最近,多个项目独立发现了 ESP32 微控制器(ESP32)中隐藏的软件定义无线电(SDR)能力。不同开发者在互不知情的情况下,分别利用该芯片的硬件特性实现了射频信号的接收与解码。相关实验通过重新配置芯片内部的时钟与转换模块,使原本用于通用计算的设备能够捕获特定频段的无线电波。
正文
2025年曾介绍过 ESPARGOS,一种由多个贴片天线组成的相控阵,每个连接 ESP32 WiFi 微控制器,可用于确定 WiFi 信号到达方向并生成实时增强现实热力图。
最近 ESPARGOS 团队有了令人兴奋的发现:若干 ESP32 芯片存在未公开特性,固件可绕过固定的 WiFi 和蓝牙功能,直接捕获原始 IQ 基带采样。因此多款 ESP32 型号能用作内置 SDR,覆盖 2.2–2.7 GHz,其中 ESP32-C5 还支持 4.8–6.0 GHz,采样率最高 80 MS/s,模拟带宽约 13–54 MHz(视芯片而定)。
不过作为连接 PC 的通用 SDR,其输出带宽不足,只能向 PC 导出数据快照,因此仅能作为频谱分析仪使用,仅凭 ESP32 无法解调或解码连续无线电数据。例外是新款 ESP32-S31,可通过千兆以太网接口持续流式传输最高 16 MS/s,配套的 SoapySDR 驱动将很快用于 GNU Radio 和 gqrx。若想尝试,ESP-WebSDR 页面允许从浏览器直接刷写固件到多数 ESP32 开发板,并查看实时频谱与瀑布图。
此外 ESPARGOS 团队指出,其硬件现在支持相位相干 IQ 采样捕获,这意味着不再限于 WiFi 和蓝牙信号,可对 2.4 GHz 频段任意信号测向。团队也称相位相干发射在理论上可行,但暂时未实现,因为可能被滥用。
似乎同一时期至少还有两个项目独立发现了相同或相似特性,用以解决不同问题。
Reddit 用户 /u/h0m3us3r 于 9 月 26 日将相同发现上传 GitHub,并录制视频展示 ESP32-S3 配合 FPGA 作为 USB3 前端用作 SDR。与 ESPARGOS 不同,该项目通过 FPGA 持续向 PC 流式传输原始 IQ 数据而非快照,因此 PC 端应可进行完整解调与解码。但当前原型用 FPGA 为 ESP32 提供时钟,导致相位噪声较差;若解决时钟问题,ESP32 加 FPGA 可制成类似 RTL-SDR 的通用 SDR,频率范围 2.2–2.8 GHz,带宽最高 80 MHz。




另一类似项目 C5VRX 于 8 月 13 日首次上传 GitHub,使用 ESP32-C5 作为 5.8 GHz 实时 FPV 视频接收器。尽管机制有所不同,结果相似:利用 ESP32 上未公开的 IQ 数据流采样 FPV 信号并在板载解调,通过简单电阻 DAC 输出模拟复合视频。该项目仍在推进,目前远距离工作尚不可靠。

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评论
社区对利用 Espressif 芯片实现廉价软件定义无线电(SDR)普遍感到兴奋,主要担忧在于厂商可能因合规或发射功能而屏蔽该特性。
看好新款 ESP32 模块能降低廉价 SDR 门槛并推动业余无线电
- 较多人指出新款 ESP32-S31 的高带宽接口能直接提取 IQ 数据,突破此前需 FPGA 加 USB3 的传输瓶颈,为 13 厘米波段业余无线电提供稳定且低成本的射频到比特方案。 > 这些破解很可能成为 13 厘米业余无线电的一场革命,且基于认证组件可期待非常稳定的电台(@BlackRabbit1)
担忧合规与发射能力会迫使厂商在固件中抹除该特性
- 少数人提醒许多廉价无线芯片因认证与出口管制从不公开文档,若任意发射能力曝光,厂商可能被迫将这一接收特性也从固件中“修补”掉。 > 若任意发射也成为可能, Espressif 或许会被迫将其剔除,但愿不至于此(@mallets)
有价值的补充
- 有读者将固件绕过固定 WiFi 与蓝牙捕获原始 IQ 采样,类比于早年电视棒改装为 SDR 的思路(@ErroneousBosh)。
- 项目早前因用 FPGA 时钟 ESP32 导致相位噪声差,但近期代码提交显示该问题已解决(@xd1936)。
- 除传输速率外,当前关于信号质量(如相位噪声、镜像、直流偏移)的实测数据仍较少,需等待硬件到手验证(@mallets)。