ESP32-S3技术参考手册（中文）(文件:Esp32-s3_technical_reference_manual_cn).pdf

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1 处理器指令拓展 (PIE)

1.1 概述

1.2 主要特性

1.3 结构概述

1.3.1 向量寄存器组

1.3.2 ALU

1.3.3 QACC 累加寄存器

1.3.4 ACCX 累加寄存器

1.3.5 地址单元

1.4 符号介绍

1.4.1 比特及字节序

1.4.2 指令域定义

1.5 扩展指令集组件

1.5.1 寄存器

1.5.2 快速 GPIO 端口

1.5.3 数据格式及对齐

1.5.4 数据溢出及饱和处理

1.6 扩展指令简介

1.6.1 读内存指令

1.6.2 写内存指令

1.6.3 数据交换指令

1.6.4 运算指令

1.6.5 比较指令

1.6.6 按位逻辑操作指令

1.6.7 移位指令

1.6.8 FFT（快速傅立叶变换）专用指令

1.6.9 GPIO控制指令

1.6.10 处理器控制指令

1.7 指令性能

1.7.1 数据冒险

1.7.2 资源冒险

1.7.3 控制冒险

1.8 扩展指令功能描述

1.8.1 EE.ANDQ

1.8.2 EE.BITREV

1.8.3 EE.CLR_BIT_GPIO_OUT

1.8.4 EE.CMUL.S16

1.8.5 EE.CMUL.S16.LD.INCP

1.8.6 EE.CMUL.S16.ST.INCP

1.8.7 EE.FFT.AMS.S16.LD.INCP

1.8.8 EE.FFT.AMS.S16.LD.INCP.UAUP

1.8.9 EE.FFT.AMS.S16.LD.R32.DECP

1.8.10 EE.FFT.AMS.S16.ST.INCP

1.8.11 EE.FFT.CMUL.S16.LD.XP

1.8.12 EE.FFT.CMUL.S16.ST.XP

1.8.13 EE.FFT.R2BF.S16

1.8.14 EE.FFT.R2BF.S16.ST.INCP

1.8.15 EE.FFT.VST.R32.DECP

1.8.16 EE.GET_GPIO_IN

1.8.17 EE.LD.128.USAR.IP

1.8.18 EE.LD.128.USAR.XP

1.8.19 EE.LD.ACCX.IP

1.8.20 EE.LD.QACC_H.H.32.IP

1.8.21 EE.LD.QACC_H.L.128.IP

1.8.22 EE.LD.QACC_L.H.32.IP

1.8.23 EE.LD.QACC_L.L.128.IP

1.8.24 EE.LD.UA_STATE.IP

1.8.25 EE.LDF.128.IP

1.8.26 EE.LDF.128.XP

1.8.27 EE.LDF.64.IP

1.8.28 EE.LDF.64.XP

1.8.29 EE.LDQA.S16.128.IP

1.8.30 EE.LDQA.S16.128.XP

1.8.31 EE.LDQA.S8.128.IP

1.8.32 EE.LDQA.S8.128.XP

1.8.33 EE.LDQA.U16.128.IP

1.8.34 EE.LDQA.U16.128.XP

1.8.35 EE.LDQA.U8.128.IP

1.8.36 EE.LDQA.U8.128.XP

1.8.37 EE.LDXQ.32

1.8.38 EE.MOV.S16.QACC

1.8.39 EE.MOV.S8.QACC

1.8.40 EE.MOV.U16.QACC

1.8.41 EE.MOV.U8.QACC

1.8.42 EE.MOVI.32.A

1.8.43 EE.MOVI.32.Q

1.8.44 EE.NOTQ

1.8.45 EE.ORQ

1.8.46 EE.SET_BIT_GPIO_OUT

1.8.47 EE.SLCI.2Q

1.8.48 EE.SLCXXP.2Q

1.8.49 EE.SRC.Q

1.8.50 EE.SRC.Q.LD.IP

1.8.51 EE.SRC.Q.LD.XP

1.8.52 EE.SRC.Q.QUP

1.8.53 EE.SRCI.2Q

1.8.54 EE.SRCMB.S16.QACC

1.8.55 EE.SRCMB.S8.QACC

1.8.56 EE.SRCQ.128.ST.INCP

1.8.57 EE.SRCXXP.2Q

1.8.58 EE.SRS.ACCX

1.8.59 EE.ST.ACCX.IP

1.8.60 EE.ST.QACC_H.H.32.IP

1.8.61 EE.ST.QACC_H.L.128.IP

1.8.62 EE.ST.QACC_L.H.32.IP

1.8.63 EE.ST.QACC_L.L.128.IP

1.8.64 EE.ST.UA_STATE.IP

1.8.65 EE.STF.128.IP

1.8.66 EE.STF.128.XP

1.8.67 EE.STF.64.IP

1.8.68 EE.STF.64.XP

1.8.69 EE.STXQ.32

1.8.70 EE.VADDS.S16

1.8.71 EE.VADDS.S16.LD.INCP

1.8.72 EE.VADDS.S16.ST.INCP

1.8.73 EE.VADDS.S32

1.8.74 EE.VADDS.S32.LD.INCP

1.8.75 EE.VADDS.S32.ST.INCP

1.8.76 EE.VADDS.S8

1.8.77 EE.VADDS.S8.LD.INCP

1.8.78 EE.VADDS.S8.ST.INCP

1.8.79 EE.VCMP.EQ.S16

1.8.80 EE.VCMP.EQ.S32

1.8.81 EE.VCMP.EQ.S8

1.8.82 EE.VCMP.GT.S16

1.8.83 EE.VCMP.GT.S32

1.8.84 EE.VCMP.GT.S8

1.8.85 EE.VCMP.LT.S16

1.8.86 EE.VCMP.LT.S32

1.8.87 EE.VCMP.LT.S8

1.8.88 EE.VLD.128.IP

1.8.89 EE.VLD.128.XP

1.8.90 EE.VLD.H.64.IP

1.8.91 EE.VLD.H.64.XP

1.8.92 EE.VLD.L.64.IP

1.8.93 EE.VLD.L.64.XP

1.8.94 EE.VLDBC.16

1.8.95 EE.VLDBC.16.IP

1.8.96 EE.VLDBC.16.XP

1.8.97 EE.VLDBC.32

1.8.98 EE.VLDBC.32.IP

1.8.99 EE.VLDBC.32.XP

1.8.100 EE.VLDBC.8

1.8.101 EE.VLDBC.8.IP

1.8.102 EE.VLDBC.8.XP

1.8.103 EE.VLDHBC.16.INCP

1.8.104 EE.VMAX.S16

1.8.105 EE.VMAX.S16.LD.INCP

1.8.106 EE.VMAX.S16.ST.INCP

1.8.107 EE.VMAX.S32

1.8.108 EE.VMAX.S32.LD.INCP

1.8.109 EE.VMAX.S32.ST.INCP

1.8.110 EE.VMAX.S8

1.8.111 EE.VMAX.S8.LD.INCP

1.8.112 EE.VMAX.S8.ST.INCP

1.8.113 EE.VMIN.S16

1.8.114 EE.VMIN.S16.LD.INCP

1.8.115 EE.VMIN.S16.ST.INCP

1.8.116 EE.VMIN.S32

1.8.117 EE.VMIN.S32.LD.INCP

1.8.118 EE.VMIN.S32.ST.INCP

1.8.119 EE.VMIN.S8

1.8.120 EE.VMIN.S8.LD.INCP

1.8.121 EE.VMIN.S8.ST.INCP

1.8.122 EE.VMUL.S16

1.8.123 EE.VMUL.S16.LD.INCP

1.8.124 EE.VMUL.S16.ST.INCP

1.8.125 EE.VMUL.S8

1.8.126 EE.VMUL.S8.LD.INCP

1.8.127 EE.VMUL.S8.ST.INCP

1.8.128 EE.VMUL.U16

1.8.129 EE.VMUL.U16.LD.INCP

1.8.130 EE.VMUL.U16.ST.INCP

1.8.131 EE.VMUL.U8

1.8.132 EE.VMUL.U8.LD.INCP

1.8.133 EE.VMUL.U8.ST.INCP

1.8.134 EE.VMULAS.S16.ACCX

1.8.135 EE.VMULAS.S16.ACCX.LD.IP

1.8.136 EE.VMULAS.S16.ACCX.LD.IP.QUP

1.8.137 EE.VMULAS.S16.ACCX.LD.XP

1.8.138 EE.VMULAS.S16.ACCX.LD.XP.QUP

1.8.139 EE.VMULAS.S16.QACC

1.8.140 EE.VMULAS.S16.QACC.LD.IP

1.8.141 EE.VMULAS.S16.QACC.LD.IP.QUP

1.8.142 EE.VMULAS.S16.QACC.LD.XP

1.8.143 EE.VMULAS.S16.QACC.LD.XP.QUP

1.8.144 EE.VMULAS.S16.QACC.LDBC.INCP

1.8.145 EE.VMULAS.S16.QACC.LDBC.INCP.QUP

1.8.146 EE.VMULAS.S8.ACCX

1.8.147 EE.VMULAS.S8.ACCX.LD.IP

1.8.148 EE.VMULAS.S8.ACCX.LD.IP.QUP

1.8.149 EE.VMULAS.S8.ACCX.LD.XP

1.8.150 EE.VMULAS.S8.ACCX.LD.XP.QUP

1.8.151 EE.VMULAS.S8.QACC

1.8.152 EE.VMULAS.S8.QACC.LD.IP

1.8.153 EE.VMULAS.S8.QACC.LD.IP.QUP

1.8.154 EE.VMULAS.S8.QACC.LD.XP

1.8.155 EE.VMULAS.S8.QACC.LD.XP.QUP

1.8.156 EE.VMULAS.S8.QACC.LDBC.INCP

1.8.157 EE.VMULAS.S8.QACC.LDBC.INCP.QUP

1.8.158 EE.VMULAS.U16.ACCX

1.8.159 EE.VMULAS.U16.ACCX.LD.IP

1.8.160 EE.VMULAS.U16.ACCX.LD.IP.QUP

1.8.161 EE.VMULAS.U16.ACCX.LD.XP

1.8.162 EE.VMULAS.U16.ACCX.LD.XP.QUP

1.8.163 EE.VMULAS.U16.QACC

1.8.164 EE.VMULAS.U16.QACC.LD.IP

1.8.165 EE.VMULAS.U16.QACC.LD.IP.QUP

1.8.166 EE.VMULAS.U16.QACC.LD.XP

1.8.167 EE.VMULAS.U16.QACC.LD.XP.QUP

1.8.168 EE.VMULAS.U16.QACC.LDBC.INCP

1.8.169 EE.VMULAS.U16.QACC.LDBC.INCP.QUP

1.8.170 EE.VMULAS.U8.ACCX

1.8.171 EE.VMULAS.U8.ACCX.LD.IP

1.8.172 EE.VMULAS.U8.ACCX.LD.IP.QUP

1.8.173 EE.VMULAS.U8.ACCX.LD.XP

1.8.174 EE.VMULAS.U8.ACCX.LD.XP.QUP

1.8.175 EE.VMULAS.U8.QACC

1.8.176 EE.VMULAS.U8.QACC.LD.IP

1.8.177 EE.VMULAS.U8.QACC.LD.IP.QUP

1.8.178 EE.VMULAS.U8.QACC.LD.XP

1.8.179 EE.VMULAS.U8.QACC.LD.XP.QUP

1.8.180 EE.VMULAS.U8.QACC.LDBC.INCP

1.8.181 EE.VMULAS.U8.QACC.LDBC.INCP.QUP

1.8.182 EE.VPRELU.S16

1.8.183 EE.VPRELU.S8

1.8.184 EE.VRELU.S16

1.8.185 EE.VRELU.S8

1.8.186 EE.VSL.32

1.8.187 EE.VSMULAS.S16.QACC

1.8.188 EE.VSMULAS.S16.QACC.LD.INCP

1.8.189 EE.VSMULAS.S8.QACC

1.8.190 EE.VSMULAS.S8.QACC.LD.INCP

1.8.191 EE.VSR.32

1.8.192 EE.VST.128.IP

1.8.193 EE.VST.128.XP

1.8.194 EE.VST.H.64.IP

1.8.195 EE.VST.H.64.XP

1.8.196 EE.VST.L.64.IP

1.8.197 EE.VST.L.64.XP

1.8.198 EE.VSUBS.S16

1.8.199 EE.VSUBS.S16.LD.INCP

1.8.200 EE.VSUBS.S16.ST.INCP

1.8.201 EE.VSUBS.S32

1.8.202 EE.VSUBS.S32.LD.INCP

1.8.203 EE.VSUBS.S32.ST.INCP

1.8.204 EE.VSUBS.S8

1.8.205 EE.VSUBS.S8.LD.INCP

1.8.206 EE.VSUBS.S8.ST.INCP

1.8.207 EE.VUNZIP.16

1.8.208 EE.VUNZIP.32

1.8.209 EE.VUNZIP.8

1.8.210 EE.VZIP.16

1.8.211 EE.VZIP.32

1.8.212 EE.VZIP.8

1.8.213 EE.WR_MASK_GPIO_OUT

1.8.214 EE.XORQ

1.8.215 EE.ZERO.ACCX

1.8.216 EE.ZERO.Q

1.8.217 EE.ZERO.QACC

2 超低功耗协处理器 (ULP-FSM, ULP-RISC-V)

2.1 概述

2.2 特性

2.3 编程流程

2.4 协处理器的睡眠和唤醒流程

2.5 ULP-FSM

2.5.1 特性

2.5.2 指令集

2.6 ULP-RISC-V

2.6.1 特性

2.6.2 乘除法器

2.6.3 ULP-RISC-V 中断

2.7 RTC I2C 控制器

2.7.1 连接 RTC I2C 信号

2.7.2 配置 RTC I2C 控制器

2.7.3 使用 RTC I2C

2.7.4 RTC I2C 中断

2.8 地址映射

2.9 寄存器列表

2.9.1 ULP (ALWAYS_ON) 寄存器列表

2.9.2 ULP (RTC_PERI) 寄存器列表

2.9.3 RTC I2C (RTC_PERI) 寄存器列表

2.9.4 RTC I2C (I2C) 寄存器列表

2.10 寄存器

2.10.1 ULP (ALWAYS_ON) 寄存器

2.10.2 ULP (RTC_PERI) 寄存器

2.10.3 RTC I2C (RTC_PERI) 寄存器

2.10.4 RTC I2C (I2C) 寄存器

3 通用 DMA 控制器 (GDMA)

3.1 概述

3.2 特性

3.3 架构

3.4 功能描述

3.4.1 链表

3.4.2 外设到存储及存储到外设的数据传输

3.4.3 存储到存储数据传输

3.4.4 通道 Buffer

3.4.5 启动 GDMA

3.4.6 读链表

3.4.7 数据传输结束标志

3.4.8 访问内部 RAM

3.4.9 访问外部 RAM

3.4.10 访问外部 RAM 的权限管理

3.4.11 内部及外部 RAM 数据无缝访问

3.4.12 仲裁

3.5 GDMA 中断

3.6 编程流程

3.6.1 GDMA TX 通道配置流程

3.6.2 GDMA RX 通道配置流程

3.6.3 GDMA 存储器到存储器配置流程

3.7 寄存器列表

3.8 寄存器

4 系统和存储器

4.1 概述

4.2 主要特性

4.3 功能描述

4.3.1 地址映射

4.3.2 内部存储器

4.3.3 外部存储器

4.3.4 GDMA 地址空间

4.3.5 模块/外设地址空间

5 eFuse 控制器 (eFuse)

5.1 概述

5.2 主要特性

5.3 功能描述

5.3.1 结构

5.3.2 烧写参数

5.3.3 用户读取参数

5.3.4 eFuse VDDQ 时序

5.3.5 硬件模块使用参数

5.3.6 中断

5.4 寄存器列表

5.5 寄存器

6 IO MUX 和 GPIO 交换矩阵 (GPIO, IO MUX)

6.1 概述

6.2 特性

6.3 结构概览

6.4 通过 GPIO 交换矩阵的外设输入

6.4.1 概述

6.4.2 信号同步

6.4.3 功能描述

6.4.4 简单 GPIO 输入

6.5 通过 GPIO 交换矩阵的外设输出

6.5.1 概述

6.5.2 功能描述

6.5.3 简单 GPIO 输出

6.5.4 Sigma Delta 调制输出 (SDM)

6.6 IO MUX 的直接输入输出功能

6.6.1 概述

6.6.2 功能描述

6.7 RTC IO MUX 的低功耗性能和模拟输入输出功能

6.7.1 概述

6.7.2 低功耗性能描述

6.7.3 模拟功能描述

6.8 Light-sleep 模式管脚功能

6.9 管脚 Hold 特性

6.10 GPIO 管脚供电和电源管理

6.10.1 GPIO 管脚供电

6.10.2 电源管理

6.11 GPIO 交换矩阵外设信号列表

6.12 IO MUX 管脚功能列表

6.13 RTC IO MUX 管脚功能列表

6.14 寄存器列表

6.14.1 GPIO 交换矩阵寄存器列表

6.14.2 IO MUX 寄存器列表

6.14.3 SDM 寄存器列表

6.14.4 RTC IO MUX 寄存器列表

6.15 寄存器

6.15.1 GPIO 交换矩阵寄存器

6.15.2 IO MUX 寄存器

6.15.3 SDM 寄存器

6.15.4 RTC IO MUX 寄存器

7 复位和时钟

7.1 复位

7.1.1 概述

7.1.2 结构图

7.1.3 特性

7.1.4 功能描述

7.2 时钟

7.2.1 概述

7.2.2 结构图

7.2.3 特性

7.2.4 功能描述

8 芯片 Boot 控制

8.1 概述

8.2 Boot 模式控制

8.3 ROM 日志打印控制

8.4 VDD_SPI 电压控制

8.5 JTAG 信号源控制

9 中断矩阵 (INTERRUPT)

9.1 概述

9.2 主要特性

9.3 功能描述

9.3.1 外部中断源

9.3.2 CPU 中断

9.3.3 分配外部中断源至 CPUx 外部中断

9.3.4 关闭 CPUx 的 NMI 类型中断

9.3.5 查询外部中断源当前的中断状态

9.4 寄存器列表

9.4.1 CPU0 中断寄存器列表

9.4.2 CPU1 中断寄存器列表

9.5 寄存器

9.5.1 CPU0 中断寄存器

9.5.2 CPU1 中断寄存器

10 低功耗管理 (RTC_CNTL)

10.1 概述

10.2 主要特性

10.3 功能描述

10.3.1 功耗管理单元

10.3.2 低功耗时钟

10.3.3 定时器

10.3.4 调压器

10.4 功耗模式管理

10.4.1 电源域

10.4.2 RTC 状态

10.4.3 预设功耗模式

10.4.4 唤醒源

10.4.5 拒绝睡眠

10.5 Retention DMA

10.6 RTC Boot

10.7 寄存器列表

10.8 寄存器

11 系统定时器 (SYSTIMER)

11.1 概述

11.2 特性

11.3 时钟源选择

11.4 功能描述

11.4.1 计数器

11.4.2 比较器和报警

11.4.3 同步操作

11.4.4 中断

11.5 编程示例

11.5.1 读取当前计数器的值

11.5.2 在单次报警模式下配置一次性报警

11.5.3 在周期报警模式下配置周期性报警

11.5.4 唤醒后时间补偿

11.6 寄存器列表

11.7 寄存器

12 定时器组 (TIMG)

12.1 概述

12.2 功能描述

12.2.1 16 位预分频器与时钟选择器

12.2.2 54 位时基计数器

12.2.3 报警产生

12.2.4 定时器重新加载

12.2.5 RTC 慢速时钟 (RTC_SLOW_CLK) 频率计算

12.2.6 中断

12.3 配置与使用

12.3.1 定时器用作简单时钟

12.3.2 定时器用于一次性报警

12.3.3 定时器用于周期性报警

12.3.4 RTC_SLOW_CLK 频率计算

12.4 寄存器列表

12.5 寄存器

13 看门狗定时器 (WDT)

13.1 概述

13.2 数字看门狗定时器

13.2.1 主要特性

13.2.2 功能描述

13.3 模拟看门狗定时器

13.3.1 主要特性

13.3.2 SWD 控制器

13.4 中断

13.5 寄存器

14 XTAL32K 看门狗定时器 (XTWDT)

14.1 主要特性

14.1.1 XTAL32K 看门狗定时器的中断及唤醒

14.1.2 BACKUP32K_CLK

14.2 功能描述

14.2.1 工作流程

14.2.2 BACKUP32K_CLK 实现原理

14.2.3 BACKUP32K_CLK 分频因子配置方法

15 权限控制 (PMS)

15.1 概述

15.2 主要特性

15.3 片内存储器的权限管理

15.3.1 ROM 的访问权限管理

15.3.2 SRAM 的权限管理

15.3.3 RTC 快速内存 (FAST Memory) 的权限管理

15.3.4 RTC 慢速内存 (SLOW Memory) 的权限管理

15.4 外设权限管理

15.4.1 外设空间权限控制

15.4.2 自定义地址段权限管理

15.5 片外存储器权限管理

15.5.1 外部存储器实地址空间划分

15.5.2 外部存储器的权限配置

15.5.3 GDMA 权限管理

15.6 非法访问与中断

15.6.1 IBUS 总线非法访问中断

15.6.2 DBUS 总线非法访问中断

15.6.3 外部存储器中断

15.6.4 GDMA 中断

15.6.5 PIF 外设总线中断

15.6.6 非字对齐访问检查

15.7 CPU VECBASE 寄存器保护

15.8 寄存器锁

15.9 寄存器列表

15.10 寄存器

16 World 控制器 (WCL)

16.1 概述

16.2 主要特性

16.3 功能描述

16.4 CPU 的世界切换

16.4.1 安全世界切换到非安全世界

16.4.2 非安全世界切换到安全世界

16.4.3 清除 write_buffer

16.5 世界切换记录表

16.5.1 世界切换记录表寄存器的组成

16.5.2 世界切换记录表寄存器的更新

16.5.3 世界切换记录表寄存器的读取

16.5.4 中断嵌套

16.6 NMI 中断屏蔽

16.7 寄存器列表

16.8 寄存器

17 系统寄存器 (SYSTEM)

17.1 概述

17.2 主要特性

17.3 功能描述

17.3.1 系统和存储器寄存器

17.3.2 时钟配置寄存器

17.3.3 中断信号寄存器

17.3.4 低功耗管理寄存器

17.3.5 外设时钟门控和复位寄存器

17.3.6 CPU 控制寄存器

17.4 寄存器列表

17.5 寄存器

18 SHA 加速器 (SHA)

18.1 概述

18.2 主要特性

18.3 工作模式简介

18.4 功能描述

18.4.1 信息预处理

18.4.2 哈希运算流程

18.4.3 信息摘要存储

18.4.4 中断

18.5 寄存器列表

18.6 寄存器

19 AES 加速器 (AES)

19.1 概述

19.2 主要特性

19.3 工作模式简介

19.4 Typical AES 工作模式

19.4.1 密钥、明文、密文

19.4.2 字节序

19.4.3 Typical AES 工作模式的流程

19.5 DMA-AES 工作模式

19.5.1 密钥、明文、密文

19.5.2 字节序

19.5.3 标准增量函数

19.5.4 块个数

19.5.5 初始向量

19.5.6 DMA-AES 工作模式的流程

19.6 存储器列表

19.7 寄存器列表

19.8 寄存器

20 RSA 加速器 (RSA)

20.1 概述

20.2 主要特性

20.3 功能描述

20.3.1 大数模幂运算

20.3.2 大数模乘运算

20.3.3 大数乘法运算

20.3.4 控制加速

20.4 存储器列表

20.5 寄存器列表

20.6 寄存器

21 HMAC 加速器 (HMAC)

21.1 主要特性

21.2 功能描述

21.2.1 上行模式

21.2.2 下行 JTAG 启动模式

21.2.3 下行数字签名模式

21.2.4 烧写 HMAC 密钥

21.2.5 HMAC 功能初始化

21.2.6 调用 HMAC 流程（详细说明）

21.3 HMAC 算法细节

21.3.1 附加填充比特

21.3.2 HMAC 算法结构

21.4 寄存器列表

21.5 寄存器

22 数字签名 (DS)

22.1 概述

22.2 主要特性

22.3 功能描述

22.3.1 概述

22.3.2 私钥运算子

22.3.3 软件需要做的准备工作

22.3.4 硬件工作流程

22.3.5 软件工作流程

22.4 存储器列表

22.5 寄存器列表

22.6 寄存器

23 片外存储器加密与解密 (XTS_AES)

23.1 概述

23.2 主要特性

23.3 模块结构

23.4 功能描述

23.4.1 XTS 算法

23.4.2 密钥 Key

23.4.3 目标空间

23.4.4 数据填充

23.4.5 手动加密模块

23.4.6 自动加密模块

23.4.7 自动解密模块

23.5 软件流程

23.6 寄存器列表

23.7 寄存器

24 时钟毛刺检测

24.1 概述

24.2 功能描述

24.2.1 时钟毛刺检测

24.2.2 复位

25 随机数发生器 (RNG)

25.1 概述

25.2 主要特性

25.3 功能描述

25.4 编程指南

25.5 寄存器列表

25.6 寄存器

26 UART 控制器 (UART)

26.1 概述

26.2 主要特性

26.3 UART 架构

26.4 功能描述

26.4.1 时钟与复位

26.4.2 UART RAM

26.4.3 波特率产生与检测

26.4.4 UART 数据帧

26.4.5 AT_CMD字符格式

26.4.6 RS485

26.4.7 IrDA

26.4.8 唤醒

26.4.9 回环功能

26.4.10 流控

26.4.11 GDMA 模式

26.4.12 UART 中断

26.4.13 UCHI 中断

26.5 编程流程

26.5.1 寄存器类型

26.5.2 具体步骤

26.6 寄存器列表

26.6.1 UART 寄存器列表

26.6.2 UHCI 寄存器列表

26.7 寄存器

26.7.1 UART 寄存器

26.7.2 UHCI 寄存器

27 I2C 控制器 (I2C)

27.1 概述

27.2 主要特性

27.3 I2C 架构

27.4 功能描述

27.4.1 时钟配置

27.4.2 滤除SCL和SDA噪声

27.4.3 SCL 时钟拉伸

27.4.4 SCL 空闲时产生 SCL 脉冲

27.4.5 同步

27.4.6 漏级开路输出

27.4.7 时序参数配置

27.4.8 超时控制

27.4.9 指令配置

27.4.10 TX/RX RAM数据存储

27.4.11 数据转换

27.4.12 寻址模式

27.4.13 10 位寻址的读写标志位检查

27.4.14 启动控制器

27.5 编程示例

27.5.1 I2C 主机写入从机，7 位寻址，单次命令序列

27.5.2 I2C 主机写入从机，10 位寻址，单次命令序列

27.5.3 I2C 主机写入从机，7 位双地址寻址，单次命令序列

27.5.4 I2C 主机写入从机，7 位寻址，多次命令序列

27.5.5 I2C 主机读取从机，7 位寻址，单次命令序列

27.5.6 I2C 主机读取从机，10 位寻址，单次命令序列

27.5.7 I2C 主机读取从机，7 位双寻址，单次命令序列

27.5.8 I2C 主机读取从机，7 位寻址，多次命令序列

27.6 中断

27.7 寄存器列表

27.8 寄存器

28 I2S 控制器 (I2S)

28.1 概述

28.2 术语

28.3 特性

28.4 系统架构

28.5 I2Sn 模块支持的音频协议

28.5.1 TDM Philips 标准模式

28.5.2 TDM MSB 对齐标准模式

28.5.3 TDM PCM 标准模式

28.5.4 PDM 标准模式

28.6 TX/RX 模块时钟

28.7 I2Sn 模块复位

28.8 I2Sn 主/从机模式

28.8.1 主/从机发送模式

28.8.2 主/从机接收模式

28.9 发送数据

28.9.1 数据格式控制

28.9.2 通道模式控制

28.10 接收数据

28.10.1 通道模式控制

28.10.2 数据格式控制

28.11 软件配置流程

28.11.1 软件配置 I2Sn 发送流程

28.11.2 软件配置 I2Sn 接收流程

28.12 I2Sn 中断

28.13 寄存器列表

28.14 寄存器

29 LCD 与 Camera 控制器 (LCD_CAM)

29.1 概述

29.2 特性

29.3 功能描述

29.3.1 功能框图

29.3.2 信号描述

29.3.3 LCD_CAM 模块时钟

29.3.4 LCD_CAM 模块复位

29.3.5 LCD_CAM 数据格式控制

29.3.6 YUV-RGB 数据格式转换

29.4 软件配置流程

29.4.1 软件配置 LCD（RGB 格式）发送流程

29.4.2 软件配置 LCD (I8080/MOTO6800 格式) 发送流程

29.4.3 软件配置 Camera 接收流程

29.5 LCD_CAM 中断

29.6 寄存器列表

29.7 寄存器

30 SPI 控制器 (SPI)

30.1 概述

30.2 术语

30.3 特性

30.4 架构概览

30.5 功能描述

30.5.1 数据模式

30.5.2 FSPI 总线信号和 SPI3 总线信号描述

30.5.3 数据位读/写顺序控制

30.5.4 传输方式

30.5.5 CPU 控制的数据传输

30.5.6 DMA 控制的数据传输

30.5.7 GP-SPI 主机模式和从机模式下的数据流控制

30.5.8 GP-SPI 主机模式

30.5.9 GP-SPI 从机模式

30.6 CS 建立时间和保持时间控制

30.7 GP-SPI 时钟控制

30.7.1 时钟相位和极性

30.7.2 主机模式下的时钟控制

30.7.3 从机模式下的时钟控制

30.8 GP-SPI 时序补偿

30.9 GP-SPI2 和 GP-SPI3 功能差异

30.10 中断

30.11 寄存器列表

30.12 寄存器

31 双线汽车接口 (TWAI®)

31.1 概述

31.2 主要特性

31.3 功能性协议

31.3.1 TWAI 性能

31.3.2 TWAI 报文

31.3.3 TWAI 错误

31.3.4 TWAI 位时序

31.4 结构概述

31.4.1 寄存器模块

31.4.2 位流处理器

31.4.3 错误管理逻辑

31.4.4 位时序逻辑

31.4.5 接收滤波器

31.4.6 接收 FIFO

31.5 功能描述

31.5.1 模式

31.5.2 位时序

31.5.3 中断管理

31.5.4 发送缓冲器与接收缓冲器

31.5.5 接收 FIFO 和数据溢出

31.5.6 接收滤波器

31.5.7 错误管理

31.5.8 错误捕捉

31.5.9 仲裁丢失捕捉

31.6 寄存器列表

31.7 寄存器

32 USB OTG (USB)

32.1 概述

32.2 特性

32.2.1 通用特性

32.2.2 设备模式 (Device mode) 特性

32.2.3 主机模式 (Host mode) 特性

32.3 功能描述

32.3.1 控制器内核与接口

32.3.2 存储器布局

32.3.3 FIFO 和队列组织

32.3.4 中断层次结构

32.3.5 DMA 模式和 Slave 模式

32.3.6 事务和传输级操作

32.4 OTG

32.4.1 OTG 接口

32.4.2 ID 管脚检测

32.4.3 会话请求协议 (SRP)

32.4.4 主机协商协议 (HNP)

33 USB 串口/JTAG 控制器 (USB_SERIAL_JTAG)

33.1 概述

33.2 特性

33.3 功能描述

33.3.1 USB 串口/JTAG 主机连接

33.3.2 CDC-ACM USB 接口描述

33.3.3 CDC-ACM 固件接口描述

33.3.4 USB-JTAG 接口

33.3.5 JTAG 命令处理器

33.3.6 USB-JTAG 接口：CMD_REP 使用示例

33.3.7 USB-JTAG 接口：响应捕捉单元

33.3.8 USB-JTAG 接口：控制传输请求

33.4 操作建议

33.4.1 内部/外部 PHY 选择

33.4.2 运行操作

33.5 寄存器列表

33.6 寄存器

34 SD/MMC 主机控制器 (SDHOST)

34.1 概述

34.2 主要特性

34.3 SD/MMC 外部接口信号

34.4 功能描述

34.4.1 SD/MMC 主机控制器结构

34.4.2 命令通路

34.4.3 数据通路

34.5 CIU 操作的软件限制

34.6 收发数据 RAM

34.6.1 TX RAM 模块

34.6.2 RX RAM 模块

34.7 DMA 链表环

34.8 DMA 链表结构

34.9 初始化

34.9.1 DMA 控制器初始化

34.9.2 DMA 控制器数据发送初始化

34.9.3 DMA 控制器数据接收初始化

34.10 时钟相位选择

34.11 中断

34.12 寄存器列表

34.13 寄存器

35 LED PWM 控制器 (LEDC)

35.1 主要特性

35.2 功能描述

35.2.1 架构

35.2.2 定时器

35.2.3 PWM 生成器

35.2.4 占空比渐变

35.2.5 中断

35.3 寄存器列表

35.4 寄存器

36 电机控制脉宽调制器 (MCPWM)

36.1 概述

36.2 主要特性

36.3 模块

36.3.1 概述

36.3.2 PWM 定时器模块

36.3.3 PWM 操作器模块

36.3.4 捕获模块

36.4 寄存器列表

36.5 寄存器

37 红外遥控 (RMT)

37.1 概述

37.2 特性

37.3 功能描述

37.3.1 架构

37.3.2 RAM

37.3.3 时钟

37.3.4 发射器

37.3.5 接收器

37.3.6 配置参数更新

37.4 中断

37.5 寄存器列表

37.6 寄存器

38 脉冲计数控制器 (PCNT)

38.1 主要特性

38.2 功能描述

38.3 应用实例

38.3.1 通道 0 独自递增计数

38.3.2 通道 0 独自递减计数

38.3.3 通道 0 和通道 1 同时递增计数

38.4 寄存器列表

38.5 寄存器

39 片上传感器与模拟信号处理

39.1 概述

39.2 电容式触摸传感器

39.2.1 术语

39.2.2 概述

39.2.3 主要特性

39.2.4 电容触摸管脚

39.2.5 触摸传感器工作原理和工作信号

39.2.6 Touch FSM

39.2.7 触摸检测

39.2.8 噪声检测

39.2.9 接近模式

39.2.10 防潮功能和遇水保护功能

39.3 SAR ADC

39.3.1 概述

39.3.2 主要特性

39.3.3 SAR ADC 架构

39.3.4 输入信号

39.3.5 ADC 转换和衰减

39.3.6 RTC ADC 控制器

39.3.7 DIG ADC 控制器

39.3.8 SAR ADC2 仲裁器

39.4 温度传感器

39.4.1 概述

39.4.2 主要特性

39.4.3 功能描述

39.5 中断

39.6 寄存器列表

39.6.1 SENSOR (ALWAYS_ON) 寄存器列表

39.6.2 SENSOR (RTC_PERI) 寄存器列表

39.6.3 SENSOR (DIG_PERI) 寄存器列表

39.7 寄存器

39.7.1 SENSOR (ALWAYS_ON) 寄存器

39.7.2 SENSOR (RTC_PERI) 寄存器

39.7.3 SENSOR (DIG_PERI) 寄存器

40 相关文档和资源

词汇列表

外设相关词汇

寄存器相关缩写

寄存器的访问类型

修订历史

关于本文档 ESP32S3 技术参考手册面向使用 ESP32-S3 系列产品进行底层软件开发的人员，介绍了 ESP32-S3 系列产品中内置的硬件模块，包括概述、功能列表、硬件架构、编程指南、寄存器列表等信息。本文档中的跳转以下为在本文档中进行跳转的一些建议： • 发布进度速览（下一页）罗列了本文档中的所有章节，您可以从这里快速跳转至某个具体章节。 • 您还可以通过文档左侧的书签，从文中的任何位置直接跳转至另一个章节。注意，本文档已设置默认打开书签功能，但一些 PDF 阅读器或浏览器会忽略此设置。因此，如果您看不到书签，则请尝试以下方法： – 为您的浏览器安装 PDF 阅读器拓展； – 下载本文档，并使用本地 PDF 阅读器进行浏览； – 配置您的 PDF 阅读器默认打开书签功能。 • 大多数 PDF 阅读器均支持跳转功能，允许您进行借助按钮、菜单选项或快捷键进行跳转（向上、向下、向前、向后、后退、前进及页）等。 • 此外，您还可以使用本文档内置的 GoBack 按钮（每页右上角）快速后退至跳转之前的位置。注意，本功能仅适用于 Acrobat 系列的 PDF 阅读器（比如 Acrobat Reader 和 Adobe DC）以及内置 Acrobat 系列 PDF 阅读器或拓展的浏览器（比如 Firefox）。

发布进度速览 No. ESP32S3 章节 1 处理器指令拓展 (PIE) 2 超低功耗协处理器 (ULP-FSM, ULP-RISC-V) 最新进度 No. ESP32S3 章节已发布 21 SHA 加速器 (SHA) 已发布 22 数字签名 (DS) 3 通用 DMA 控制器 (GDMA) 已发布 23 片外存储器加密与解密 (XTS_AES) 4 系统和存储器 5 eFuse 控制器 (eFuse) IO MUX 和 GPIO 交换矩阵 (GPIO, IO MUX) 6 7 复位和时钟 8 芯片 Boot 控制 9 中断矩阵 (INTERRUPT) 10 低功耗管理 (RTC_CNTL) 11 系统定时器 (SYSTIMER) 13 看门狗定时器 (WDT) 14 XTAL32K 看门狗定时器 (XTWDT) 15 权限控制 (PMS) 16 World 控制器 (WCL) 17 系统寄存器 (SYSTEM) 12 定时器组 (TIMG) 已发布 32 已发布 24 随机数发生器 (RNG) 已发布 25 时钟毛刺检测已发布 26 UART 控制器 (UART) SPI 控制器 (SPI) I2C 控制器 (I2C) I2S 控制器 (I2S) 已发布 27 已发布 28 已发布 29 已发布 30 脉冲计数控制器 (PCNT) 已发布 31 USB OTG (USB) USB 串口/JTAG 控制器 (USB_SERIAL_JTAG) 已发布 33 双线汽车接口 (TWAI®) 已发布 34 SD/MMC 主机控制器 (SDHOST) 已发布 LED PWM 控制器 (LEDC) 已发布 35 已发布 36 电机控制脉宽调制器 (MCPWM) 已发布 37 红外遥控 (RMT) 最新进度已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布已发布 AES 加速器 (AES) 已发布 38 LCD 与 Camera 控制器 (LCD_CAM) HMAC 加速器 (HMAC) RSA 加速器 (RSA) 已发布 39 片上传感器与模拟信号处理已发布 18 19 20 说明：点击链接或扫描二维码确保您使用的是最新版本的文档： https://www.espressif.com/documentation/esp32-s3_technical_reference_manual_cn.pdf

目录目录 1 处理器指令拓展 (PIE) 1.1 概述 1.2 主要特性 1.3 结构概述 ALU 1.3.1 向量寄存器组 1.3.2 1.3.3 QACC 累加寄存器 ACCX 累加寄存器 1.3.4 1.3.5 地址单元 1.4 符号介绍 1.4.1 比特及字节序 1.4.2 指令域定义 1.5 扩展指令集组件 1.5.1 寄存器 1.5.1.1 通用寄存器 1.5.1.2 特殊寄存器 1.5.2 快速 GPIO 端口 1.5.2.1 GPIO_OUT 1.5.2.2 GPIO_IN 1.5.3 数据格式及对齐 1.5.4 数据溢出及饱和处理 1.6 扩展指令简介 1.6.1 读内存指令 1.6.2 写内存指令 1.6.3 数据交换指令 1.6.4 运算指令 1.6.5 比较指令 1.6.6 按位逻辑操作指令 1.6.7 移位指令 1.6.8 1.6.9 GPIO 控制指令 1.6.10 处理器控制指令 FFT（快速傅立叶变换）专用指令 1.7 指令性能 1.7.1 数据冒险 1.7.2 资源冒险 1.7.3 控制冒险 1.8 扩展指令功能描述 2 超低功耗协处理器 (ULPFSM, ULPRISCV) 2.1 概述 2.2 特性 2.3 编程流程 GoBack 36 36 36 36 37 38 38 38 38 38 38 39 40 40 41 42 43 43 43 43 44 44 46 47 48 48 52 52 52 53 54 54 56 56 65 65 66 287 287 287 289 乐鑫信息科技 4 反馈文档意见 ESP32-S3 TRM (版本 1.2)

目录 GoBack 2.4 协处理器的睡眠和唤醒流程 2.5 ULP-FSM 2.5.1 特性 2.5.2 指令集 ALU - 算术与逻辑运算 2.5.2.1 ST - 存储数据至内存 2.5.2.2 LD - 从内存加载数据 2.5.2.3 JUMP - 跳转至绝对地址 2.5.2.4 JUMPR - 跳转至相对地址（基于 R0 寄存器判断） 2.5.2.5 JUMPS - 跳转至相对地址（基于阶段计数器寄存器判断） 2.5.2.6 HALT - 结束程序 2.5.2.7 2.5.2.8 WAKE - 唤醒芯片 2.5.2.9 WAIT - 等待若干个周期 2.5.2.10 TSENS - 对温度传感器进行测量 2.5.2.11 ADC - 对 ADC 进行测量 2.5.2.12 REG_RD - 从外设寄存器读取 2.5.2.13 REG_WR - 写入外设寄存器 2.6 2.7 ULP-RISC-V 2.6.1 特性 2.6.2 乘除法器 2.6.3 ULP-RISC-V 中断 2.6.3.1 概述 2.6.3.2 中断控制器 2.6.3.3 中断相关指令 RTC 外设中断 2.6.3.4 RTC I2C 控制器 2.7.1 连接 RTC I2C 信号 2.7.2 配置 RTC I2C 控制器 2.7.3 使用 RTC I2C I2C 指令编码格式 I2C_RD - I2C 读流程 I2C_WR - I2C 写流程 2.7.3.1 2.7.3.2 2.7.3.3 2.7.3.4 检测错误条件 2.7.4 RTC I2C 中断 2.8 地址映射 2.9 寄存器列表 2.9.1 ULP (ALWAYS_ON) 寄存器列表 2.9.2 ULP (RTC_PERI) 寄存器列表 2.9.3 RTC I2C (RTC_PERI) 寄存器列表 2.9.4 RTC I2C (I2C) 寄存器列表 2.10 寄存器 2.10.1 ULP (ALWAYS_ON) 寄存器 2.10.2 ULP (RTC_PERI) 寄存器 2.10.3 RTC I2C (RTC_PERI) 寄存器 2.10.4 RTC I2C (I2C) 寄存器 289 291 291 291 292 294 297 297 298 298 299 299 300 300 300 301 302 302 302 302 303 303 303 304 305 306 306 306 307 307 307 308 308 309 309 309 310 310 310 310 311 312 314 318 320 乐鑫信息科技 5 反馈文档意见 ESP32-S3 TRM (版本 1.2)

目录 GoBack 3 通用 DMA 控制器 (GDMA) 3.1 概述 3.2 特性 3.3 架构 3.4 功能描述 3.4.1 链表 3.4.2 外设到存储及存储到外设的数据传输 3.4.3 存储到存储数据传输 3.4.4 通道 Buffer 3.4.5 启动 GDMA 3.4.6 读链表 3.4.7 数据传输结束标志 3.4.8 访问内部 RAM 3.4.9 访问外部 RAM 3.4.10 访问外部 RAM 的权限管理 3.4.11 内部及外部 RAM 数据无缝访问 3.4.12 仲裁 GDMA 中断 3.5 3.6 编程流程 3.6.1 GDMA TX 通道配置流程 3.6.2 GDMA RX 通道配置流程 3.6.3 GDMA 存储器到存储器配置流程 3.7 寄存器列表 3.8 寄存器 4 系统和存储器 4.1 概述 4.2 主要特性 4.3 功能描述 4.3.1 地址映射 4.3.2 内部存储器 4.3.3 外部存储器 4.3.3.1 外部存储器地址映射 4.3.3.2 高速缓存 4.3.3.3 GDMA 地址空间 Cache 操作 4.3.4 4.3.5 模块/外设地址空间 4.3.5.1 模块/外设地址空间列表 eFuse 控制器 (eFuse) 5 5.1 概述 5.2 主要特性 5.3 功能描述 5.3.1 结构 5.3.1.1 5.3.1.2 EFUSE_WR_DIS EFUSE_RD_DIS 334 334 334 335 336 336 337 337 337 338 338 339 339 340 340 341 341 341 342 342 342 342 344 350 371 371 371 372 372 373 374 375 375 377 377 378 378 381 381 381 381 381 386 386 乐鑫信息科技 6 反馈文档意见 ESP32-S3 TRM (版本 1.2)

目录 GoBack 5.3.1.3 数据存储方式 5.3.2 烧写参数 5.3.3 用户读取参数 eFuse VDDQ 时序 5.3.4 5.3.5 硬件模块使用参数 5.3.6 中断 5.4 寄存器列表 5.5 寄存器 IO MUX 和 GPIO 交换矩阵 (GPIO, IO MUX) 6 6.1 概述 6.2 特性 6.3 结构概览 6.4 通过 GPIO 交换矩阵的外设输入 6.4.1 概述 6.4.2 信号同步 6.4.3 功能描述 6.4.4 简单 GPIO 输入 6.5 通过 GPIO 交换矩阵的外设输出 6.5.1 概述 6.5.2 功能描述 6.5.3 简单 GPIO 输出 6.5.4 Sigma Delta 调制输出 (SDM) 6.5.4.1 功能描述 6.5.4.2 配置方法 IO MUX 的直接输入输出功能 6.6.1 概述 6.6.2 功能描述 RTC IO MUX 的低功耗性能和模拟输入输出功能 6.7.1 概述 6.7.2 低功耗性能描述 6.7.3 模拟功能描述 Light-sleep 模式管脚功能 386 388 389 391 391 391 392 396 437 437 437 437 439 439 439 440 441 441 441 441 442 443 443 443 444 444 444 444 444 444 444 445 445 445 445 445 446 457 458 460 460 461 462 463 464 6.6 6.7 6.8 6.9 管脚 Hold 特性 6.10 GPIO 管脚供电和电源管理 6.10.1 GPIO 管脚供电 6.10.2 电源管理 6.11 GPIO 交换矩阵外设信号列表 6.12 IO MUX 管脚功能列表 6.13 RTC IO MUX 管脚功能列表 6.14 寄存器列表 6.14.1 GPIO 交换矩阵寄存器列表 6.14.2 IO MUX 寄存器列表 6.14.3 SDM 寄存器列表 6.14.4 RTC IO MUX 寄存器列表 6.15 寄存器乐鑫信息科技 7 反馈文档意见 ESP32-S3 TRM (版本 1.2)

目录 GoBack 6.15.1 GPIO 交换矩阵寄存器 6.15.2 IO MUX 寄存器 6.15.3 SDM 寄存器 6.15.4 RTC IO MUX 寄存器 7 复位和时钟 7.1 复位 7.1.1 概述 7.1.2 结构图 7.1.3 特性 7.1.4 功能描述 7.2 时钟 7.2.1 概述 7.2.2 结构图 7.2.3 特性 7.2.4 功能描述 CPU 时钟 7.2.4.1 7.2.4.2 外设时钟 7.2.4.3 Wi-Fi 和 Bluetooth LE 时钟 7.2.4.4 RTC 时钟 8 芯片 Boot 控制 8.1 概述 8.2 8.3 8.4 8.5 Boot 模式控制 ROM 日志打印控制 VDD_SPI 电压控制 JTAG 信号源控制 9 中断矩阵 (INTERRUPT) 9.1 概述 9.2 主要特性 9.3 功能描述 9.3.1 外部中断源 9.3.2 CPU 中断 9.3.3 分配外部中断源至 CPUx 外部中断 9.3.3.1 分配一个外部中断源 Source_Y 至 CPUx 外部中断 9.3.3.2 分配多个外部中断源 Source_Yn 至 CPUx 外部中断 9.3.3.3 关闭 CPUx 外部中断源 Source_Y 9.3.4 关闭 CPUx 的 NMI 类型中断 9.3.5 查询外部中断源当前的中断状态 9.4 寄存器列表 9.4.1 CPU0 中断寄存器列表 9.4.2 CPU1 中断寄存器列表 9.5 寄存器 9.5.1 CPU0 中断寄存器 9.5.2 CPU1 中断寄存器 464 476 478 480 490 490 490 490 490 491 491 492 492 492 493 493 494 496 496 497 497 497 498 499 500 501 501 501 502 502 506 507 507 507 507 507 508 508 509 512 517 517 521 乐鑫信息科技 8 反馈文档意见 ESP32-S3 TRM (版本 1.2)

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ESP32-S3技术参考手册（中文）(文件:Esp32-s3_technical_reference_manual_cn).pdf

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