Existe un nuevo ESP32 de Espressif, y rompe el molde. El ESP32-S31 combina Ethernet gigabit, soporte USB 2.0 host, una interfaz de cámara, una ranura para tarjeta SD y un controlador LCD paralelo dentro de un microcontrolador que históricamente ha sido un chip modesto con un puñado de núcleos, algunos pines GPIO y quizás Wi-Fi. Este microcontrolador ahora actúa como una computadora de placa única, y la compañía ha cambiado significativamente su arquitectura de CPU para habilitar esa transformación.
La lista de periféricos destaca por sí sola. Incluye un MAC Ethernet de 1000 Mbps, un conector 8P8C (comúnmente conocido como RJ45) y un PHY externo que se conecta a través de la interfaz RGMII del chip. RGMII es lo que permite las velocidades gigabit; sin él, el enlace retrocedería al estándar RMII más antiguo. Un controlador OTG de alta velocidad USB 2.0 viene con un zócalo de tamaño completo tipo A capaz de entregar 500 mA en modo host. El controlador host SDIO ofrece dos ranuras, mientras que la interfaz de cámara DVP maneja de 8 a 16 bits. El controlador LCD paralelo admite hasta 24 bits RGB junto con paneles I8080 y MOTO6800. El resto de la lista incluye dos controladores I2S con sincronización de audio Bluetooth por hardware, catorce canales táctiles capacitivos, un controlador CAN FD y cuatro unidades MCPWM.
La CPU y la Memoria
La unidad central de procesamiento es donde las cosas se vuelven verdaderamente inusuales. Dos núcleos RISC-V de 32 bits funcionan hasta 320 MHz, cada uno equipado con una unidad de punto flotante. Un núcleo lleva una ruta de datos SIMD de 128 bits, mientras que existe un núcleo de baja potencia separado de 40 MHz para tareas menos exigentes. Cada núcleo recibe 32KB de caché de instrucciones L1, y comparten 64KB de caché de datos. El soporte de memoria es generoso: el S31 puede almacenar hasta 64 MB de PSRAM a través de una interfaz DDR de 8 bits de 250 MHz, y también puede administrar hasta 256MB de flash.
La interfaz de PSRAM ahora es independiente del flash, una mejora significativa con respecto al ESP32-S3. Este aislamiento permite que el chip considere la PSRAM como su propia reserva de memoria distinta, una característica que generalmente está reservada para diseños de sistema completo en un chip en lugar de microcontroladores.
La Pregunta de la MMU
Durante años, Espressif ha denominado su hardware como «MMU», una etiqueta aplicada al ESP32-S3 y al ESP32-P4. En ambos chips, sin embargo, la MMU desempeñó un papel limitado: simplemente mapeó la memoria flash externa y PSRAM al espacio de direcciones. No ofrecía soporte para tablas de páginas ni aislamiento de procesos. El nuevo S31 es diferente.
La hoja de datos del S31 indica que los núcleos llevan a cabo «traducción de direcciones de tabla de páginas de dos niveles Sv32» y admiten «modos de privilegio de Máquina, Supervisor y Usuario». Sv32 es el esquema de paginación RISC-V real, y tener los tres modos de privilegio permite que un kernel regular se ejecute en modo supervisor mientras que el firmware se encuentra debajo en modo máquina. Ese arreglo es como operan las máquinas Linux basadas en RISC-V.
El propio BSP de Linux de la empresa se remonta a agosto, construido sobre Buildroot y U-Boot, que incluye un kernel, árbol de dispositivos y sistema de archivos raíz. Espressif lo describe como «aún no recomendado para uso en producción», aunque el verdadero valor es que funciona. La comunidad de código abierto ha respondido rápidamente: un puerto ejecuta Linux 6.18 en modo supervisor con controladores funcionales para casi todo el hardware, mientras que otro, basado en Linux 7.1, admite un panel LCD de 800×480 conectado, capaz de mostrar una consola.
Lo que falta
Las limitaciones de memoria son obvias cuando se examina la arquitectura del S31. Viene con 512KB de SRAM integrada en el chip, junto con dos variantes que utilizan 16MB o 32MB de PSRAM empaquetada junto a él. La capacidad de memoria máxima del dispositivo es de 64MB, pero no hay un controlador de DRAM presente para gestionarla. En contraste, el Milk-V Duo S viene con una RAM completa de 512MB.
Es por eso que esas compilaciones de Linux ejecutan el kernel desde la memoria flash en lugar de PSRAM, ya que dedicar memoria al kernel reduciría el ya limitado grupo. El S31 carece de una GPU o NPU, y aunque el ESP32-P4 venía con codificación de video e interfaces MIPI, fueron reemplazados para hacer espacio para radios adicionales en el S31. El dispositivo conserva un códec JPEG, un acelerador de procesamiento de píxeles 2D y DMA 2D, pero ese hardware sigue siendo insuficiente para admitir un escritorio Linux completo.
La frecuencia de reloj
La frecuencia del reloj también plantea interrogantes sobre el adaptador Ethernet de gigabit. A 320 MHz, se reciben aproximadamente 3,900 ciclos de procesamiento por cada marco Ethernet más grande, y alrededor de 215 por cada marco más pequeño. Dado un techo teórico de PSRAM de 500 megabytes por segundo, lograr tasas más cercanas a los gigabit en grandes movimientos de datos podría ser factible, aunque dudaría de la capacidad de llenar completamente el enlace con muchas transferencias de paquetes pequeños.
La pila inalámbrica
Las radios a bordo son lo que distingue a este dispositivo de los SBC comparables al mismo precio, que a menudo omiten por completo una pila inalámbrica incorporada. Este modelo en particular incluye Wi-Fi 6 de 2.4GHz, Bluetooth 5.4, completo con soporte LE y Classic BR/EDR, junto con una radio 802.15.4 para Thread y Zigbee. Dado que Matter funciona tanto a través de Wi-Fi como de Thread, la adición de Bluetooth Classic en un ESP32 cuenta como algo fuera de lo común.
Un microcontrolador que funciona como un SBC
El S31 se comporta como un SBC a través de una combinación de hardware y software que lo distingue de cualquier otro producto en la línea de productos de Espressif. El Ethernet Gigabit, la capacidad de host USB y el soporte completo de Linux no son meras afirmaciones de marketing; son características que la comunidad ha medido, examinado y refinado con el tiempo.
Una mirada al Milk-V Duo S muestra que el S31 se queda corto en un aspecto: su capacidad máxima de RAM de 64MB se queda atrás de la cifra de 512MB del Milk-V. Sin embargo, el S31 compensa eso con un BSP de Linux y un diseño de CPU que admite memoria virtual real, ambas fortalezas significativas.
| Característica | ESP32-S31 | Milk-V Duo S |
|---|---|---|
| RAM | Hasta 64MB de PSRAM | 512MB |
| Flash | Hasta 256MB | No especificado |
| CPU | Dos núcleos RISC-V de 32 bits | No especificado |
| Redes | Gigabit Ethernet, Wi-Fi 6, Bluetooth 5.4, 802.15.4 | No especificado |
| Compatibilidad con Linux | BSP publicado, puertos de la comunidad | No especificado |
Una pequeña computadora construida con un microcontrolador ahora ocupa el lugar que antes pertenecían las computadoras de una sola placa. Incluye soporte de red, almacenamiento, pantalla y cámara, junto con un BSP de Linux para respaldar todo. La verdadera prueba es si todo esto puede mantenerse unido como una plataforma funcional.
Hasta ahora, la respuesta es afirmativa. Las adaptaciones de Linux están funcionando, la comunidad está perfeccionando sus esfuerzos, y Espressif ha puesto su peso detrás de la dirección con un BSP publicado. Si madura en una plataforma lista para producción es todavía una pregunta abierta, pero la base técnica ciertamente se está estableciendo.
Fuente: “El ESP32 más reciente puede ejecutar Linux y está cerca de un Raspberry Pi”, xda-developers.com.
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