ESP32-C3 성능 측정

ESP32-C3 MCU에 대한 연산 처리 성능을 측정해봤습니다.

구분	항목	내용
일반	칩 명칭	ESP32-C3
	제조사	Espressif Systems
	아키텍처	32-bit RISC-V (RV32IMC)
	코어 수	1 (Single Core)
	클럭 속도	최대 160 MHz
	명령어 세트	RISC-V base ISA + MUL/DIV + compressed instruction set
	FPU (부동소수점 유닛)	❌ 없음 (소프트웨어 처리)
	ULP 코어	❌ 없음 (ESP32-C3에는 저전력 코어 미탑재)
메모리 / 저장장치	SRAM	400 KB (사용자용 약 384 KB)
	ROM	384 KB (부트로더 및 Wi-Fi/BLE 스택 일부 포함)
	외부 플래시	SPI/QSPI Flash 최대 16 MB (보드에 따라 4~8 MB 기본 탑재)
	외부 PSRAM	❌ 미지원 (ESP32-S3/ESP32만 지원)
	캐시	명령/데이터 캐시 각 8 KB
무선 기능	Wi-Fi	IEEE 802.11 b/g/n (2.4 GHz, 20 MHz 대역폭)
	속도	최대 150 Mbps (HT20)
	모드	Station / SoftAP / SoftAP+Station
	보안	WPA/WPA2/WPA3-Personal
	BLE	Bluetooth 5.0 Low Energy (LE), LE 2 Mbps / LE Coded PHY / Advertising Extensions 지원
	안테나	온보드 PCB 안테나 or IPEX 커넥터 (보드별)
주변 장치	GPIO	최대 22개 (보드마다 일부 제한)
	UART	3개 (UART0, UART1, UART2)
	SPI	2개
	I²C	2개
	I²S	1개 (오디오 인터페이스)
	PWM (LEDC)	6채널
	ADC	6채널, 12-bit, 0~3.3V 입력
	DAC	❌ 없음
	RMT (Remote Control)	2채널 (IR 송수신 등 타이밍 제어용)
	Timers	4개 (64-bit General Purpose)
	Watchdog	타이머, RTC, Task WDT 포함
	RTC	Real-Time Clock, Deep Sleep 모드 유지 가능
	Touch Sensor	❌ 없음
	USB	✅ Full-Speed USB 2.0 OTG (CDC, DFU 등 직접 연결 가능, UART 칩 불필요)
보안 기능	Secure Boot	✅ 지원 (1차, 2차 부트로더 보호)
	Flash Encryption	✅ 지원 (AES-XTS 256-bit)
	Crypto Engine	✅ AES, SHA, RSA, ECC, HMAC, RNG
	eFuse	✅ 암호키, 칩 식별, Flash Encryption Key 저장
	TRNG (True RNG)	✅ 내장
	JTAG Protection	✅ eFuse로 비활성화 가능
전원 / 전력 소모	동작 전압	3.0V ~ 3.6V (권장 3.3V)
	동작 전류 (Active Wi-Fi)	약 80 ~ 100 mA
	Deep Sleep 전류	약 5 µA
	전원 레귤레이터 내장 여부	❌ (외부 LDO 필요)
	전원 핀	3V3 / GND / EN (CH340 대신 USB 전원 직결 가능)

1. GPIO 토글 주기

1-1. 함수 명령과 레지스터 제어 와의 성능 차이를 측정해봤고, 레지스터 제어 방식이 약 15배 빠릅니다.

함수 호출	레지스터 제어
void setup() {   pinMode(13, OUTPUT); } void loop() {   digitalWrite(13, HIGH);   digitalWrite(13, LOW); }	void setup() {   pinMode(13, OUTPUT); } void loop() {   REG_WRITE(GPIO_OUT_W1TS_REG, (1 << 0));  // GPIO0 Set   REG_WRITE(GPIO_OUT_W1TC_REG, (1 << 0));  // GPIO0 Clear }

 

*신호 분석: Logic Analyzer(LA2016) 200MHz Sampling

함수 호출
레지스터 제어

 

일반적인 Arduino 모델과는 비교가 되지 않는 높은 성능을 나타냅니다. 동작 클럭 만 보아도 Arduino Uno 16MHz 와 ESP32-C3 160MHz 는 10배 차이가 나고 RISC-V 아키텍처의 성능이 월등히 뛰어납니다.

 

2. 연산 처리 능력

약 1초 간 루프 문 안에서 반복적으로 카운트(덧셈)하는 연산으로 시험인데, PC 에서 Serial 출력을 받기 위해서는 USB CDC on Boot 옵션을 Enable 로 설정해야 합니다.

unsigned long start, end;
volatile unsigned long count = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  start = micros();
  while (micros() - start < 1000000) {  // 1초 동안
    count++;
  }
  end = micros();
  Serial.print("Count per second: ");
  Serial.println(count);
}

void loop() {}

 

결과는 1,152,194회 로 Arduino Uno(203,905회)대비 약 5.6배의 성능입니다.