樂鑫科技在2014和2016年分別推出了ESP8266和ESP32芯片。ESP8266是單Wi-FiMCU，適合于簡單的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景；ESP32同時(shí)支持Wi-Fi和Bluetooth/BluetoothLE，可滿足需要高算力或強(qiáng)大安全性能的產(chǎn)品需求。兩款芯片均已成功應(yīng)用于數(shù)以億計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，成為國際市場上不可或缺的物聯(lián)網(wǎng)芯片。

與此同時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)市場的飛速發(fā)展，用戶對物聯(lián)網(wǎng)芯片的功能定義與成本預(yù)期也愈發(fā)明晰。樂鑫科技意識到，一款有競爭力的物聯(lián)網(wǎng)芯片，必須在性能和成本之間取得良好的平衡。同時(shí)，市場上也需要多樣化的物聯(lián)網(wǎng)芯片，以滿足不同用戶的需求。于是，樂鑫設(shè)計(jì)開發(fā)了ESP32-C3，滿足常見的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品功能需求，同時(shí)大幅度提升產(chǎn)品的安全性能。

ESP32-C3的設(shè)計(jì)，著重考量了以下幾點(diǎn)：

安全問題至關(guān)重要。即使是低成本的連接方案，也需要為防止常見的安全威脅而提供保護(hù)措施，以確保客戶物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的硬件安全和軟件安全。

低功耗藍(lán)牙5.0（BluetoothLE5.0）可以在配網(wǎng)等方面提升終端用戶體驗(yàn)，也有助于設(shè)備廠商對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行診斷分析。

充足的內(nèi)存（400KBSRAM+384KBROM）與低成本。對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)，芯片充足的可用內(nèi)存與成本優(yōu)勢同樣重要。芯片內(nèi)存受限的情況下，設(shè)備的內(nèi)存優(yōu)化與管理對廠商來說都是極大的挑戰(zhàn)。

ESP32-C3搭載RISC-V32位單核處理器，時(shí)鐘頻率高達(dá)160MHz，內(nèi)置400KBSRAM，集成了2.4GHzWi-Fi和支持長距離的BluetoothLE5.0，具有行業(yè)領(lǐng)先的射頻性能和低功耗。它具有22個(gè)可編程GPIO管腳，支持ADC、SPI、UART、I2C、I2S、RMT、TWAI和PWM。

ESP32-C3功能框圖：

接下來，會詳述ESP32-C3的幾項(xiàng)關(guān)鍵優(yōu)勢：

安全性

對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的攻擊通常指的是：

竊取敏感數(shù)據(jù)

對設(shè)備進(jìn)行未授權(quán)控制

竊取設(shè)備身份，繼而對設(shè)備云進(jìn)行未授權(quán)訪問

攻擊物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的方式多樣：可以利用軟件和協(xié)議漏洞進(jìn)行遠(yuǎn)程攻擊；也可以通過直接訪問flash和“故障注入”進(jìn)行物理攻擊。隨后，在設(shè)備上安裝惡意固件作為默認(rèn)固件，使攻擊永久進(jìn)行。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備必須提供充分的保護(hù)措施以防止各類惡意攻擊。ESP32-C3具有完善的安全機(jī)制，能夠有效抵抗上述威脅：

安全啟動：

ESP32-C3使用基于RSA-3072的標(biāo)準(zhǔn)身份驗(yàn)證方案，確保在設(shè)備上運(yùn)行受信任的應(yīng)用程序。該功能可阻止設(shè)備運(yùn)行燒錄在flash中的惡意程序。安全啟動需要快速高效地進(jìn)行，以滿足即時(shí)啟動設(shè)備（如球泡燈）的需求，ESP32-C3的安全啟動方案僅在設(shè)備啟動過程中增加了不到100ms的時(shí)間開銷。

Flash加密：

ESP32-C3使用基于AES-128-XTS算法的flash加密方案，確保應(yīng)用程序與配置數(shù)據(jù)在flash中保持加密狀態(tài)。flash控制器支持執(zhí)行加密的應(yīng)用程序固件，這不僅為存儲在flash中的敏感數(shù)據(jù)提供了必要保護(hù)，還防止了運(yùn)行時(shí)由于固件更改造成的TOCTTOU（time-of-check-to-time-of-use）攻擊。

數(shù)字簽名和HMAC外設(shè)：

ESP32-C3的數(shù)字簽名外設(shè)可以通過固件不可訪問的私鑰生成數(shù)字簽名。同樣地，其HMAC外設(shè)也可以生成固件不可訪問的加密摘要。目前，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)使用基于X.509證書的身份驗(yàn)證，數(shù)字簽名外設(shè)保護(hù)了定義設(shè)備身份的私鑰。這樣一來，即使出現(xiàn)軟件漏洞，它也能為設(shè)備身份提供強(qiáng)大的保護(hù)。

世界控制器模塊：

ESP32-C3新增了世界控制器模塊，該模塊提供了兩個(gè)互不干擾的執(zhí)行環(huán)境。根據(jù)配置，世界控制器使用可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）或權(quán)限分離機(jī)制。如果應(yīng)用程序固件需要處理敏感的安全數(shù)據(jù)（如DRM服務(wù)），則可以利用世界控制器模塊，在安全區(qū)域處理數(shù)據(jù)。

支持長距離的BluetoothLE5.0

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常使用Wi-Fi連接到云服務(wù)，但是只具有Wi-Fi功能的設(shè)備會對配網(wǎng)帶來一定困難：它們無法向配網(wǎng)程序提供可靠的配置反饋；同時(shí)，IOS和Android配網(wǎng)程序在連接網(wǎng)絡(luò)時(shí)也會產(chǎn)生額外的復(fù)雜性。然而，BluetoothLE使設(shè)備配網(wǎng)變得很簡單，BluetoothLE在本地環(huán)境中也很容易被發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行控制。

BluetoothLE協(xié)議的早期版本，傳輸距離比較短，不適用于在大型空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)本地點(diǎn)對點(diǎn)直接控制。ESP32-C3增加了對BluetoothLE5.0協(xié)議的支持，包含CodedPHY（LongRange）和擴(kuò)展廣播（extendedadvertisement）功能。它通過引入FEC編解碼等技術(shù)，雖然增加了數(shù)據(jù)冗余度，但是大幅度增加了設(shè)備通信距離（通常為100米）。此外，ESP32-C3還支持藍(lán)牙Mesh（BluetoothMesh）協(xié)議，這使它成為了控制本地網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及直接與其他BluetoothLE5.0傳感器設(shè)備進(jìn)行通信的強(qiáng)大候選設(shè)備之一。

充足的內(nèi)存

不同的應(yīng)用場景對內(nèi)存的需求不盡相同，因此很難定義一顆SoC最合適的內(nèi)存大小。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，在保持BluetoothLE工作狀態(tài)下，用戶通常需要用一到兩個(gè)TLS鏈接連接云端，同時(shí)還要保留合理的空間供應(yīng)用程序使用。ESP32-C3的內(nèi)置400KBSRAM不僅滿足了這些需求，而且芯片成本也控制在合理的預(yù)算范圍內(nèi)。此外，ESP32-C3具有用于指令（IRAM）和數(shù)據(jù)（DRAM）存儲的動態(tài)分區(qū)，使可用內(nèi)存被有效地最大化。還需注意的是，與ESP32相比，我們對藍(lán)牙子系統(tǒng)的內(nèi)存使用進(jìn)行了優(yōu)化，更多細(xì)節(jié)將在新版本ESP-IDF發(fā)布時(shí)提供。

成熟的軟件支持

ESP32-C3沿用樂鑫成熟的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)框架ESP-IDF。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備所使用的軟件，很大一部分都由與硬件相對獨(dú)立的軟件組件構(gòu)成。而ESP-IDF已成功賦能了數(shù)以億計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并歷經(jīng)了嚴(yán)格的測試和發(fā)布周期。開發(fā)人員基于ESP-IDF成熟的軟件架構(gòu)，憑借對API和工具的熟悉，將更容易構(gòu)建ESP32-C3應(yīng)用程序。此外，基于ESP-IDF的軟件組件（如云代理）無需任何更改，就可以直接在ESP32-C3上使用。

ESP32-C3也支持在從機(jī)模式下工作，通過ESP-AT和ESP-HostedSDK為外部主機(jī)微控制器和微處理器提供Wi-Fi與BluetoothLE連接功能。

ESP32-C3成本對標(biāo)ESP8266。為簡化客戶端硬件設(shè)計(jì)，它還有一款內(nèi)置flash的子型號ESP32-C3F。此外，我們還為用戶提供一系列全面通過各項(xiàng)認(rèn)證的低成本模組，以方便用戶構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。ESP32-C3-MINI-1模組尺寸小巧（13×19mm），可支持最高工作溫度105℃。ESP32-C3-WROOM-1模組也支持105℃的最高工作溫度，它還與ESP-WROOM-02D和ESP-WROOM-02模組引腳兼容，方便用戶升級到ESP32-C3。

綜上所述，ESP32-C3專為常見的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景設(shè)計(jì)。同時(shí)，啟明云端作為樂鑫科技最大的代理商合作伙伴，會和樂鑫科技一起，持續(xù)開發(fā)新的解決方案，滿足產(chǎn)業(yè)多樣化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。