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      Wi-Fi模块在物联网设计中的优势介绍

      电子设计 ? 2019-02-20 08:07 ? 次阅读

      无处不在的物联网(IoT)?#35272;?#20110;无线连接,但是有许多无线选项,并非每个设备都是IP可寻址的 - 这是物联网的必备功能。更重要的是,RF设计本来就很困?#36873;?#24456;少有公司具备实施射频和天线设计的?#23454;?#25216;能,即使完成后,保持该设计与最新标准保持同步并通过FCC合规也是非常耗时的。

      对于设计师来说,对于无线连接和物联网,有一个非常可靠且经过验证的选项。该选项是WI-FI和模块的使用。此功能将解释为什么,提供一些设计解决方案,讨论即将到来的IEEE 802.11协议升级,并展示如何将zigBee桥接到Wi-Fi以实现本机IP寻址。

      有许多无线接口选项,蓝牙低功?#27169;˙LE),ZigBee,Z-Wave,Wi-Fi和rfid,每个都有自己独特的功率,范围,数据速率,网状网络,抗干扰性和?#23376;?#24615;平衡。但是,某些接口尚未启用本机IP,因此无法直?#21451;?#22336;或通过Internet与其他设备和服务器交换数据。这些需要一个单独的网关,为最终解决方案增加了费用和复?#26377;浴?/p>

      这就是Wi-Fi引人注目的地方:它基于具有原生IP寻址能力的IEEE 802.11标准,无处不在,?#23376;?#29702;解,并且可以在数据速率方面很好地扩展以优化功耗。据Wi-Fi联盟称,?#23547;?#35013;超过68亿台支持Wi-Fi的设备,因此可用的本地Wi-Fi接入点的可能性非常高(图1)。另请注意,802.11标?#23478;?#31526;合IPv6标准,因此对唯一地址的数量几乎没有限制。

      Wi-Fi模块在物联网设计中的优势介绍

      图1:广泛的物联网使用Wi-Fi模块的应用程序显示了界面的灵活性和可扩展性,以及它的普遍性。 (来源:Tektronix。)

      虽然Wi-Fi广泛且?#23376;?#29702;解,但它仍然是一个无线接口,具有RF所需的所有变幻莫测的设计。了解后续步骤至关重要。

      缓解无线开发

      为物联网应用选择Wi-Fi后,设计人员经常面临构建自定义RF实施的艰巨挑战,这需要时间,金钱和专业知识。开发无线设备的设计要求至少包括直接RFIC集成以及指定滤波器放大器时钟电容器,电感器,晶体振荡器以及需要在板上的天线等组件的能力。作为他们的位置。还需要网络匹配电路,以确保无线电和天线匹配?#24049;茫?#20197;避免信号丢失。其他知?#35835;?#22495;包括系统布局,软件堆栈开发,设备安全性,连接可靠性,信号干扰和降级,以及最后但并非最不重要的FCC认证。

      如何在典型的上市时间内完成此任务鉴于RF设计专业知识不是每个电子公司都可以获得的参数?添加Wi-Fi功能的一种越来越常见的方法是使用预先打包的模块。这种方法大大简化了流程。模块供应商提供的测试,校准和预认证模块符合要求的标准,因此可以为公司提供快速,便捷的上市途径,基本上是即插即用的解决方案,减少了对模块的需求。软件开发。更重要的是,设计和构建Wi-Fi模块的制造商可以在设计集成阶段成为您的RF顾问。

      Wi-Fi模块通常包含两个主要部分:Wi-Fi芯片和应用主机处理器。 Wi-Fi子系统包括802.11无线电物理层(PHY),基带,媒体访问控制(MAC),以及可能用于快速,安全的互联网连接的?#29992;?#24341;擎。应用程序主机处理器具有内部或外?#21487;?#23384;,ROMRam。该模块通常还带有用于定时器,串行通信接口,模拟比较器模数转换器adc),数模转换器dac),晶体振荡器和调试接口的I/O.

      电源管理子系统包括支持各种电源电压的集成DC-DC转换器。它支持低功耗模式,例如具有实时时钟(RTC)模式的休眠模式。模块可以提供集?#21830;?#32447;或为外部天线提供RF连接器。 Wi-Fi模块附带的软件包通常包括设备驱动程序,集成的802.11安全层以及管理和监控实用程序。

      在设计Wi-Fi物联网解决方案?#20445;?#36215;点是理解IEEE 802.11代表一系列标准,直到最近才在2.4 GHz(IEEE 802.11b/g/n)和5 GHz(IEEE 802.11a/n/ac)免许可频段中运行。评估这些协议时需要考虑三个关键因素:数据速率,范围和功率要求。当您比较不同的Wi-Fi协议?#20445;?02.11b/g具有与?#23547;?#35013;设备和功率要求兼容的优势,而802.11n和802.11ac具有更高的数据吞吐量,可用于视频流等多媒体应用(见表)。

      协议

      频率

      信号

      最高数据速率

      传统802.11

      2.4 GHz

      FHSS或DSSS

      2 Mbps

      802.11a

      5 GHz

      ofdm

      54 Mbps

      802.11b

      2.4 GHz

      HR-DSSS

      11 Mbps

      802.11g

      2.4 GHz

      OFDM

      54 Mbps

      802.11n

      2.4或5 GHz

      OFDM

      600 Mbps(理论上)

      802.11ac

      ?5 GHz

      256-QAM

      1.3 Gbps

      表:不同Wi-Fi协议和数据速率的摘要显示了IEEE 802.11的进展它的早期目前是2 Mbps到1.3 Gbps。 (来源:英特尔公司)

      然而,在设计物联网应用?#20445;?#26356;高的数据速率协议并不总是更可取。尽管802.11ac可以将其转换为最高1.3 Gbps,但大多数嵌入?#25509;?#29992;程序(例如,机器到机器[M2M]数据和控制设备)都受到功率限制,并且可以以更低的数据速率运行。

      选择Wi-Fi的另一个好理由是,在未来一年左右的时间内,技术升级将使其更加强大。例如,Wi-Fi联盟最近宣布推出采用IEEE 802.11ah技术的产品的Wi-Fi HaLow(发音为“halo?#20445;?HaLow将Wi-Fi扩展到900 MHz频段,并提供了改进的范围 - 几乎是当今Wi-Fi的两倍 - 可扩展的数据速率从150 Kbps到2.1 Mbps; IEEE 802.11ah还?#20449;?#25552;供低功耗特性,其用例主要用于无线传感器网络,这是一种经典的物联网应用。

      2月,在2016年国?#20351;?#24577;电路会议(ISSCC)上,荷兰霍尔斯特中心与比利时IMEC?#33455;?#25152;合作,展示了一款HaLow发射机在亚GHz频段?#26174;?#34892;Wi-Fi。该团队表示,当提供0 dBm输出功?#20160;?#20351;用1 V电源供电?#20445;?#26368;大功耗为7.1 mW。与最先进的802.11 OFDM收发器相比,功耗降低了10倍。

      同样正在开发的是IEEE 802.11AI,它将提供快速初始链路设置(在更少的情况下实现安全链路设置)正在开发以提供类?#21697;?#31389;的自动网络发现体验。

      模块和开发套件

      RF工程可能是一项棘手的业务,尤其是100 ms)和IEEE 802.11aq。对于该学科的新手。认识到这一点,RF芯片供应商正在提供模块,开发套件和参考设计,使产品的无线连接更容易。

      例如,MIcrochip使用由32位控制器驱动的模块提供物联网开发套件(DM990001)。它采用两个MICROCHIP组件,MRF24WG0MA/B预认证Wi-Fi模块,支持802.11b和802.11g,PIC32MX695F512H微控制器具有128 KB RAM和512 Kbits闪存。 PIC mcu具有80 MHz,105-DMIPS 32位内核,带有集成PHY的USb 2.0 On-The-Go(OTG)外设,10/100以太网MAC和4个专用直接存储器访问(dma)通道USB OTG和以太网。

      入门套件由亚马逊网络服务(AWS)提供支持,这是一个托管云平台,可让连接的设备与云应用程序安全地交互。使用AWS IoT应用程序可以随?#22791;?#36394;所有联网设备并与之通信,即使它们未连接也是如此。

      亚马逊为其AWS IoT组建了Quickstart参考部署,其设计目的是展示该平台的一些功能。如果您计划将Amazon用作托管服务提供商,则AWS IoT会特别有用。它支持HTTP,Web浏览器和Web服务器的WebSockets,以及MQ遥测传输(MQTT),这是一?#26234;?#22411;通信协议,适用于小型传感器和移动设备,专门用于容忍间歇性连接,最大限度地减少设备上的代码占用空间,并降低网络带宽要求。

      德州仪器的CC3100MOD Wi-Fi模块是一个完整的平台解决方案,包括各种工具和软件,示例应用程序,用户和编?#35752;改?#20197;及参考设计(图2)。它主要由公司的CC3100R11MRGC Wi-Fi网络处理器和电源管理子系统组成。作为公司SimpleLink Wi-Fi系列的一部分,CC3100MOD集成了Wi-Fi和Internet的所有协议,降低了主机MCU软件的要求。它还包括所有必需的时钟,SPI闪存,RF滤波器,晶体和无源器件。

      Wi-Fi模块在物联网设计中的优势介绍

      图2:ti的CC3100MOD旨在简化互联网的实施连接。它集成了Wi-Fi和互联网的所有协议,大大降低了主机MCU软件的要求。

      CC3100MOD Wi-Fi网络处理器子系统包含802.11 b/g/n无线电,基带和MAC有一个256位?#29992;?#24341;擎,用于安全的Internet连接。它还包含一个专用的ARm MCU,可完全?#23545;?#20027;机MCU。电源管理子系统包括一个集成的DC-DC转换器,支持各种电源电压。它支持低功耗模式,例如采用RTC模式的休眠模式,仅需要大约7μA的电流

      在软件方面,该模块包括嵌入式TCP/IP和TLS/SSL安全堆栈,HTTP服务器和多个Internet协议。对于TCP客户端应用程序,设备驱动程序将主机内存占用要求保持在小于7千字节的代码和700字节的RAM中。 CC3100MOD物联网模块解决方案还通过了FCC,IC,CE和Wi-Fi认证。

      STMicroelectronics的SPWF01S Wi-Fi模块是一种即插即用的802.11b/g/n解决方案(图3)。它的一侧有一个串行接口,?#24066;?#19982;供应商的Stm32和STM8等MCU进行通信。另一方面是Wi-Fi收发器。该模块还包含定时时钟和稳压器。它可以配置嵌入式微型2.45 GHz ISM波段天线(SPWF01SA),也可以配置U.FL同轴连接器用于外部天线连接(SPWF01SC),因此集成无需RF知识。

      Wi-Fi模块在物联网设计中的优势介绍

      图3:ST SPWF01S串口到Wi-Fi b/g/n模块的框图。它具有低功耗和小外形尺寸,可用于固定和移动无线应用。

      SPWF01S具有CE,FCC和IC认证,符合工业温度范围要求。

      虽然我们专注于Wi-Fi,但ZigBee无线标准是广泛应用的流行选择,这些应用需要相对容?#35013;?#35013;,配置和维护的低功?#27169;?#20013;等范围和灵活的网络。然而,ZigBee对物联网应用缺乏关键要求:本地IP连接。 Digi International的XBee ? Wi-Fi模块填补了这一空白。为了帮助您入门,该公司的XBee Wi-Fi云套件(xka2B-wft-0)包括XBee Wi-Fi(S6B)模块,带面包板的XBee USB开发板,组件包(电阻器,继电器,按钮,LED) ,访问Digi的基于云的应用程序以及所有必需的天线,电源和电缆。 Digi的XBee Wi-Fi模块与其他XBee模块共享占用空间,?#24066;?#19981;同的XBee技术相互替代。

      IoT应用?#35272;?#20110;无线连接,但有许多无线协议选项。射频设计本身也很困难,很少有公司具备实施射频和天线设计的?#23454;?#25216;能。即使可以获得专业知识,使设计保持最新的最新标准并通过FCC合规也很费时间。本文展示了Wi-Fi模块及其相关套件和参考设计如何能够显着简化新物联网设备设计人员面临的实施挑战。

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      发表于 05-21 13:47 ? 93次 阅读
      在投资物联网产品时会遇到什么问题?

      什么是IIoT?带你了解工业物联网的一切

      工业物联网(Industrial Internet of Things,简称IIoT)是指数以亿计的....
      发表于 05-21 13:45 ? 24次 阅读
      什么是IIoT?带你了解工业物联网的一切

      中国信通院工程师罗松表示将会有三大趋势驱动物联网产业的发展

      趋势1:基础设施的建设,智慧城市有大量的智慧设施的部署。 趋势2:基础性行业的转型升级的发展,....
      发表于 05-21 09:44 ? 22次 阅读
      中国信通院工程师罗松表示将会有三大趋势驱动物联网产业的发展

      未来物联网标准化的方向会发生重大转变

      据张晖介绍,国家物联网基础标准,主要解决制定的是基础共性的标准,同时环保部、林业局等主要是制定物联网....
      发表于 05-21 09:24 ? 22次 阅读
      未来物联网标准化的方向会发生重大转变

      手机也可以开汽车?华为Mate 10 Pro帮你实现

      在2月21日,华为在其英国官网宣布,华为已经成为全球第一家使用智能手机驾驶汽车的移动设备制造商。通过....
      发表于 05-21 09:08 ? 105次 阅读
      手机也可以开汽车?华为Mate 10 Pro帮你实现

      无服务器计算被曝存在安全隐患,传统遗留体系该何去何从?

      随着五分之三的企业现在或计划进入无服务器状态,攻击面将会扩大。
      的头像 E安全 发表于 05-21 09:03 ? 87次 阅读
      无服务器计算被曝存在安全隐患,传统遗留体系该何去何从?

      物联网云平台的建设是推进物联网应用落地的关键

      随着NB-IoT、5G等技术的演进,中国移动也在实践中尝?#28304;?#20256;统运营商向内容服务商转变,中移物联网有....
      发表于 05-21 08:56 ? 29次 阅读
      物联网云平台的建设是推进物联网应用落地的关键

      直面芯片行业人才困?#24120;?00万本硕博毕业生仅3万入行

      中国半导体行业协会副理事长于燮康在2019世界半导体大会?#26174;?#32463;向《每日经济新闻》记者透露一个数据,目....
      的头像 章鹰 发表于 05-21 08:03 ? 998次 阅读
      直面芯片行业人才困?#24120;?00万本硕博毕业生仅3万入行

      无线打印Airprint安装程序和Bonjour打印服务安装程序免费下载

      本文档的主要内容详细介绍的是无线打印Airprint安装程序和Bonjour打印服务安装程序免费下载....
      发表于 05-21 08:00 ? 13次 阅读
      无线打印Airprint安装程序和Bonjour打印服务安装程序免费下载

      请?#35797;?#20040;实现串口WiFi的数据传送,突破外网访问?

      最近因工作需要需要学习串口wifi,前期打算学习下STM32 +串口wifi+外网访问 ,现在卡在外网访问上,有搞过了可否解释下或分享...
      发表于 05-21 04:36 ? 18次 阅读
      请?#35797;?#20040;实现串口WiFi的数据传送,突破外网访问?

      请?#35797;?#20040;将iic采集到的数据发送到串口然后通过wifi模块发?#32479;?#26469;?

      已经通过IIC总线采集到了光照数据,现在想把采集到的传感器数据通过串口完成单片机通过串口到wifi模块的转发,请问大家应该是...
      发表于 05-21 03:49 ? 7次 阅读
      请?#35797;?#20040;将iic采集到的数据发送到串口然后通过wifi模块发?#32479;?#26469;?

      esp8266+c51编程用自己写的ESP8266_Set()不好用

      esp8266+c51编程问题,在WIFI_Init()里面用printf就好使,用自己写的ESP8266_Set()就不好使 求大神?#24466;蹋。。。。。。?..
      发表于 05-21 00:21 ? 18次 阅读
      esp8266+c51编程用自己写的ESP8266_Set()不好用

      6周从0到1系统掌握与应用RTOS--李述铜老师带你玩转RTOS

      李述铜《6周从0到1系统掌握与应用RTOS》课程【限时拼团】...
      发表于 05-20 18:18 ? 176次 阅读
      6周从0到1系统掌握与应用RTOS--李述铜老师带你玩转RTOS

      物联网的基本特征以及发展中的关键要素是什么

      物理网已经深入我们的生活,那么我们对它了解多少呢?今天给大家介绍物联网的几个基本特征,帮助大家更好的....
      发表于 05-20 17:32 ? 46次 阅读
      物联网的基本特征以及发展中的关键要素是什么

      你知道阿里物联网如何崛起?

      未来十到二十年,大?#19968;?#26412;已经形成了一个共识,那便是新格局的奠定将由 AI 和物联网技术来支撑。放眼国....
      发表于 05-20 17:30 ? 43次 阅读
      你知道阿里物联网如何崛起?

      智慧社区不“智慧?#20445;?#29616;实生活中存在哪些问题?

      而今“智慧社区”的赛道上?#20223;?#20102;智能硬件、互联网企业、地产商、物管、传统零售、金融、生活服务等各类角色....
      发表于 05-20 17:21 ? 47次 阅读
      智慧社区不“智慧?#20445;?#29616;实生活中存在哪些问题?

      到2023年,全球农业物联网市场将达到286.5亿美元

      物联网在农?#23548;?#26415;中的主要应用领域包括精准作物种植、牲畜监测和管理、室内种植和水产养?#36710;取?/div>
      发表于 05-20 17:15 ? 70次 阅读
      到2023年,全球农业物联网市场将达到286.5亿美元

      大数据面临哪些安全问题与挑战?

      大数据所存储的数据非常巨大,往往采用分布式的方式进行存储,而正是由于这种存储方式,存储的路径视图相对....
      发表于 05-20 17:12 ? 50次 阅读
      大数据面临哪些安全问题与挑战?

      身份识别技术日趋成熟 应用场?#23433;?#26029;拓展

      中国生物特征识别市场规模保持高速增长,近?#25913;?#20013;国将在信息技术、信息安全、金融交易、社会安全等领域推动....
      发表于 05-20 17:10 ? 44次 阅读
      身份识别技术日趋成熟 应用场?#23433;?#26029;拓展

      智能家居迎来爆发式发展 平台化竞争开启

      物联网的兴起,AI技术的逐步成熟,智能家居在经历了一段时间的沉淀与积累之后迎来了爆发式发展,智能家居....
      发表于 05-20 17:08 ? 54次 阅读
      智能家居迎来爆发式发展 平台化竞争开启

      什么是数字双胞胎?如何改变物联网、人工智能?

      数字双胞胎是物理对象的虚拟复制品,数据科学家和IT专业人员可以在构建和部署实际设备之前使用它们来运行....
      发表于 05-20 17:06 ? 44次 阅读
      什么是数字双胞胎?如何改变物联网、人工智能?

      物联网硬件与软件产品开发是创业者所必需的要掌握的东西

      如果您是一个热衷于为消费市场开发连网设备的创业者,那么您也应该准备开发一个应用程序,从而使您的设备能....
      发表于 05-20 16:54 ? 31次 阅读
      物联网硬件与软件产品开发是创业者所必需的要掌握的东西

      RISC-V +IoT OS!中?#35780;堆?#19982;RT-Thread战?#38498;?#20316;,共推自主物联网生态发展

      作为中国本土IC设计公司,中?#35780;堆?#19968;直致力于自主知识产权芯片的研发,在公司成立之初,就已采用RISC....
      发表于 05-20 16:42 ? 112次 阅读
      RISC-V +IoT OS!中?#35780;堆?#19982;RT-Thread战?#38498;?#20316;,共推自主物联网生态发展

      请?#35797;?#20040;走通串口WiFi的数据传送,访?#37322;?#32593;

      如何走通 串口WiFi 的数据传送,访?#37322;?#32593;,求大神解答,最好有例程...
      发表于 05-20 04:37 ? 13次 阅读
      请?#35797;?#20040;走通串口WiFi的数据传送,访?#37322;?#32593;

      WIFI模块连接F4核心板后无反应

      用发烧友的WIFI模块连接探索者,下载程序后可发送数据到网络调试助手,然后用该例程下载到核心板就不可以了,将改程序改到核...
      发表于 05-20 04:37 ? 32次 阅读
      WIFI模块连接F4核心板后无反应

      请问8266wifi模块怎么才能作为路由器使用?

      在8266做STA模式测试的时候将路由器换成一个wifi模块的AP模式代替路由器怎么手机不能和STA模式所在模块通信,求指教...
      发表于 05-20 04:16 ? 17次 阅读
      请问8266wifi模块怎么才能作为路由器使用?

      请问RM04_WIFI模块能作为AP吗

      请教下原子哥,RM04_WIFI模块可以这样应用? RM04_WIFI模块作为AP,当客户端连接上ap的wifi?#20445;?#33021;够查询得到客户...
      发表于 05-20 02:17 ? 17次 阅读
      请问RM04_WIFI模块能作为AP吗

      请问WIFI模块的STA模式能否通过互联网通信?

      该模块的STA模式,能否通过互联网通信(不在同一路由器下),比如说:WIFI模块连接路由器1(已接入互联网),手机或电脑连...
      发表于 05-20 02:07 ? 32次 阅读
      请问WIFI模块的STA模式能否通过互联网通信?

      CC3200MOD SimpleLink Wi-Fi CC3200 片上因特网无线 MCU 模块

      使用?#21040;?#39318;款可编程FCC,IC,CE和Wi-Fi认证无线微控制器(MCU)模块,内置Wi-Fi,开始您的设计连接。 SimpleLink CC3200MOD专为物联网(IoT)而创建,是一个集成了ARM Cortex-M4 MCU的无线MCU模块,?#24066;?#23458;户使用单个设备开发整个应用程序。凭借片上Wi-Fi,互联网和强大的安全协议,无需先前的Wi-Fi体验即可加快开发速?#21462;?CC3200MOD将所有必需的系统级硬件组件(包括时钟,SPI闪存,RF开关和无源元件)集成到LGA封装中,以便于组装和?#32479;?#26412;PCB设计。 CC3200MOD作为完整的平台解决方案提供,包括软件,样本应用,工具,用户和编?#35752;改希?#21442;考设计以及TI E2E支持社区。 应用MCU子系统包含行业标准的ARM Cortex- M4内核以80 MHz运行。 该器件包括各种外设,包括快速并行相机接口,I2S,SD /MMC,UART,SPI,I2C和四通道ADC。 CC3200系列包括用于代码和数据的灵活嵌入式RAM;带外部串行闪存引导程序和外设驱动程序的ROM;用于Wi-Fi网络处理器服务包,Wi-Fi证书和凭证的SPI闪存。 Wi-Fi网络处理器子系统具有Wi-Fi片上网络,并包含一个附加功能专用的ARM...
      发表于 08-20 17:53 ? 147次 阅读
      CC3200MOD SimpleLink Wi-Fi CC3200 片上因特网无线 MCU 模块
      山西快乐十分预测
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