Espressif'in ESP32-S31'i gerçek MMU, gigabit Ethernet ve USB host desteğiyle Linux çalıştırıyor

Espressif'in en yeni çipi ESP32-S31, şirketenin amiral gemisi mikrodenetleyici serisini normalde tek kart bilgisayarların (SBC) bulunduğu bölgeye taşıyor. XDA Developers'ın aktardığına göre bu parça; gigabit kablolu ağ, bir USB host denetleyicisi, çift SD kart yuvası ve bir kamera arayüzünü gerçekten modern bir bellek yönetim birimiyle (MMU) birleştiriyor — Linux'un, önceki ESP32 çiplerinin gerektirdiği geçici çözümlere başvurmadan doğrudan açılmasını sağlayacak kadar.

Çevre birimleri listesi SBC teknik föyü gibi okunuyor

Öne çıkan özellik ağ tarafı. S31, ESP32-P4'teki 100 Mbps denetleyicinin on katı verimlilikte 1000 Mbps Ethernet MAC'e sahip; RGMII arayüzü üzerinden çalışan bir PHY ile RJ45 jakına bağlanıyor — XDA'ya göre gigabit hızları mümkün kılan tam olarak bu, eski RMII yaklaşımı ise bunu başaramazdı.

Çevre birimleri setinin geri kalanı da bir mikrodenetleyici için alışılmadık: host modunda 500 mA besleme yapabilen tam boy Type-A porta bağlı bir USB 2.0 High-Speed OTG denetleyicisi, iki kart yuvalı bir SDIO host, 8 ila 16 bitlik bir DVP kamera arayüzü ve I8080 ile MOTO6800 panellerinin yanında 24 bit RGB'ye kadar destekleyen bir paralel LCD denetleyicisi. Bunlara ek olarak donanım Bluetooth ses senkronizasyonuna sahip iki I2S denetleyicisi, on dört kapasitif dokunma kanalı, bir CAN FD denetleyicisi ve dört MCPWM birimi var.

Daha hızlı RISC-V çekirdekler ve ayrılmış bir PSRAM veri yolu

İşlem gücü, 320 MHz'e kadar saat hızına sahip iki 32 bit RISC-V çekirdekten geliyor; her birinin kendi kayan nokta birimi var ve biri 128 bitlik bir SIMD veri yoluyla besleniyor; ayrıca 40 MHz'de çalışan ayrı bir düşük güçlü çekirdek bulunuyor. Her çekirdeğe 32 KB L1 komut önbelleği düşüyor ve ikisi 64 KB veri önbelleğini paylaşıyor.

Bellek desteği de büyüdü. Çip, 250 MHz 8 bit DDR arayüzü üzerinden 64 MB'a kadar PSRAM'a ve 256 MB'a kadar flash'a erişiyor. XDA'ya göre ESP32-S3'te PSRAM ve flash arayüzleri paylaşımlıydı, bu da S31'in düzenini anlamlı bir ileri adım haline getiriyor.

Bu sefer MMU gerçek

Espressif yıllardır çiplerinde bir MMU bloğu etiketliyor, ancak ESP32-S3 ve ESP32-P4 gibi parçalarda bu blok yalnızca harici flash ve PSRAM'ı adres uzayına eşliyordu. XDA'ya göre S31 veri sayfası ise bunun yerine Sv32 iki düzeyli sayfa tablosu adres çevirisi ile Machine, Supervisor ve User ayrıcalık modlarını tanımlıyor. Sv32, RISC-V'in gerçek sayfalama şemasıdır ve üç ayrıcalık modu da geleneksel bir çekirdeğin supervisor modunda, altındaki donanım yazılımının machine modunda çalışmasını sağlar — RISC-V Linux makineleri tam olarak böyle kurulur. S31'i, ESP32 silikonuna Linux'u taşıyan önceki eli uzunlu denemelerden ayıran da budur.

Linux zaten açılıyor

Espressif Ağustos ayında Buildroot ve U-Boot üzerine kurulu, bir çekirdek, cihaz ağacı ve kök dosya sistemi paketleyen bir Linux geliştirme kartı destek paketi yayınladı; ancak şirket bunun üretim kullanımı için henüz önerilmediğini belirtiyor. Topluluk daha da hızlı ilerliyor: XDA, donanımın neredeyse tamamı için çalışan sürücülerle supervisor modunda Linux 6.18 çalıştıran bir port alıntılıyor; bir diğeri ise konsol gösteren 800x480 LCD paneli süren Linux 7.1 tabanlı. USB üzerinden bir klavye ve fare, kablolu Ethernet ve SD depolama ekleyince kurulum küçük bir tek kart bilgisayara benzer şekilde davranıyor.

Bellek sınırı belirleyici

S31 RAM konusunda geride kalıyor. XDA, çipte 512 KB dahili SRAM, 16 MB veya 32 MB paket içi PSRAM seçenekleri, 64 MB'lık kesin bir üst sınır ve hiç DRAM denetleyicisi olmadığını sayıyor — örneğin 512 MB'lık Milk-V Duo S ile karşılaştırıldığında. Mevcut Linux derlemeleri, kıt PSRAM'ı harcamamak için çekirdeği özellikle flash'tan çalıştırıyor. GPU ya da NPU da yok; ESP32-P4'ün video kodlama ve MIPI arayüzleri ek radyolar uğruna feda edilmiş ve geriye bir JPEG codec'i, 2D piksel işleme hızlandırıcısı ve 2D DMA kalmış — tam bir Linux masaüstü için yeterli değil. XDA ayrıca 320 MHz'lik çekirdeklerin bir gigabit Ethernet hattını gerçekten doyurup doyuramayacağı sorusunu da gündeme getiriyor.

Neden önemli

Mikrodenetleyiciler ile tek kart bilgisayarlar arasındaki ayrım çizgisi uzun zamandır bellek yönetimiydi: mikrodenetleyiciler çıplak donanım üzerinde ya da RTOS ile çalışır, Linux gerektiren her şey Pi sınıfı bir karta terfi ederdi. ESP32-S31 bu sınırı aşındırıyor; ESP32 ailesinin düşük güç tüketimi, dokunma algılama ve kontrole yönelik mirasını taşıyan silikona satıcı destekli bir Linux yığını getiriyor. Gömülü geliştiriciler için artık tek çip hem sensör görevlerini hem de USB çevre birimleri ve ekran takılmış ağ bağlantılı bir işletim sistemini kapsayabiliyor. Bir Raspberry Pi'nin yerine geçmeyecek — 64 MB'lık bellek sınırı buna engel — ama Linux'un mikrodenetleyici güç bütçeleri ve entegrasyon seviyelerinde geldiği bir orta sınıf cihaz kategorisine işaret ediyor ve Espressif'in platformu bundan sonra nereye taşımayı planladığını net biçimde gösteriyor.