Hacker News 中文摘要

RSS订阅

最新 ESP32 可运行 Linux,性能逼近 Raspberry Pi -- The newest ESP32 can run Linux and it's getting close to a Raspberry Pi

乐鑫(Espressif)推出新款 ESP32,型号为 ESP32-S31,它配备千兆以太网 MAC、USB 2.0 高速主机控制器、带两个插槽的 SD 卡接口以及摄像头输入。这些是 Linux 单板电脑上相当标准的功能,如今出现在一款微控制器上。

正文

乐鑫推出了新的 ESP32,型号为 ESP32-S31。这款芯片带有千兆以太网 MAC、USB 2.0 High-Speed 主机控制器、双槽 SD 卡接口,以及摄像头输入。这份配置单对 Linux 单板计算机来说很标准,出现在微控制器上却相当奇怪。

Image 1: 4

外设已经改变了它的样子

关于 ESP32-S31,最大的新闻是网络能力:它配备 1000 Mbps 以太网 MAC,相比 ESP32-P4 上较慢的 100 Mbps 是一大飞跃。它使用 8P8C 连接器(通常称为 RJ45),PHY 利用芯片的 RGMII 接口。RGMII 正是实现千兆的关键,否则就只能用标准 RMII。

图片来源:Espressif

ESP32-S31 接口框图,标注了各接口的连接

光是这份清单就能看出,这是一种全新的 ESP32,之前从未出现过。有线网络?USB 主机?摄像头、显示、音频?这一切都更像是 SBC,而不是微控制器。但这还不是全部。

乐鑫在 ESP32-S31 里放了真正的 MMU

这次有一个重大区别。在 S31 的数据手册中,乐鑫称核心实现了「Sv32 两级页表地址翻译」,并实现了「机器、超级用户和用户特权模式」。Sv32 是真正的 RISC-V 分页方案,而同时具备三种特权模式,才能让常规内核以超级用户模式运行,固件在其下方以机器模式运行。这正是基于 RISC-V 的 Linux 机器的工作方式。

Espressif 先后称为 MMU 的两种东西对比

Linux 在 ESP32-S31 RISC-V 特权模式上的三层结构

社区也没有停止快速迭代。一个移植版本让 Linux 6.18 运行在超级用户模式,几乎所有硬件的驱动都能工作。另一个基于 Linux 7.1,支持连接 800x480 的 LCD 面板,可以显示控制台。能接显示器、用有线以太网、用鼠标和键盘,听起来更像 SBC,而不是微控制器。

内存是最大的短板

这正是那些 Linux 构建从 flash 执行内核的原因,以免把宝贵的 PSRAM 花在内核上。此外板载没有 GPU 或 NPU,ESP32-P4 具备视频编码和 MIPI 接口,而 S31 把它们换成了额外的射频。你仍然能得到 JPEG 编解码器、2D 像素处理加速器和 2D DMA,但这些并不足以显示完整的 Linux 桌面。

Milk-V Duo S

时钟速度也让千兆以太网网卡存在疑问。在 320 MHz 下,每个最大尺寸以太网帧大约有 3,900 个 CPU 周期,最小帧约 215 个。PSRAM 理论最大带宽为 500 MB/s,在批量传输中也许能接近千兆速度,但如果要用大量小包传输跑满连接,我会持怀疑态度。

即便带上这些射频,功耗表现也相当不错:Wi-Fi 接收根据模式在 110 mA 到 117 mA 之间,802.11b 在 15 dBm 下发射峰值 265 mA,双核在 320 MHz 调制解调器睡眠状态下,外设时钟关闭时消耗 91 mA,开启时 147 mA。这是微控制器的功耗曲线,尽管它拥有 SBC 级别的外设。

「S31」这个命名有点乱

在 Hackaday 的评论区,乐鑫技术营销经理 Jeroen Domburg 表示:「我们其实从未打算把 CPU 架构放进名字里。」他还说核心源自 P4,S31 的速度接近 S3 的两倍。

ESP32-S3 上的两个 USB-C 口

S31 不是 SBC,但它是第一款许多特性——外设、带宽、CPU 特权模型——都恰好接近现代 SBC 的 ESP32。过去几年,拥有良好 I/O 的微控制器与 SBC 之间的差距一直在缩小,虽然你仍然无法在 16 MB 的 PSRAM 上跑桌面,但不太费劲就能跑起一个 Linux 终端。而这只是第一步。

评论

社区普遍看好新款ESP32芯片性能提升带来的应用拓展,但多数人批评配套文章质量低劣,并担忧型号能力差异扩大导致选型困惑。

新芯片性能释放更多应用可能

  • 新版本具备某种MMU,使更多功能可行;凭借音视频与丰富GPIO可软件模拟老设备;更强算力可整合家居自动化的多个分散节点,甚至构建千级节点的多协议中枢。(较多人) > 凭借各种能力与音视频输出,它可能是软件模拟旧设备的优秀平台(@rbanffy)

硬件取舍遗憾与产品线碎片化

  • 新款速度足够却缺少摄像头接口,旧款反之;仍仅支持2.4GHz无线;不同ESP32板卡能力差距扩大,让人难判断“可运行”究竟需要什么硬件投入。(较多人) > 上帝予取求,新款S31有速度但没了CSI,旧款P4有CSI却速度不足(@mstaoru)

配套文章水准糟糕

  • 相关文章疑似AI灌水且标题语句不通,并从标题开始就混淆了MCU与某种未公开的SBC概念,老牌媒体不应如此。(较多人) > 文章似乎从标题起就把MCU和某种SBC搞混了(@hwh)

乐见其冲击树莓派市场

  • 有人希望这款低成本强性能芯片能抢走树莓派基金会高价电脑的份额。(少数人) > 树莓派基金会以为做200美元电脑是进步,希望他们被抢走市场(@jgbuddy)

嵌入式未必需要如此高性能

  • 现代手机算力已超早年PC总和,但多数嵌入式任务不需要那么强,性能过剩反而可能导致Electron式的资源浪费。(少数人) > 多数嵌入式不需要那么强,这正是我们最终用上Electron的原因(@pjmlp)

有价值的补充

  • Linux自7.1起移除了RISC-V的XIP支持,该功能可从NOR flash直接运行内核而无需先载入内存,对低内存设备几乎必要;Espressif因故沿用旧版内核,有人呼吁重新引入。(@ValdikSS)