ESP32-H2
⚡ L’essentiel en 60 secondes
- cpu — single-core 32-bit ESP-RISC-V, four-stage pipeline, up to 96 MHz; 303.38 CoreMark at 96 MHz (3.16 CoreMark/MHz); 40 nm process (datasheet §4.1.1.1: process node:
- gpu — none (embedded MCU).
- memory — 320 KB SRAM, 128 KB ROM, 4 KB LP SRAM (retained in deep-sleep), 16 KB cache (product page + datasheet §4.1.2).
- storage — 2 MB or 4 MB SiP in-package flash; SPI/Dual/Quad/QPI interface supports up to 16 MB off-package flash (datasheet §1.2, §4.1.2.2). No PSRAM.
- connectivity — one 2.4 GHz radio combining IEEE 802.15.4 (Thread, Zigbee, Matter over Thread; 250 Kbps OQPSK PHY, RX sensitivity up to −102.5 dBm) and Bluetooth 5 (LE) incl. Coded PHY/Long Range 125 & 500 Kbps (RX sensitivity up to −106.5 dBm) and Bluetooth Mesh; TX power −24 to +20 dBm (datasheet §1.2/§5; product page). No Wi-Fi, no Bluetooth Classic — that is the key difference vs ESP32-C6, which adds Wi-Fi 6 (
- usb — USB 2.0 Full-Speed (12 Mbps) USB-Serial/JTAG controller on GPIO26/27 (D−/D+) — device console + flashing + JTAG debug, not OTG (datasheet §1.2, §4.2.1.6; DevKitM-1 guide:
- Sur cette fiche : 9 tutoriels · 10 codes
L’ESP32-H2, développé par Espressif Systems, se distingue au sein de l’écosystème des microcontrôleurs connectés par une orientation très spécifique : il est conçu exclusivement pour les réseaux maillés à faible consommation d’énergie, notamment ceux utilisant les protocoles Thread et Zigbee, ainsi que pour le Bluetooth Low Energy (BLE). Contrairement à ses cousins de la famille ESP32 qui intègrent souvent une radio Wi-Fi, la série H2 en est dépourvue. Cette absence est un choix d’ingénierie délibéré qui permet de réduire la consommation électrique et le coût, tout en optimisant les performances pour les communications à courte portée et basse vitesse. Introduit en 2021, ce composant repose sur une architecture processeur RISC-V de 32 bits à cœur unique, cadencée jusqu’à 96 MHz. Pour le néophyte, le RISC-V est un jeu d’instructions ouvert et moderne qui offre un bon équilibre entre performance et efficacité énergétique, tandis que la fréquence de 96 MHz suffit amplement pour gérer les piles de protocoles réseau sans nécessiter la puissance brute nécessaire au traitement de flux vidéo ou audio complexe. La puce est gravée selon une finesse de gravure de 40 nanomètrès, une technologie mature qui assure une fiabilité industrielle et une bonne gestion thermique.
Sur le plan de la mémoire, l’ESP32-H2 dispose de 320 Ko de SRAM, une mémoire rapide utilisée pour le stockage temporaire des données en cours de traitement, et de 128 Ko de ROM pour le code système de base. Il intègre également 4 Ko de SRAM à faible consommation (LP SRAM), une caractéristique cruciale pour les applications sur batterie. Cette mémoire spécifique reste alimentée même lorsque le processeur est en mode veille profonde, permettant de sauvegarder l’état du système sans consommer d’énergie significative. Le stockage des programmes et des données est assuré par une mémoire flash intégrée dans le boîtier (SiP), disponible en versions de 2 Mo ou 4 Mo selon les variantes de la puce. Il est important de noter que cette puce ne dispose pas de mémoire PSRAM externe, ce qui limite la quantité de données pouvant être traitées simultanément en mémoire vive, mais reste largement suffisant pour les nœuds de capteurs ou les actionneurs domotiques.
La connectivité est le cœur de l’identité de l’ESP32-H2. Il embarque une radio unique fonctionnant sur la bande des 2,4 GHz, capable de gérer simultanément ou alternativement les normes IEEE 802.15.4 et Bluetooth 5 (LE). La norme 802.15.4 est la couche physique qui sous-tend des protocoles comme Zigbee et Thread, essentiels pour la maison connectée car ils permettent la création de réseaux maillés où chaque appareil peut relayer le signal d’un autre, étendant ainsi la portée du réseau sans infrastructure lourde. La puce est certifiée compatible avec les spécifications Thread 1.3.0 et Zigbee, offrant une interopérabilité garantie avec les écosystèmes majeurs comme Apple HomeKit ou Amazon Alexa via le standard Matter. En ce qui concerne le Bluetooth, il supporte le mode Coded PHY, qui permet d’étendre la portée des communications BLE au détriment du débit, atteignant jusqu’à 125 ou 500 Kbps. La puissance d’émission peut être ajustée jusqu’à +20 dBm (soit 100 milliwatts), une valeur élevée pour ce type de puce, qui améliore la robustesse du lien radio dans les environnements encombrés.
L’efficacité énergétique est l’un des arguments majeurs de cette carte. En mode veille profonde, la consommation typique tombe à 7 microampères, un chiffre extrêmement bas qui permet à un appareil alimenté par une petite pile bouton de fonctionner pendant des années. Ce mode est rendu possible par la conception matérielle qui coupe l’alimentation de la plupart des circuits internes, ne laissant actifs que les détecteurs de réveil et la mémoire LP SRAM. Cependant, il faut être vigilant lors de la conception matérielle : seuls certains broches (les broches du domaine LP) peuvent réveiller le microcontrôleur depuis ce mode de veille. Les broches GPIO0 à 5 et 22 à 27 sont inactives en veille profonde, ce qui signifie qu’un bouton poussoir ou un capteur destiné à réveiller l’appareil doit impérativement être connecté sur les broches autorisées, comme la GPIO6. De plus, la broche GPIO12 est multiplexée avec les fonctions d’alimentation batterie (VBAT), ce qui impose une réflexion rigoureuse sur l’architecture électrique si l’on souhaite utiliser cette broche comme entrée/sortie numérique classique.
Pour le développement, l’ESP32-H2 s’appuie sur l’environnement officiel ESP-IDF, supporté depuis la version 5.1. Il est également pris en charge par la communauté Arduino via le paquet officiel, bien que certaines fonctionnalités avancées nécessitent l’utilisation directe de l’API ESP-IDF. Un point de vigilance pour les utilisateurs de PlatformIO est que la plateforme officielle ne supporte pas nativement cette puce ; il faut recourir à des forks communautaires comme pioarduino. Le débogage et le flashage sont simplifiés par la présence d’un contrôleur USB-Serial/JTAG intégré. Cela signifie qu’un simple câble USB-C permet de programmer la puce, d’accéder à la console série pour le débogage et d’utiliser les outils de débogage JTAG, sans nécessiter de circuit externe dédié. Les broches GPIO26 et 27 sont par défaut dédiées à cette fonction USB, ce qui les rend indisponibles pour d’autres usages si l’on utilise le port USB intégré.
Il existe plusieurs formes physiques pour utiliser cette puce. La plus courante est le module ESP32-H2-MINI-1, qui intègre une antenne PCB, ou sa variante -1U avec un connecteur pour antenne externe. Pour le développement, la carte officielle ESP32-H2-DevKitM-1 est recommandée, offrant tous les accès nécessaires et un régulateur de tension. Il est à noter que les premières versions de cette carte de développement, fabriquées avant février 2024, ne disposaient pas du quartz basse fréquence de 32,768 kHz, ce qui dégradait la précision de l’horloge temps réel et augmentait légèrement la consommation en veille. Les utilisateurs doivent donc vérifier la révision matérielle de leur carte. Enfin, bien que l’ESP32-H2 soit puissant pour son usage dédié, il ne faut pas tenter de porter des projets nécessitant du Wi-Fi sur cette puce, car l’absence de radio radio Wi-Fi est une limitation matérielle absolue. Pour créer une passerelle complète capable de faire le pont entre un réseau Thread/Zigbee et Internet, il est nécessaire de coupler l’ESP32-H2 avec un autre microcontrôleur possédant du Wi-Fi, comme un ESP32-S3 ou un ESP32-C6, une architecture couramment utilisée dans les passerelles domotiques modernes.
Schéma de brochage (pinout)
| Attr | Specs | vérifié |
|---|---|---|
cpu | single-core 32-bit ESP-RISC-V, four-stage pipeline, up to 96 MHz; 303.38 CoreMark at 96 MHz (3.16 CoreMark/MHz); 40 nm process (datasheet §4.1.1.1: process node: | ✔ |
gpu | none (embedded MCU). | ? non vérifié |
memory | 320 KB SRAM, 128 KB ROM, 4 KB LP SRAM (retained in deep-sleep), 16 KB cache (product page + datasheet §4.1.2). | ? non vérifié |
storage | 2 MB or 4 MB SiP in-package flash; SPI/Dual/Quad/QPI interface supports up to 16 MB off-package flash (datasheet §1.2, §4.1.2.2). No PSRAM. | ? non vérifié |
connectivity | one 2.4 GHz radio combining IEEE 802.15.4 (Thread, Zigbee, Matter over Thread; 250 Kbps OQPSK PHY, RX sensitivity up to −102.5 dBm) and Bluetooth 5 (LE) incl. Coded PHY/Long Range 125 & 500 Kbps (RX sensitivity up to −106.5 dBm) and Bluetooth Mesh; TX power −24 to +20 dBm (datasheet §1.2/§5; product page). No Wi-Fi, no Bluetooth Classic — that is the key difference vs ESP32-C6, which adds Wi-Fi 6 ( | ✔ |
usb | USB 2.0 Full-Speed (12 Mbps) USB-Serial/JTAG controller on GPIO26/27 (D−/D+) — device console + flashing + JTAG debug, not OTG (datasheet §1.2, §4.2.1.6; DevKitM-1 guide: | ✔ |
gpio | 19 programmable GPIOs; digital pins GPIO0–GPIO5 and GPIO22–GPIO27 are NOT usable in deep-sleep (LP-domain pins only); GPIO26/27 default to USB function with internal pull-up; default drive strength 20 mA (40 mA on GPIO26/27) (datasheet §2.2–2.3). - Peripherals: 2× UART, 1× general-purpose SPI (plus 2 dedicated flash SPI ports), 2× I2C, 1× I2S, RMT (2 TX + 2 RX channels), LED PWM (6 channels), TWAI (CAN 2.0A), GDMA (3 TX + 3 RX channels), SoC event task matrix (ETM) (datasheet §1.2). - ADC: 12-bit SAR, up to 5 channels; plus temperature sensor and analog (PAD voltage) comparator; no DAC in the datasheet peripheral set (datasheet §1.2, §4.2.2). | ? non vérifié |
logic_level | 3.3 v | ? non vérifié |
power | VDD3P3 (3.0–3.6 V abs-max 3.6 V) + VBAT pin (battery domain, shared with GPIO12/XTAL_32K functions); CHIP_EN must not float (datasheet §2.5, §5.1). | ? non vérifié |
consumption_3_3_v_25_c_datasheet_table_5_6_5_9 | TX 36 mA @ 0 dBm / 140 mA @ +20 dBm; RX 24–25 mA; modem-sleep 3–17 mA typ; light-sleep 25–85 µA typ; deep-sleep 7 µA typ; power-off 1 µA. | ? non vérifié |
temperature | −40 to +105 °C recommended ambient (FH-S parts); HTOL qualified 125 °C/1000 h (datasheet Table 1-1, §5.6). | ? non vérifié |
- Fabricant : Espressif Systems (Shanghai) — page produit :
- Année : introduit en 2021 ; première carte de développement officielle (DevKitM-1) expédiée en 2023 ( Le support ESP-IDF est arrivé dans la v5.1 (
- Statut : Actif — le SoC 802.15.4 (Thread/Zigbee) + Bluetooth 5 (LE) basse consommation dédié d'Espressif ; la gamme « H » n'a pas de radio Wi-Fi (page produit ci-dessus ; la page H2 ne liste que IEEE 802.15.4 + Bluetooth LE comme radios).
- Prix de lancement : DevKitM-1 ≈ 10 US$ au détail (2023, port non compris) ; Waveshare ESP32-H2-DEV-KIT-N4-M ≈ 6,65 US$ pour les puces nues.
- Variantes de puce (QFN32, 4×4 mm) : ESP32-H2FH2S (flash Quad SPI 2 MB intégrée au boîtier) et ESP32-H2FH4S (4 MB), toutes deux qualifiées pour une ambiance de −40 à +105 °C, SPI 3,3 V (ESP32-H2 Series Datasheet v1.3, Table 1-1 : Nomenclature : H = grade haute température, N = grade normal, S = sécurité renforcée (datasheet Fig. 1-1).
- Modules : ESP32-H2-MINI-1 (antenne PCB) / ESP32-H2-MINI-1U (connecteur d'antenne externe) (
- Cartes courantes : ESP32-H2-DevKitM-1 / -1U-N4 (officielle), Waveshare ESP32-H2-DEV-KIT-N4-M et ESP32-H2-Zero, Olimex ESP32-H2-DevKit-LiPo, LILYGO T-Panel (passerelle S3 + H2), M5Stack Unit Gateway H2 et NanoH2 (
＋ Points forts
- Zigbee-Compliant Platform and Thread-Certified 1.3.0 Component — certifié, pas simplement « capable de » (badges/liens sur la page produit :
- Point final Matter-over-Thread avec commissioning 802.15.4 + BLE concurrent ; associé à un SoC Wi-Fi il forme une passerelle frontière Thread ou un pont Matter-Zigbee (page produit ; par ex. la passerelle LILYGO T-Panel S3+H2 :
- 7 µA en deep-sleep avec conservation de 4 Ko de LP SRAM — nœuds mesh sur batterie (datasheet Table 5-9).
- Option TX +20 dBm (100 mW) sur une radio mesh de classe < 3 US$ (datasheet §5.5.1).
- Sécurité : secure boot basé sur ECC, chiffrement du flash AES-128/256-XTS, signature numérique ECDSA, périphérique HMAC, accélérateurs cryptographiques (page produit « Robust Security »).
- USB-Serial/JTAG intégré — un seul port pour console/flash/debug, comme la lignée C3.
- Digne successeur de l'ESP32-C3 pour la domotique : même recette RISC-V + USB-Serial/JTAG + sécurité, mais la radio Wi-Fi est échangée contre le 802.15.4, ce qui en fait la réponse d'Espressif aux déploiements Thread/Zigbee (interprétation à partir des deux pages produit : vs
− Points faibles
- Pas de Wi-Fi. Tout ce qui est copié d'exemples ESP32/C3/C6 et qui touche au Wi-Fi ou au Matter-over-Wi-Fi ne peut tout simplement pas tourner ; une passerelle frontière Thread doit associer le H2 à un SoC Wi-Fi (page produit « Enabling Matter »). C'est la surprise n° 1 lors d'un portage.
- GPIO8 est une broche de strapping ET la ligne du RVB embarqué de la DevKitM-1 (LED RVB adressable sur GPIO8) : charger GPIO8 au reset (capacité de la LED, conduite en entrée avec une résistance de pull) peut faire basculer la puce dans un mauvais mode de boot (broches de strapping GPIO8/9/25 : datasheet §3 ; LED RVB : URL du guide utilisateur DevKitM-1 ci-dessus).
- Restriction des broches de réveil en deep-sleep : GPIO0–5 et GPIO22–27 sont mortes en deep-sleep — les boutons/capteurs qui doivent réveiller la puce doivent être sur des broches du domaine LP (datasheet §2.2).
- GPIO12 est multiplexée avec les broches d'alimentation VBAT/VDDA_PMU — les conceptions sur batterie qui veulent aussi GPIO12 en E/S doivent d'abord trancher le schéma d'alimentation (datasheet Table 2-7).
- La précision de l'ADC dépend de la date de fabrication : Espressif documente des plages/précisions ADC différentes pour les puces d'avant vs après D/C 342023 (composants blindés) — des lots mélangés peuvent se comporter différemment (note de la datasheet sous §5.4).
- Les premières cartes DevKitM-1 (PW avant PW-2024-02-0362, c'est-à-dire pré-février 2024) sont expédiées sans le quartz LP 32,768 kHz — précision RTC dégradée et consommation de sommeil moyenne plus élevée si on n'en soude pas un (guide utilisateur DevKitM-1, Hardware Revision Details).
- CHIP_EN ne doit jamais rester flottant (la puce peut rester éteinte ou subir des brown-outs imprévisibles) (note de la datasheet Table 2-6).
- La plateforme PlatformIO officielle n'a pas le H2 — les utilisateurs de PlatformIO doivent passer au fork pioarduino (
- Seulement 19 GPIO / 2 UART / 1 port SPI général, et sur les composants QFN32 à flash SiP les broches SPI du flash ne sont pas routées vers l'extérieur (note 2 de la datasheet Table 1-1). La planification des broches est obligatoire.
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- Retour d'expérience expert expert — expert-microcontroleur
- Je viens de passer mes premiers jours sur l'ESP32-H2 et le retour est mitigé. Le point positif majeur reste son efficience : la 303.38 CoreMark à 96 MHz sur le RISC-V est impressionnante pour le budget, et la connectivité 802.15.4 est native. Par contre, attention aux pièges de portage. Si vous cop… — expert-microcontroleur
- Merci pour ce retour précis, ça confirme mes doutes. J'ai justement perdu trois heures ce matin à chercher pourquoi mon code ne bootait pas, avant de comprendre que mon bouton de reset était mal branché près du GPIO8. C'est vraiment vicieux cette multiplexage avec la LED. En tout cas, merci de conf… — hacker-du-weekend
- Salut, petite question pratique concernant l'environnement de dev. J'utilise PlatformIO au quotidien pour mes projets ESP32, mais je ne trouve pas de support natif pour cette puce. Tu as réussi à faire tourner un blink simple ? J'ai lu quelque part qu'il fallait changer de plateforme, mais je ne ve… — pio_addict
Retours et projets de la communauté
- Use Arduino IDE and ESP32-H2-DEVKITM-1 to create a Matter device forum.arduino.cc
- Using ESP32 H2 Super Mini forum.arduino.cc
- How to correctly power an ESP32-H2 board with a battery electronics.stackexchange.com
- ESP32-H2 doesn't work fine when powered via external supply and 3V3 pin electronics.stackexchange.com
- Pas de Wi-Fi. Tout ce qui est copié d'exemples ESP32/C3/C6 et qui touche au Wi-Fi ou au Matter-over-Wi-Fi ne peut tout simplement pas tourner ; une passerelle frontière Thread doit associer le H2 à un SoC Wi-Fi (page produit « Enabling Matter »). C'est la surprise n° 1 lors d'un portage.
- GPIO8 est une broche de strapping ET la ligne du RVB embarqué de la DevKitM-1 (LED RVB adressable sur GPIO8) : charger GPIO8 au reset (capacité de la LED, conduite en entrée avec une résistance de pull) peut faire basculer la puce dans un mauvais mode de boot (broches de strapping GPIO8/9/25 : datasheet §3 ; LED RVB : URL du guide utilisateur DevKitM-1 ci-dessus).
- Restriction des broches de réveil en deep-sleep : GPIO0–5 et GPIO22–27 sont mortes en deep-sleep — les boutons/capteurs qui doivent réveiller la puce doivent être sur des broches du domaine LP (datasheet §2.2).
- GPIO12 est multiplexée avec les broches d'alimentation VBAT/VDDA_PMU — les conceptions sur batterie qui veulent aussi GPIO12 en E/S doivent d'abord trancher le schéma d'alimentation (datasheet Table 2-7).
- La précision de l'ADC dépend de la date de fabrication : Espressif documente des plages/précisions ADC différentes pour les puces d'avant vs après D/C 342023 (composants blindés) — des lots mélangés peuvent se comporter différemment (note de la datasheet sous §5.4).
- Les premières cartes DevKitM-1 (PW avant PW-2024-02-0362, c'est-à-dire pré-février 2024) sont expédiées sans le quartz LP 32,768 kHz — précision RTC dégradée et consommation de sommeil moyenne plus élevée si on n'en soude pas un (guide utilisateur DevKitM-1, Hardware Revision Details).
- CHIP_EN ne doit jamais rester flottant (la puce peut rester éteinte ou subir des brown-outs imprévisibles) (note de la datasheet Table 2-6).
- La plateforme PlatformIO officielle n'a pas le H2 — les utilisateurs de PlatformIO doivent passer au fork pioarduino (
- Seulement 19 GPIO / 2 UART / 1 port SPI général, et sur les composants QFN32 à flash SiP les broches SPI du flash ne sont pas routées vers l'extérieur (note 2 de la datasheet Table 1-1). La planification des broches est obligatoire.
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- Premier blink sur une broche sûre (GPIO22) debutant Schéma : IMG-esp32-h2-debutant-1-h2-clignoter-gpio22.svg — ESP32-H2-DevKitM-1 avec une LED externe et sa résistance sur GPIO22, broches déconseillées GPIO8 (strapping + LED RGB) et GPIO26/27 (USB) barrées.
- Pilotez la LED RGB embarquée avec le périphérique RMT debutant Schéma : IMG-esp32-h2-debutant-2-h2-led-rgb-rmt-gpio8.svg — Bloc RMT du H2 générant la trame WS2812 envoyée sur GPIO8 vers la LED RGB adressable du DevKitM-1, avec badge strapping sur GPIO8.
- Beacon BLE 5 : le « hello radio » d'une puce sans Wi-Fi debutant Schéma : IMG-esp32-h2-debutant-3-h2-beacon-ble5-nimble.svg — H2 diffusant des trames d'advertising BLE 5 captées par un téléphone, avec badges Coded PHY 125/500 kbps et TX jusqu'à +20 dBm.
- Deep-sleep 7 µA : le bouton qui doit être dans le domaine LP intermediaire Schéma : IMG-esp32-h2-intermediaire-1-h2-deep-sleep-bouton-lp.svg — Broches du H2 colorées : GPIO0–5 et GPIO22–27 grisées (mortes en deep-sleep), bouton de réveil sur GPIO6 dans le domaine LP, puce en deep-sleep à 7 µA sur batterie.
- Interrupteur Zigbee certifié avec l'ESP-Zigbee-SDK intermediaire Schéma : IMG-esp32-h2-intermediaire-2-h2-zigbee-light-switch.svg — Interrupteur Zigbee H2 sur pile avec bouton en domaine LP, rejoignant un coordinateur relié à un réseau IP.
- ADC 12 bits et capteur de température : piège du date code intermediaire Schéma : IMG-esp32-h2-intermediaire-3-h2-adc-capteur-interne.svg — Blocs analogiques du H2 : ADC SAR 12 bits 5 canaux, capteur de température et comparateur analogique, sans DAC, reliés à la console USB-Serial/JTAG.
- Endpoint Matter-over-Thread sur esp-matter avance Schéma : IMG-esp32-h2-avance-1-h2-matter-over-thread.svg — Endpoint Matter H2 commissionné en BLE puis rattaché à un réseau Thread dont la sortie IP passe par un border router S3/C6.
- Passerelle domotique : le duo Wi-Fi + H2 avance Schéma : IMG-esp32-h2-avance-2-h2-passerelle-wifi-dual-soc.svg — Architecture de passerelle : un SoC Wi-Fi (S3 ou C6) relié à un H2 pour le radio 802.15.4, le tout remontant les événements vers un broker IP.
- Nœud de capteur maillé sur pile : le système complet avance Schéma : IMG-esp32-h2-avance-3-h2-noeud-mesh-batterie.svg — Cycle de vie d'un nœud sur pile : réveil LP, lecture ADC/capteur, burst radio 802.15.4 ou BLE, retour deep-sleep 7 µA, avec broche GPIO12/VBAT annotée.
Bibliothèque de code — exemples écrits pour cette carte
blink_main.cCbouton_isr.cCledc_fade.cCadc_oneshot.cCuart_console.cCi2c_oled.cCzigbee_switch.cCmatter_switch.cppC++deep_sleep.cCnvs_store.cC
Exemples et dépôts trouvés en ligne
- espressif/esp-idf github.com
- espressif/esp-zigbee-sdk github.com
- barsik21/esp32h2-thermo github.com