P05 · Air 备选平台评估 —— ESP32-H2-MINI-1-H4S
- 评估对象：Espressif ESP32-H2-MINI-1-H4S（4 MB flash、PCB 天线、−40…105 °C）。
- Level-1 规格：Air Level 1；推荐实现：设计附录。
- 总交付要求：Air 设计与代工指南。
- 数据日期：2026-09-11，按原厂公开资料核对；数据手册能力不等于整机性能、现货或目的地认证。
1. 结论摘要
章节标题：“1. 结论摘要”2026-09-11 决定更新：ESP32-H2 已被采纳为 Air 首版推荐平台，电池同时由 CR2450 改为 2×AAA 一次锂电池串联、外形厚度目标由 ≤12 mm 放宽至 ≤14 mm。下表第一行的“不推荐”是针对 CR2450 方案的结论，已被该决定取代；§4 的三项阻断项中，供电窗口与峰值电流由 AAA 电池组加 buck-boost 解决，平均电流预算按新的 750 mAh 口径重算。§5 的 NFC/入网问题不受影响，仍须在 AIR-O-02 关闭。本文其余部分仍是 CR2450 时期的分析，重算前按此处说明理解。
2026-09-22 决定更新：电池基线改回 1×CR2450 直供（任务 20260922-2048），2026-09-11 的 AAA 决定随之撤销；本文 §4 的三项阻断重新生效，ESP32-H2 不再是首版推荐。首版推荐改为 nRF54L15、备选 TI CC2755R10，依据见 TI 评估。本文其余内容保留为记录。
| 用途 | 结论 | 依据 |
|---|---|---|
| CR2450 电池 Air 2/4 主平台 | 不推荐（已由 2026-09-11 改为 AAA 锂电池方案取代） | 供电下限 3.0 V、峰值 0.35 A、深睡 7 µA、无 NFC，见 §4 |
| AAA 锂电池 Air 2/4 主平台 | 曾为首版推荐（2026-09-11），2026-09-22 撤销 | 供电窗口与 0.35 A 峰值由电池组加 buck-boost 解决；深睡 7 µA 占三年额度 25 %；NFC 缺口另行关闭 |
| Air Hub 无线侧（若 D0 决定接入 Thread/Zigbee/Matter 设备） | 值得单独评估，需与 STM32G0B1CE 分工重新定义 | 802.15.4 + BLE 5.3 双协议、模组级认证，见 §6 |
| 有线供电或非纽扣电池的 Air 变体 | 可作为替代报价，不进入首版基础报价 | 去掉电池约束后 §4 的三项阻断项消失 |
| Thread/Matter 接入路径原型验证 | 推荐用作评估硬件，不构成产品承诺 | 低成本、生态成熟、不占用 D0 主线 |
本文不改变 Air 指南 §4 的推荐：Air 主方案仍为 nRF54L15。如要把 ESP32-H2 提升为候选，须先满足 §7 的采纳条件，并在 D0 与 AIR-O-01/AIR-O-02 一起关闭。
2. 器件事实
章节标题：“2. 器件事实”以下取自 ESP32-H2-MINI-1 / MINI-1U 数据手册，供应商回复须复核版本号与勘误。
| 项目 | 数据手册值 |
|---|---|
| 订货号族 | ESP32-H2-MINI-1-H2S（2 MB）/ -H4S（4 MB）；MINI-1U 为外置天线版，−40…105 °C |
| 尺寸 | MINI-1 13.2 × 16.6 × 2.4 mm（MINI-1U 13.2 × 12.5 × 2.4 mm） |
| 内核 | RISC-V 单核 32 位，最高 96 MHz；128 KB ROM、320 KB SRAM、4 KB LP RAM、封装内 4 MB flash |
| 无线 | Bluetooth 5.3 LE（Coded PHY 125/500 kbps、2 Mbps、Mesh、扩展广播）+ IEEE 802.15.4-2015（Thread 1.4 / Zigbee 3.0 / Matter）；无 Wi-Fi |
| 射频 | 发射 −24…20 dBm；BLE 1 Mbps 接收灵敏度 −98.0 dBm；802.15.4 250 kbps 灵敏度 −101.5 dBm |
| 供电 | 3.0 V（min）/ 3.3 V（typ）/ 3.6 V（max）；外部电源需具备 0.35 A 峰值能力 |
| 电流 | BLE 发射 18 dBm 112 mA、7 dBm 55 mA；接收 25 mA；modem-sleep 6 mA；light-sleep 85 µA；deep-sleep 7 µA；power-off 1 µA |
| I/O | 最多 19 个 GPIO（含 3 个 strapping）；I2C、I2S、SPI、UART、ADC、LED PWM、PCNT、RMT、MCPWM、TWAI®、USB Serial/JTAG、温度传感器 |
| 安全 | Secure Boot v2（RSA-3072 / ECDSA-256，最多 3 组公钥存 eFuse）、XTS-AES-256 flash 加密、ECDSA 硬件外设（私钥可读保护写入 eFuse）、HMAC / 数字签名外设。见 ESP-IDF 安全概览 |
| 无 | NFC、Wi-Fi、sub-GHz、CAN FD（TWAI® 为 Classical CAN，待供应商核实） |
数据手册未在本页列出 CE/FCC/SRRC/MIC/KC 等具体证书编号与有效版本；模组认证不等于整机合格，须按 Air 指南 §8 单独交付目的地证据。
3. 与 Level 1 要求的对照
章节标题：“3. 与 Level 1 要求的对照”| ID | 本模组表现 | 判定 |
|---|---|---|
| AIR-01 | Air 2/4 共平台、19 个 GPIO 足够 4 键 + 指示灯；CR2450 直供不成立，须升压或换电池形式 | 不满足（电池部分） |
| AIR-02 | 深睡 7 µA 已占三年预算 46 %、五年预算 77 %，尚未计入升压静态电流与射频活动 | 高风险，见 §4.3 |
| AIR-03 | LED PWM 与短亮反馈无障碍 | 满足 |
| AIR-04 | BLE 5.3 + 2 Mbps/Coded PHY 满足时序目标的链路能力；实际 P99 仍须实测 | 可能满足 |
| AIR-05 | 健康上报与低电量上报可实现；电池测量须重新设计（升压前后取样点不同） | 可能满足 |
| AIR-06 | 模组 −40…105 °C，覆盖 −20…+60 °C 目标；2.4 mm 厚度不制约 ≤12 mm 堆叠 | 满足 |
| AIR-07 | 有界重连由固件实现 | 满足 |
| SEC-01 | 无 NFC，现行 NFC OOB 配对路径不可用，须另选认证入网方式 | 待冻结，见 §5 |
| SEC-02 / SEC-03 | BLE LE Secure Connections 与应用层事务去重照常实现 | 满足 |
| SEC-05 | Secure Boot v2、flash 加密、eFuse 密钥保护、4 MB flash 便于 A/B 分区 | 满足，优于 nRF54L15 的存储余量 |
| IF-01 | Air 不接 CAN，本项对 Air 不适用；Air Hub 用途见 §6 | 不适用 |
4. 三项阻断项
章节标题：“4. 三项阻断项”4.1 供电窗口
章节标题：“4.1 供电窗口”模组最低工作电压 3.0 V。CR2450 标称 3.0 V，设计附录 §3 要求至少在 3.0 V 与 2.4 V 两点验证，低电量阈值初值为 2.4 V。电池绝大部分放电区间低于模组下限，因此不存在“直接供电”方案，必须增加升压或 buck-boost。该变换器带来自身静态电流、转换损耗、额外 BOM 与面积，并使电池电压测量、低电量判据和欠压行为全部重做。
4.2 峰值电流与储能
章节标题：“4.2 峰值电流与储能”数据手册要求外部电源具备 0.35 A 峰值能力。CR2450 内阻为数十欧且随寿命上升，无法直接提供；经升压后电池侧电流更高。储能电容按 C ≥ I × Δt / ΔV 初算：接收 25 mA、连接事件 10 ms、允许压降 0.2 V 时约需 1250 µF，发射峰值另算。这与 Air 指南 §4“不默认增加 470 µF 大电容”的方向相反，且该容量级别的钽/铝电容漏电通常为 µA 量级，会直接吃掉 §4.3 的预算。以上为量级估算，须以实测脉冲压降和全温漏电替代。
4.3 平均电流预算
章节标题：“4.3 平均电流预算”Air 指南 §5.1 的 400 mAh 比较预算对应三年 15.22 µA、五年 9.13 µA。
| 项目 | ESP32-H2-MINI-1-H4S | nRF54L15 |
|---|---|---|
| 休眠（LP 定时器/内存保持） | 7 µA | 0.6–0.7 µA（System OFF） |
| 占三年预算 | 46 % | ~4 % |
| 占五年预算 | 77 % | ~7 % |
| 发射 @0 dBm | 数据手册未给 0 dBm 点（7 dBm 为 55 mA） | 4.8–5.0 mA |
| 接收 1 Mbps | 25 mA | 3.2–3.4 mA |
nRF54L15 数据来自 原厂数据手册（v1.0 与后续修订之间有 4.8/5.0 mA、0.6/0.7 µA 的差异）。射频电流相差约 5–8 倍，休眠电流相差一个数量级；再叠加升压效率与储能漏电，三年目标在纽扣电池形态下不具备工程余量。不得以 7 µA 深睡数字代替整机平均电流，任何翻案都必须提交逐状态电荷积分实测。
5. NFC 与入网
章节标题：“5. NFC 与入网”ESP32-H2 无 NFC，Level 1 §5 推荐的 NFC OOB 配对不可直接实现。三条候选路径，均属 AIR-O-02 待冻结：
- 外挂 NFC 标签 IC（如 NTAG I2C plus / ST25DV 类）：增加物料、引脚、漏电与天线空间，需重新验证成品配对距离。
- Matter/Thread 委托入网（SPAKE2+ 验证码 + 设备证明证书）：属于认证型 PAKE，不是 Just Works，但会把 Air 拉入 Matter 生态，与“首版不含 Matter”的报价边界冲突。
- 授权有线工具入网：符合 SEC-01，但改变现场安装流程和治具范围。
无论选哪条，都不得回退为未认证的 Just Works 控制配对。
6. 有价值的用途
章节标题：“6. 有价值的用途”- Air Hub 无线侧：802.15.4 + BLE 5.3 单模组可同时承担自有 Air 的 BLE 中央角色与第三方 Thread/Zigbee/Matter 接入，替代现推荐的 nRF54L15 无线侧。X01 自 2026-09-11 起统一为 Classical CAN 2.0B（29 位 ID、500 kbit/s、不置 BRS，见 X01 §1），TWAI® 的帧格式与之相符；由无线芯片兼作 Air Hub 的 CAN 控制器须满足 Air Hub 规格的
GW-10、GW-11（联网芯片上总线的安全与单点约束，2026-09-27 更正，原文按已废止的 CAN FD 要求判定为不能取代）；Air Hub 有稳定供电，§4 的三项阻断项不成立。并发接收容量、双协议共存占空比与升级分区须实测。 - 有线或大电池 Air 变体：12/24 V 供电面板或 2×AA 形态下，3.0 V 下限与 0.35 A 峰值不再是问题，模组级认证与 4 MB flash 反而降低成本与射频风险。
- 生态评估：用 ESP32-H2-DevKitM-1 验证 Matter/Thread 接入路径，不占用 D0 主线，也不产生产品承诺。
7. 采纳条件
章节标题：“7. 采纳条件”若要把本模组提升为 Air 的候选平台，以下每条都须有实测证据，缺一不得进入 D0 比选：
- 提交含升压/储能的整机逐状态电荷积分，正常工况平均电流 ≤15.22 µA，并给出 −20 °C 与寿命末期高内阻工况数据。
- 提交储能方案的脉冲压降波形与全温漏电实测，证明发射/接收峰值不触发复位或欠压。
- 关闭 AIR-O-02：给出经真实工具链验证的认证入网方案与撤销/恢复流程。
- 提交带壳射频与成品配对距离数据，以及目的地认证证据清单（模组证书编号、有效版本、整机复测范围）。
- 提交与 nRF54L15 的总成本对比，含模组价差、升压与储能 BOM、面积、认证费用与固件工作量，而不仅是芯片单价。
- 按 Air 指南 §4 的六项替代料比较逐项作答，并提交书面偏差单。
8. 待补证据
章节标题：“8. 待补证据”- ESP32-H2-MINI-1-H4S 的 CE/FCC/SRRC/MIC/KC 证书编号、有效版本与整机复测要求。
- TWAI® 是否支持 CAN FD（本文按 Classical CAN 处理；X01 已统一为 Classical CAN，此项不再影响选型）。
- BLE 0 dBm 发射电流与真实连接事件的电荷积分（数据手册只给 7 dBm / 18 dBm 点）。
- 授权渠道报价、MOQ、交期与生命周期声明。
- 与 Espressif SDK 相关的授权、再分发限制与长期维护责任，按 Air 指南 §2 列明。
9. 变更记录
章节标题：“9. 变更记录”| 日期 | 变更 |
|---|---|
| 2026-09-11 | 首版。按原厂数据手册评估 ESP32-H2-MINI-1-H4S；结论为不改变 Air 的 nRF54L15 推荐，列出电池形态的三项阻断项、NFC 缺口、Air Hub 与非纽扣电池场景的价值，以及翻案所需的实测条件 |