2、4ラインの半二重通信をサポート

　詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアル「SPIコントローラー」の章を参照してください。

3.5.3 LCDインターフェース

　ESP32-S3は、8ビットから16ビットのパラレルRGB、I8080、およびMOTO6800インターフェースをサポートしています。これらのインターフェースは40 MHz以下で動作し、RGB565、YUV422、YUV420、およびYUV411の間で変換をサポートします。

3.5.4 カメラインターフェース

　ESP32-S3は、最大40 MHzのクロック周波数で動作する8ビットから16ビットのDVPイメージセンサーをサポートしています。カメラインターフェースは、RGB565、YUV422、YUV420、およびYUV411の間で変換をサポートします。

3.5.5 UARTコントローラー

　ESP32-S3には、UART0、UART1、およびUART2の3つのUART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）コントローラーがあり、IrDAおよび非同期通信（RS232およびRS485）を最大5 Mbpsの速度でサポートします。

各UARTコントローラーには以下の機能があります。

• 3つのクロックソース
• プログラム可能なボーレート
• 1024 x 8ビットのRAM（TX FIFOおよびRX FIFO共有）
• フルデュプレックス非同期通信
• 入力信号の自動ボーレート検出
• 5ビットから8ビットのデータビット
• 1、1.5、2、または3ビットのストップビット
• パリティビット
• 特殊文字AT_CMD検出
• RS485プロトコル
• IrDAプロトコル
• GDMAを使用した高速データ通信
• ウェイクアップソースとしてのUART
• ソフトウェアおよびハードウェアフロー制御

　詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアル)「UARTコントローラー」の章を参照してください。

3.5.6 I2Cインターフェース

　ESP32-S3には、ユーザーの設定に応じてI2Cマスターモードまたはスレーブモードで使用される2つのI2Cバスインターフェースがあります。
　I2Cインターフェースは以下をサポートします。

• 標準モード（100 kbit/s）
• 高速モード（400 kbit/s）
• 最大800 kbit/s（SCLおよびSDAプルアップ強度に制約あり）
• 7ビットおよび10ビットアドレッシングモード
• ダブルアドレッシングモード（スレーブアドレッシングおよびスレーブレジスタアドレッシング）

　詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアル)「I2Cインターフェース」の章を参照してください。

3.5.7 I2Sインターフェース

　ESP32-S3には、2つの標準I2Sインターフェースが含まれています。これらは、マスターモードまたはスレーブモード、フルデュプレックスモードまたはハーフデュプレックス通信モードで動作し、8ビット、16ビット、24ビット、または32ビットの解像度で入力または出力チャネルとして構成できます。BCKクロック周波数は10 kHzから40 MHzまでサポートされています。
　I2Sインターフェースには専用のDMAコントローラーがあります。これにより、TDM PCM、TDM MSBアライメント、TDM LSBアライメント、TDM Phillips、およびPDMインターフェースをサポートします。

3.5.8 リモートコントロールペリフェラル

　RMT（リモートコントロールペリフェラル）モジュールは、赤外線リモコン信号の送受信を目的としています。

　リモートコントロールペリフェラルには、以下の機能があります。

• 4つのTXチャネル
• 4つのRXチャネル
• 複数チャネルの同時データ送信をサポート（プログラム可能）
• 8チャネルが384 x 32ビットRAMを共有
• TXパルスの変調をサポート
• RXパルスのフィルタリングおよび復調をサポート
• ラップTXモード
• ラップRXモード
• 連続TXモード
• チャネル3のTXモード用DMAアクセス
• チャネル7のRXモード用DMAアクセス

　詳細については、ESP32-S3 テクニカルリファレンスマニュアルの「リモートコントロールペリフェラル」章を参照してください。

3.5.9 パルスカウントコントローラー

　パルスカウントコントローラーは、複数のモードでパルスをキャプチャし、パルスエッジをカウントします。

　パルスカウントコントローラーには、以下の機能があります。

• 1から65535までカウントする4つの独立したパルスカウンター（ユニット）
• 各ユニットは1つのパルスカウンターを共有する2つの独立したチャネルで構成
• すべてのチャネルには入力パルス信号（例：sig_ch0_un）と対応する制御信号（例：ctrl_ch0_un）がある
• 各ユニットで入力パルス信信号（sig_ch0_unおよびsig_ch1_un）および制御信号（ctrl_ch0_unおよびctrl_ch1_un）のグリッチを独立してフィルタリング
• 各チャネルには以下のパラメータがあります。
  1. 入力パルス信号の正エッジまたは負エッジでのカウントの選択
  2. 制御信号の高低状態に対するカウンターモード（インクリメント、デクリメント、または無効）の構成

　他の詳細については、ESP32-S3テクニカルリファレンスマニュアルの各章を参照してください。

3.5.10 LED PWM コントローラ

　LED PWM コントローラは、8 つのチャネルで独立したデジタル波形を生成できます。 LED PWM コントローラには次の機能があります。

• 設定可能な周期とデューティ サイクルでデジタル波形を生成できます。 デューティ サイクルの解像度は、1 ミリ秒周期で最大 14 ビットです。
• APB クロックや外部メイン クリスタル クロックなど、複数のクロック ソースがあります。
• CPU がライトスリープ モードのときに動作できます。
• デューティ サイクルの段階的な増加または減少をサポートしており、LED RGB カラー フェーディング ジェネレーターに便利です。

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > LED PWM コントローラの章を参照してください。

3.5.11 USB 2.0 OTG フルスピード インターフェイス

　ESP32-S3 は、フルスピード USB OTG インターフェイスと統合トランシーバーを備えています。 USB OTG インターフェイスは、USB 2.0 仕様に準拠しています。以下の機能があります。

一般的な機能

• FS および LS データ レート
• A デバイスまたは B デバイスとしての HNP および SRP
• ダイナミック FIFO (DFIFO) のサイズ設定
• 複数のメモリ アクセス モード – スキャッター/ギャザー DMA モード – バッファー DMA モード – スレーブ モード
• 統合トランシーバーまたは外部トランシーバーを選択可能
• 統合トランシーバーのみを使用する場合は、時分割多重化により統合トランシーバーを USB シリアル/JTAG とともに利用
• 統合トランシーバーまたは外部トランシーバーの両方を使用する場合は、トランシーバーの 1 つを使用して USB OTG をサポートし、もう 1 つを使用して USB シリアル/JTAG をサポート
  デバイス モードの機能
• エンドポイント番号 0 が常に存在 (双方向、EP0 IN と EP0 OUT で構成)
• 6 つの追加エンドポイント (エンドポイント番号 1 ～ 6)、IN または OUT として構成可能
• 最大 5 つの IN エンドポイントが同時にアクティブ (EP0 IN を含む)
• すべての OUT エンドポイントが 1 つの RX FIFO を共有
• 各 IN エンドポイントには専用の TX FIFO がある

ホスト モードの機能

• 8 チャネル (パイプ)
  • 制御パイプは 2 つのチャネル (IN と OUT) で構成されます。IN と OUT のトランザクションは別々に処理する必要があります。制御転送タイプのみがサポートされています。
  • 他の 7 つのチャネルはそれぞれ IN または OUT に動的に設定可能で、バルク、アイソクロナス、および割り込み転送タイプをサポートします。
• すべてのチャネルは RX FIFO、非周期 TX FIFO、および周期 TX FIFO を共有します。各 FIFO のサイズは設定可能です。

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > USB On-The-Go の章を参照してください。

3.5.12 USB シリアル/JTAG コントローラ

　ESP32-S3 には、次の機能をサポートする USB シリアル/JTAG コントローラが統合されています。

• USB フルスピード デバイス。
• ESP32-S3 の内部 USB PHY または GPIO マトリックス経由の外部 PHY を使用するように設定できます。
• 固定機能デバイス、CDC-ACM (通信デバイス クラス - 抽象制御モデル) および JTAG アダプタ機能用に​​ハードワイヤード。
• 制御エンドポイント 0 に加えて 2 つの OUT エンドポイント、3 つの IN エンドポイント。最大 64 バイトのデータ ペイロード サイズ。
• 内部 PHY なので、ホスト コンピュータに接続するために外部コンポーネントはまったく不要、またはごくわずかしか必要ありません。
• CDC-ACM 準拠のシリアル ポート エミュレーションは、ほとんどの最新 OS でプラグ アンド プレイです。
• JTAG インターフェースは、JTAG 命令のコンパクトな表現を使用して CPU デバッグ コアとの高速通信を可能にします。
• CDC-ACM は、ホスト制御のチップ リセットとダウンロード モードへのエントリをサポートします。

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > USB シリアル/JTAG コントローラーの章を参照してください。

3.5.13 モーター制御 PWM (MCPWM)

　ESP32-S3 には、デジタル モーターとスマート ライトの駆動に使用できる 2 つの MCPWM が統合されています。各 MCPWMペリフェラルには、1 つのクロック分周器 (プリスケーラ)、3 つの PWM タイマー、3 つの PWM 演算子、およびキャプチャ モジュールがあります。
　PWM タイマーは、タイミング リファレンスの生成に使用されます。PWM 演算子は、タイミング リファレンスに基づいて目的の波形を生成します。どの PWM 演算子も、任意の PWM タイマーのタイミング リファレンスを使用するように構成できます。
　異なる PWM 演算子は、同じ PWM タイマーのタイミング リファレンスを使用して、関連する PWM 信号を生成できます。
　PWM 演算子は、異なる PWM タイマーの値を使用して、単独で動作する PWM 信号を生成することもできます。異なる PWM タイマーを同期させることもできます。

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > モーター制御 PWM の章を参照してください。

3.5.14 SD/MMC ホスト コントローラ

　ESP32-S3 には、次の機能を備えた SD/MMC ホスト コントローラが搭載されています。

• セキュア デジタル (SD) メモリ バージョン 3.0 およびバージョン 3.01
• セキュア デジタル I/O (SDIO) バージョン 3.0
• コンシューマー エレクトロニクス アドバンスト トランスポート アーキテクチャ (CE-ATA) バージョン 1.1
• マルチメディア カード (MMC バージョン 4.41、eMMC バージョン 4.5、バージョン 4.51)
• 最大 80 MHz のクロック出力
• 3 つのデータ バス モード:– 1 ビット– 4 ビット (2 枚の SD/SDIO/MMC 4.41 カードと 1 枚の SD カード (4 ビット モードで 1.8 V で動作) をサポート)– 8 ビット

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > SD/MMC ホスト コントローラの章を参照してください。

3.5.15 TWAI® コントローラ

　2 線式車載インターフェース (TWAI) は、エラー検出とシグナリング、および組み込みのメッセージ優先度と調停機能を備えたマルチマスター、マルチキャスト通信プロトコルです。ESP32-S3 の TWAI コントローラは、次の機能をサポートしています。

• ISO 11898-1 プロトコル (CAN 仕様 2.0) と互換性があります
• 標準フレーム形式 (11 ビット ID) と拡張フレーム形式 (29 ビット ID)
• 1 Kbit/s から 1 Mbit/s のビット レート
• 複数の動作モード
  • 通常
  • リッスンのみ
  • セルフテスト（確認応答は不要）
• 64 バイトの受信 FIFO
• 受け入れフィルタ（シングルおよびデュアル フィルタ モード）
• エラー検出および処理
  • エラー カウンタ– 設定可能なエラー割り込みしきい値
  • エラー コード キャプチャ
  • 調停ロスト キャプチャ

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > 2 線式車載インタフェースの章を参照してください。

3.6 無線および Wi-Fi

　ESP32-S3 無線は、次のブロックで構成されています。

• 2.4 GHz 受信機
• 2.4 GHz 送信機
• バイアスおよびレギュレータ
• バランおよび送受信スイッチ
• クロック ジェネレータ

3.6.1 2.4 GHz 受信機

　2.4 GHz 受信機は、2.4 GHz RF 信号を直交ベースバンド信号に復調し、2 つの高解像度、高速 ADC を使用してデジタル領域に変換します。変化する信号チャネル条件に適応するために、ESP32-S3 には RF フィルタ、自動ゲイン制御 (AGC)、DC オフセットキャンセル回路、およびベースバンド フィルタが統合されています。

3.6.2 2.4 GHz トランスミッタ

　2.4 GHz トランスミッタは、直交ベースバンド信号を 2.4 GHz RF 信号に変調し、高出力 CMOS パワーアンプでアンテナを駆動します。デジタルキャリブレーションを使用すると、パワーアンプの直線性がさらに向上します。
受信機の不完全性を補正するために、チップには次の追加のキャリブレーション方法が組み込まれています。

• キャリアリーク補正
• I/Q 振幅/位相マッチング
• ベースバンド非線形性抑制
• RF 非線形性抑制
• アンテナマッチング

　これらの組み込みのキャリブレーション ルーチンにより、製品の市場投入までのコストと時間が削減され、特殊なテスト機器が不要になります。

3.6.3 クロック ジェネレータ

　クロック ジェネレータは、受信機と送信機の両方に 2.4 GHz の直交クロック信号を生成します。インダクタ、バラクタ、フィルタ、レギュレータ、分周器など、クロック ジェネレータのすべてのコンポーネントがチップに統合されています。
　クロック ジェネレータには、組み込みのキャリブレーションおよびセルフ テスト回路があります。直交クロックの位相と位相ノイズは、特許取得済みのキャリブレーション アルゴリズムを使用してチップ上で最適化され、受信機と送信機の最高のパフォーマンスを保証します。

3.6.4 Wi-Fi 無線とベースバンド

　ESP32-S3 Wi-Fi 無線とベースバンドは、次の機能をサポートします。

• 802.11b/g/n
• 20 MHz および 40 MHz 帯域幅をサポートする 802.11n MCS0-7
• 802.11n MCS32
• 802.11n 0.4 µs ガードインターバル
• 最大 150 Mbps のデータレート
• RXSTBC (単一空間ストリーム)
• 調整可能な送信電力
• アンテナダイバーシティ

　ESP32-S3 は、外部 RF スイッチによるアンテナダイバーシティをサポートします。 このスイッチは 1 つ以上の GPIO によって制御され、チャネルの不完全性の影響を最小限に抑えるために最適なアンテナを選択するために使用されます。

3.6.5 Wi-Fi MAC

　ESP32-S3 は、完全な 802.11b/g/n Wi-Fi MAC プロトコルを実装します。分散制御機能 (DCF) の下で、基本サービス セット (BSS) STA および SoftAP 操作をサポートします。電源管理は自動的に処理され、ホストとのやり取りを最小限に抑えてアクティブ デューティ期間を最小限に抑えます。

　ESP32-S3 Wi-Fi MAC は、次の低レベル プロトコル機能を自動的に適用します。

• 4 つの仮想 Wi-Fi インターフェイス
• 同時インフラストラクチャ BSS ステーション モード、SoftAP モード、およびステーション + SoftAP モード
• RTS 保護、CTS 保護、即時ブロック ACK
• フラグメンテーションとデフラグメンテーション
• TX/RX A-MPDU、TX/RX A-MSDU
• TXOP
• WMM
• GCMP、CCMP、TKIP、WAPI、WEP、および BIP
• 自動ビーコン監視 (ハードウェア TSF)
• 802.11mc FTM

3.6.6 ネットワーク機能

　ユーザーには、TCP/IP ネットワーク、ESP-WIFI-MESH ネットワーク、および Wi-Fi 経由のその他のネットワーク プロトコル用のライブラリが提供されます。TLS 1.2 のサポートも提供されます。

3.7 Bluetooth LE

　ESP32-S3 には、ハードウェア リンク層コントローラ、RF/モデム ブロック、および機能豊富なソフトウェア プロトコル スタックを統合した Bluetooth Low Energy サブシステムが含まれています。Bluetooth 5 および Bluetooth メッシュのコア機能をサポートします。

3.7.1 Bluetooth LE 無線および PHY

　ESP32-S3 の Bluetooth Low Energy 無線および PHY は以下をサポートします。

• 1MbpsPHY
• 2MbpsPHY (高速伝送および高データ スループット)
• 高い RX 感度と長距離 (125 Kbps および 500 Kbps) を実現するコード化 PHY
• 外部 PA なしのクラス 1 送信電力
• HWListen before talk (LBT)

3.7.2 Bluetooth LE リンク層コントローラ

　ESP32-S3 の Bluetooth Low Energy リンク層コントローラは以下をサポートします。

• LEadvertising 拡張 (ブロードキャスト容量の拡張とよりインテリジェントなデータのブロードキャスト)
• 複数のアドバタイズ セット
• 同時アドバタイズおよびスキャン
• 同時中央および周辺ロールでの複数の接続
• 適応型周波数ホッピングおよびチャネル評価
• LEchannel 選択アルゴリズム #2
• 接続パラメータの更新
• 高デューティ サイクルの接続不可アドバタイズ
• LEprivacy 1.2
• LEdata パケット長拡張
• リンク層拡張スキャナ フィルタ ポリシー
• 低デューティサイクル指向広告
• リンク層暗号化
• LEPing

3.8 タイマーとウォッチドッグ

3.8.1 汎用タイマー

　ESP32-S3 には、16 ビット プリスケーラと 54 ビット自動リロード対応アップ/ダウン タイマーをベースにした 4 つの 54 ビット汎用タイマーが組み込まれています。
タイマーの機能は次のようにまとめられます。

• 2 ～ 65536 の 16 ビット クロック プリスケーラ
• 増分または減分するようにプログラム可能な 54 ビット タイム ベース カウンター
• タイム ベース カウンターのリアルタイム値の読み取りが可能
• タイム ベース カウンターの停止と再開
• プログラム可能なアラーム生成
• タイマー値のリロード (アラーム時の自動リロードまたはソフトウェア制御のインスタント リロード)
• レベル割り込み生成

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > タイマー グループの章を参照してください。

3.8.2 システム タイマー

　ESP32-S3 には 52 ビット システム タイマーが統合されており、2 つの 52 ビット カウンターと 3 つのコンパレーターがあります。 システム タイマーには次の機能があります。

• クロック周波数が 16 MHz のカウンター
• アラーム値に応じて生成される 3 種類の独立した割り込み
• 2 つのアラーム モード: ターゲット モードと期間モード
• 52 ビットのターゲット アラーム値と 26 ビットの周期アラーム値
• チップがディープスリープ モードまたはライトスリープ モードから起動したときに RTC タイマーからスリープ時間を読み取る。
• CPU が停止しているか OCD モードの場合、カウンターを停止

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > システム タイマーの章を参照してください。

3.8.3 ウォッチドッグ タイマー

　ESP32-S3 には 3 つのウォッチドッグ タイマーが含まれています。2 つのタイマー グループ (メイン システム ウォッチドッグ タイマー、または MWDT と呼ばれます) に 1 つずつ、RTC モジュール (RTC ウォッチドッグ タイマー、または RWDT と呼ばれます) に 1 つずつです。
　フラッシュ ブート プロセス中、RWDT と最初の MWDT は自動的に有効になり、ブート エラーを検出して回復します。
　ウォッチドッグ タイマーには次の機能があります。

• 4 つのステージがあり、それぞれにプログラム可能なタイムアウト値があります。各ステージは個別に構成、有効化、無効化できます。
• 各ステージの有効期限が切れると、MWDT の場合は割り込み、CPU リセット、またはコア リセット、RWDT の場合は割り込み、CPU リセット、またはシステム リセットが実行されます。
• 32 ビットの有効期限カウンタ
• 書き込み保護。RWDT および MWDT 構成が誤って変更されるのを防ぎます。
• フラッシュ ブート保護
  　SPI フラッシュからのブート プロセスが所定の時間内に完了しない場合、ウォッチドッグはメイン システム全体を再起動します。

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > ウォッチドッグ タイマーの章を参照してください。

3.8.4 XTAL32K ウォッチドッグ タイマー

割り込みとウェイクアップ
　XTAL32K ウォッチドッグ タイマーが XTAL32K_CLK の発振障害を検出すると、発振障害割り込み RTC_XTAL32K_DEAD_INT (割り込みの説明については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアルを参照してください) が生成されます。 この時点で、CPU はライトスリープ モードまたはディープスリープ モードの場合はウェイクアップされます。
BACKUP32K_CLK
　XTAL32K ウォッチドッグ タイマーが XTAL32K_CLK の発振障害を検出すると、XTAL32K_CLK を RTC_CLK から派生した BACKUP32K_CLK (周波数 32 kHz 程度) に置き換えて、システムの正常な動作を確保します。

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > XTAL32K ウォッチドッグ タイマーの章を参照してください。

3.9 暗号化/セキュリティ コンポーネント

3.9.1 外部メモリの暗号化と復号化

　ESP32-S3 には、XTS-AES 標準に準拠した外部メモリの暗号化と復号化モジュールが統合されています。以下の機能をサポートしています:

• IEEE Std 1619-2007 に準拠した一般的な XTS-AES アルゴリズム
• ソフトウェアベースの手動暗号化
• ソフトウェアの関与なしの高速自動暗号化
• ソフトウェアの関与なしの高速自動復号化
• レジスタ構成、eFuse パラメータ、およびブート モードによって共同で決定される暗号化および復号化機能

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > 外部メモリの暗号化と復号化の章を参照してください。

3.9.2 セキュア ブート

　セキュア ブート機能は、ハードウェアの信頼のルートを使用して、署名されたファームウェア (RSA-PSS 署名付き) のみがブートできるようにします。

3.9.3 HMAC アクセラレータ

　ハッシュベースのメッセージ認証コード (HMAC) モジュールは、RFC 2104 で説明されているハッシュ アルゴリズムとキーを使用して、メッセージ認証コード (MAC) を計算します。ESP32-S3 の HMAC アクセラレータは、次の機能をサポートしています。

• 標準 HMAC-SHA-256 アルゴリズム
• ハッシュ結果には、構成可能なハードウェア ペリフェラルからのみアクセスできます (ダウンストリーム モード)
• チャレンジ レスポンス認証アルゴリズムと互換性があります。
• デジタル署名 (DS) ペリフェラルに必要なキーを生成します (ダウンストリーム モード)。
• ソフト無効化された JTAG を再度有効にします (ダウンストリーム モード)。

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > HMAC アクセラレータの章を参照してください。

3.9.4 デジタル署名

　デジタル署名は、暗号化アルゴリズムを使用してメッセージの信頼性と整合性を検証するために使用されます。
　ESP32-S3 のデジタル署名 (DS) は、次の機能をサポートしています。

• 最大 4096 ビットのキー長を持つ RSA デジタル署名
• DS 周辺機器によってのみ復号可能な暗号化された秘密鍵データ
• 攻撃者による改ざんから秘密鍵データを保護するための SHA-256 ダイジェスト

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > デジタル署名の章を参照してください。

3.9.5 ワールド コントローラ

　ESP32-S3 は、ハードウェアとソフトウェアのリソースをセキュア ワールドと非セキュア ワールドに分割して、妨害行為やデバイス情報へのアクセスを防止できます。 2 つのワールド間の切り替えは、ワールド コントローラによって実行されます。ワールド コントローラは、次の機能をサポートしています。

• セキュア ワールドと非セキュア ワールド間の CPU 切り替えの制御
• セキュア ワールドと非セキュア ワールド間の 15 個の DMA 周辺機器の切り替えの制御
• CPU のワールド切り替えログの記録
• CPU の NMI 割り込みのシールド

3.9.6 SHA アクセラレータ

　ESP32-S3 には、SHA アルゴリズムを大幅に高速化するハードウェア デバイスである SHA アクセラレータが統合されています。
　SHA アクセラレータは、次の機能をサポートしています。

• FIPS PUB 180-4 仕様で導入されたすべてのハッシュ アルゴリズム
  • SHA-1
  • SHA-224
  • SHA-256
  • SHA-384
  • SHA-512
  • SHA-512/224
  • SHA-512/256
  • SHA-512/t
• 2 つの動作モード
  • 標準 SHA
  • DMA-SHA
• 標準 SHA 動作モードで動作している場合のインターリーブ機能
• DMA-SHA 動作モードで動作している場合の割り込み機能

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > SHA アクセラレータの章を参照してください。

3.9.7 AES アクセラレータ

　ESP32-S3 には、AES アルゴリズムを大幅に高速化するハードウェア デバイスである Advanced Encryption Standard (AES) アクセラレータが統合されています。AES アクセラレータは次の機能をサポートしています。

• 一般的な AES 動作モード
  • AES-128/AES-256 暗号化および復号化
• DMA-AES 動作モード
  • AES-128/AES-256 暗号化および復号化
  • ブロック暗号モード
    • ECB (電子コードブック)
    • CBC (暗号ブロック チェーン)
    • OFB (出力フィードバック)
    • CTR (カウンター)
    • CFB8 (8 ビット暗号フィードバック)
    • CFB128 (128 ビット暗号フィードバック) - 計算完了時の割り込み

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > AES アクセラレータの章を参照してください。

3.9.8 RSA アクセラレータ

　RSA アクセラレータは、さまざまな RSA 非対称暗号アルゴリズムで使用される高精度計算のハードウェア サポートを提供します。 ESP32-S3 の RSA アクセラレータは、次の機能をサポートします。

• 2 つのオプションのアクセラレーション オプションを備えた大きな数のモジュラー指数演算
• 最大 4096 ビットの大きな数のモジュラー乗算
• 最大 2048 ビットのオペランドを使用した大きな数の乗算
• 異なる長さのオペランド
• 計算完了時の割り込み

　詳細については、ESP32-S3 テクニカル リファレンス マニュアル > RSA アクセラレータの章を参照してください。

3.9.9 乱数ジェネレータ

　ESP32-S3の乱数生成器は、真の乱数を生成します。アルゴリズムではなく、物理的なプロセスから生成されます。指定された範囲内で生成された数値以外は、他の数値よりも出現する可能性が高いか低いかである。
　
　詳細は、ESP32-S3 テクニカル・リファレンス・マニュアル>乱数発生器の章を参照。

3.10 ペリフェラルピン構成

4 電気的特性

4.1 絶対最大定格

　Table 4-1 絶対最大定格を超えるストレスは、デバイスに永久的な損傷を引き起こす可能性があります。
　これらはストレス定格のみであり、これらの条件またはセクション 4.2 推奨電源特性に示されている条件を超えるその他の条件でのデバイスの正常な動作は示唆されていません。絶対最大定格条件に長時間さらされると、デバイスの信頼性に影響する可能性があります。

4.2 推奨電源特性

　推奨周囲温度については、セクション1 ESP32-S3シリーズの比較を参照してください。

1. セクション 2.5 電源と併せて参照してください。
2. VDD3P3_RTC を使用して VDD_SPI に電力を供給する場合 (セクション 2.5.2 電源スキームを参照)、RSPI での電圧降下を考慮する必要があります。セクション 4.3 VDD_SPI 出力特性も参照してください。
3. eFuse に書き込む場合、eFuse を焼き切る回路は高電圧に敏感なので、VDD3P3_CPU の電圧は 3.3 V を超えないようにしてください。
4. 単一電源を使用する場合、推奨出力電流は 500 mA 以上です。

4.3 VDD_SPI出力特性

1. セクション2.5.2電源方式を参照してください。
2. VDD3P3_RTCはVDD_flash_min+I_flash_max*RSPI以上である必要があります。
   • VDD_flash_min–フラッシュ/PSRAMの最小動作電圧
   • I_flash_max–フラッシュ/PSRAMの最大動作電流

4.4 DC特性(3.3V、25°C)

1. VDD は、特定のピンのパワードメインの I/O 電圧です。
2. VOH と VOL は、高インピーダンス負荷を使用して測定されます。

4.5 ADC 特性

　このセクションの測定は、ADC に接続された外部 100 nF コンデンサを使用し、DC 信号を入力として使用し、Wi-Fi を無効にした状態で周囲温度 25 °C で行われます。

1. より良い DNL 結果を得るには、複数回サンプリングしてフィルターを適用するか、平均値を計算します。
2. kSPS はキロサンプル/秒を意味します。

4.6 消費電流

4.6.1 アクティブ モードでの RF 消費電流

　消費電流の測定は、RF ポートで 3.3 V 電源、周囲温度 25 °C で行われます。すべての送信機の測定は、100% デューティ サイクルに基づいています。

1. CPUの動作モード: 1つのコアが32ビットのデータアクセス命令を80MHzで実行し、もう1つのコアはアイドル状態です。

4.6.2 その他のモードでの消費電流

　以下の測定は ESP32-S3 および ESP32-S3FH8 に適用されます。ESP32-S3R2、ESP32-S3R8、ESP32-S3R8V、ESP32-S3R16V、および ESP32-S3FN4R2 には PSRAM が組み込まれているため、消費電流は高くなる可能性があります。

1. すべての周辺クロックが無効になっている場合の電流消費量。
2. すべての周辺クロックが有効になっている場合の電流消費量。実際には、有効になっている周辺機器によって電流消費量が異なる場合があります。
3. モデム スリープ モードでは、Wi-Fi はクロック ゲートされ、フラッシュにアクセスすると電流消費量が高くなる可能性があります。定格 80 Mbit/s のフラッシュの場合、SPI2 ライン モードでは消費量は 10 mA です。

1. ライトスリープモードでは、関連するすべての SPI ピンがプルアップされます。PSRAM が組み込まれたチップの場合は、対応する PSRAM 消費値を追加してください。たとえば、8MBOctalPSRAM(3.3V) の場合は 140µA、8MBOctalPSRAM(1.8V) の場合は 200µA、2MBQuadPSRAM(3.3V) の場合は 40µA です。

4.7 信頼性

1. JEDEC文書JEP 155では、500V HBMにより標準のESD制御プロセスで安全な製造が可能になると述べられている。
2. JEDEC 文書 JEP157 には、250V CDM により標準の ES 制御プロセスによる安全な製造が可能になると記載されています。

4.8 Wi-Fi 無線

4.8.1 Wi-Fi RF 送信機 (TX) 仕様

4.8.2 Wi-FiRFレシーバー(RX)仕様

4.9 BluetoothLEラジオ

4.9.1 BluetoothLERFトランスミッター(TX)仕様

4.9.2 Bluetooth LE RF受信機（RX）仕様

5 パッケージング

• テープ、リール、および製品マーキングについては、Espressif チップ パッケージング情報を参照してください。
• チップのピンは、上面図のピン 1 から反時計回りの順序で番号が付けられています。ピン番号とピン名については、Figure 2-1 ESP32-S3 ピンレイアウト (上面図) も参照してください。
• 推奨ランド パターン ソース ファイル (dxf) はダウンロード可能です。AutodeskViewer でファイルを表示できます。
• ESP32-S3 チップのすべてのバリアントは、同じランド パターン (Figure5-1 を参照) を備えていますが、ESP32-S3FH4R2 はより大きな EPAD を備えています (Figure 5-2 を参照)。ソース ファイル (dxf) は、EPAD のサイズを変更することで ESP32-S3FH4R2 に採用できます (Figure 5-2 の寸法 D2 および E2)。

6 関連ドキュメントとリソース

関連ドキュメント

• ESP32-S3 技術リファレンスマニュアル - ESP32-S3メモリと周辺機器の使用方法に関する詳細情報
• ESP32-S3 ハードウェア設計ガイドライン – ESP32-S3 をハードウェア製品に統合する方法に関するガイドライン。
• ESP32-S3 シリーズ SoC エラッタ – ESP32-S3 シリーズの SoC の既知のエラーの説明
• 証明書
  https://espressif.com/en/support/documents/certificates
• ESP32-S3 製品/プロセス変更通知 (PCN)
  https://espressif.com/en/support/documents/pcns?keys=ESP32-S3
• ESP32-S3 アドバイザリ – セキュリティ、バグ、互換性、コンポーネントの信頼性に関する情報
  https://espressif.com/en/support/documents/advisories?keys=ESP32-S3
• ドキュメントの更新と更新通知のサブスクリプション
  https://espressif.com/en/support/download/documents
  開発者ゾーン
• ESP32-S3 の ESP-IDF プログラミング ガイド – ESP-IDF 開発フレームワークの詳細なドキュメント
• GitHub 上の ESP-IDF およびその他の開発フレームワーク
  https://github.com/espressif
• ESP32 BBS フォーラム – Espressif 製品に関するエンジニア同士の (E2E) コミュニティ。質問を投稿したり、知識を共有したり、アイデアを探ったり、エンジニア仲間と問題解決に協力したりできます。
  https://esp32.com/
• ESP ジャーナル – Espressif のスタッフによるベスト プラクティス、記事、メモ。
  https://blog.espressif.com/
• SDK とデモ、アプリ、ツール、AT ファームウェアのタブを参照してください。
  https://espressif.com/en/support/download/sdks-demos
  製　品
• ESP32-S3 シリーズ SoC – すべての ESP32-S3 SoC を参照します。
  https://espressif.com/en/products/socs?id=ESP32-S3
• ESP32-S3 シリーズ モジュール – すべての ESP32-S3 ベースのモジュールを参照します。
  https://espressif.com/en/products/modules?id=ESP32-S3
• ESP32-S3 シリーズ DevKits – すべての ESP32-S3 ベースの devkits を参照します。
  https://espressif.com/en/products/devkits?id=ESP32-S3
• ESPProduct セレクター – 比較またはフィルターを適用して、ニーズに適した Espressif ハードウェア製品を見つけます。
  https://products.espressif.com/#/product-selector?language=en
  お問い合わせ
• 販売に関する質問、技術的な問い合わせ、回路図と PCB 設計レビュー、サンプルの入手
  (オンライン ストア)、サプライヤーになる、コメントと提案のタブをご覧ください。
  https://espressif.com/en/contact-us/sales-questions

付録A – ESP32-S3統合ピン概要

改訂履歴

結びに

　データシートを翻訳して読むことで、学びのきっかけが増えました。
　逐次、各機能の記述に対し、詳しく説明した記事等とリンクさせて、理解を深めるツールにしたいと思います。翻訳に誤りがあれば、ご指摘いただきたいと思います。
　
　ページ内の見出しのリンクが出来なかった（見出しに数値が入っているからと認識）のが残念です。