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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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      中国移动正式公布2019年物联网USIM卡产品集采中标候选人

      这四种物联网卡中MP1 USIM卡的数量最多,3.409亿张;其次为MP2 USIM卡7480万张。....
      发表于 03-21 10:33 ? 79次 阅读
      中国移动正式公布2019年物联网USIM卡产品集采中标候选人

      物联网僵尸病毒 Mirai又有新变种,企业物联网设备或成新目标

      安全?#33455;?#20154;员发现了Mirai物联网僵尸网络的一个新变种,这次的变种是针对商业环境的嵌入式设备。这些新....
      的头像 E安全 发表于 03-21 10:19 ? 245次 阅读
      物联网僵尸病毒 Mirai又有新变种,企业物联网设备或成新目标

      WIFI探针背后信息数据泛滥 急需加强安防建设

      WiFi探针本身仅仅是一种通信技术,但是被歪曲应用和误解了。WiFi探针本身其?#21040;?#20165;是一种数据采集,....
      发表于 03-21 10:08 ? 40次 阅读
      WIFI探针背后信息数据泛滥 急需加强安防建设

      年报后市值蒸发百亿,但物联网营收438亿,小米的未来将何去何从

      小米交出上市以来首份年报,2018年营收1749亿元,遗憾的是低于格力电器,格力2018全年营收将超....
      发表于 03-21 09:47 ? 98次 阅读
      年报后市值蒸发百亿,但物联网营收438亿,小米的未来将何去何从

      SMART技术将NIR光谱仪连接到物联网

      作者:Luiz Grossmann,Optionline 公司首席执行官 云计算和物联网(IoT)的最新进展已为我?#24378;?#36767;了“大数据”的优势,使...
      发表于 03-21 06:45 ? 73次 阅读
      SMART技术将NIR光谱仪连接到物联网

      WIFI模块的AT指令返回结果从哪里知道

      atk_rm04_send_cmd("at","\r\n",20) 在AT模式下向WIFI模块发送“at” ,命令, 检测是否在线,问题来了:这个“at” 命令模...
      发表于 03-21 06:35 ? 16次 阅读
      WIFI模块的AT指令返回结果从哪里知道

      请问WIFI信号定向传输怎么实现?

      我用一个wifi模块搭建了一个?#38047;?#32593;,想让wifi信号大体上朝向某个方向发送,比如说在wifi模块的左侧检测到的信号强度比?#20063;?#30340;大,...
      发表于 03-21 01:32 ? 21次 阅读
      请问WIFI信号定向传输怎么实现?

      2019年5G将正式进入商?#21040;?#27573;,PCB产业在5G时代量价齐升

      5G不仅可以为我们带来AR/VR、自动驾驶和物联网等体验,也将给整个产业?#21019;?#36896;万亿规模的市场。根据中....
      的头像 电子发烧友网工程师 发表于 03-20 17:00 ? 710次 阅读
      2019年5G将正式进入商?#21040;?#27573;,PCB产业在5G时代量价齐升

      服务器意外重启之后PHP-FPM不能启动如何解决

      周一又是新的开始!所有?#34385;槎及?#29031;往常的节奏按部就班,有条不紊的进行着。首先是检查下各网站及应用系统是....
      发表于 03-20 16:47 ? 12次 阅读
      服务器意外重启之后PHP-FPM不能启动如何解决

      NVIDIA在2019年的首次GTC上宣示了怎样的内容?

      当然,原本市场也预期 NVIDIA 在本次 GTC 上将会提前揭露应对这些竞争对手的核心武器,也就是....
      的头像 电子发烧友网工程师 发表于 03-20 16:36 ? 954次 阅读
      NVIDIA在2019年的首次GTC上宣示了怎样的内容?

      物联网成隐私泄露大户,产品制造商如何采取行动保护用户隐私

      在黑客非法访问物联网产品数据的所有案例中,很少有消费者意识到许多物联网设备的设计是为了收集和共享潜在....
      的头像 物联之家网 发表于 03-20 15:53 ? 410次 阅读
      物联网成隐私泄露大户,产品制造商如何采取行动保护用户隐私

      黑客非法访问物联网?如何保障隐私安全

      物联网是一个庞大?#27169;?#19981;?#26174;?#38271;?#27169;?#20114;联产品领域,从健身追踪器、智能电视到自动驾驶汽车和虚拟助理等。
      发表于 03-20 15:39 ? 122次 阅读
      黑客非法访问物联网?如何保障隐私安全

      滴灌智能控制系统的设计以及工作流程的详细资料说明

      我国节水灌溉控制器的研制尚处于起步阶段,作为一个农业大国,?#33455;靠?#21457;?#32479;?#26412;、使用维护方便、系统功能强的....
      发表于 03-20 15:25 ? 33次 阅读
      滴灌智能控制系统的设计以及工作流程的详细资料说明

      smarty如何调用PHP常量

      保留变量不需要从PHP脚本中分配,是可以在模板中直接访问的数组类型变量,通常被用于访问一些特殊的模板....
      发表于 03-20 15:24 ? 12次 阅读
      smarty如何调用PHP常量

      将物联网和区块链结合起来有着怎样的意义

      物联网(IoT)和区块链(Blockchain)是两种不同的技术,它们将彻底改变业务的运营方式,但是....
      发表于 03-20 15:01 ? 134次 阅读
      将物联网和区块链结合起来有着怎样的意义

      物联网正在全年无休监视你将?#29616;?#21361;害你的隐私安全

      我们的家用电器与电子装置、我们的车、我们的住宅、我们的办公室、与我们的公共场所,会装上各式各样、愈来....
      发表于 03-20 14:53 ? 232次 阅读
      物联网正在全年无休监视你将?#29616;?#21361;害你的隐私安全

      2023年将有超过86%的设备通过LPWAN低功耗广域网实现网联

      当然,NB-IoT的?#32479;?#26412;是需要打引号的。从模组层面来看,NB-IoT的成本是高于短距离物联网技术的....
      发表于 03-20 14:49 ? 485次 阅读
      2023年将有超过86%的设备通过LPWAN低功耗广域网实现网联

      中国移动5.7亿张物联网卡“集采”:6家企业入围

      近日,中国移动公示2019年物联网USIM卡产品集采候选人公示结果
      的头像 5G 发表于 03-20 11:27 ? 742次 阅读
      中国移动5.7亿张物联网卡“集采”:6家企业入围

      你可能会?#39318;?#24049;,5G到?#23376;?#20160;么意义?

      和工厂之类的相比,将住宅与公寓连接到网络上相对简单。爱立信先进产业主管Erik Josefsson说....
      的头像 IEEE电气电子工程师学会 发表于 03-20 11:15 ? 382次 阅读
      你可能会?#39318;?#24049;,5G到?#23376;?#20160;么意义?

      新一代EUV极紫外光光罩传送盒G/GP Type同时获全球最大半导体设备商ASML认证

      国内知名关键性贵重材?#29616;?#20445;护、传送及储存解决方案整合服务商家登日前正式发布新一代EUV极紫外光光罩传....
      的头像 DIGITIMES 发表于 03-20 10:21 ? 326次 阅读
      新一代EUV极紫外光光罩传送盒G/GP Type同时获全球最大半导体设备商ASML认证

      什么是IIoT?工业物联网的全面了解

      工业物联网(Industrial Internet of Things,简称IIoT)是指数以亿计的....
      发表于 03-20 10:16 ? 130次 阅读
      什么是IIoT?工业物联网的全面了解

      无线WIFI产品硬件测?#36234;坛套?#26009;免费下载

      本文档的主要内容详细介绍的是无线WIFI产品硬件测?#36234;坛套?#26009;免费下载包括了:1.无线?#38047;?#32593;标准体系,....
      发表于 03-20 08:00 ? 27次 阅读
      无线WIFI产品硬件测?#36234;坛套?#26009;免费下载

      智能制造促进传统行业转型升级 ?#20040;?#22810;多

      万科董事会主席郁亮表示,科技和互联网是房地产行业发展进阶的重要驱动力,在传统的住宅开发、物业服务以及....
      的头像 电子发烧友网工程师 发表于 03-19 17:33 ? 1391次 阅读
      智能制造促进传统行业转型升级 ?#20040;?#22810;多

      5G商用?#20013;?#21319;温,《全球消费物联网趋势展望2025?#26041;?#31034;了六大趋势

      随着网络技术的发展,特别是5G商用临近,物联网也是突飞猛进,如无人驾驶领域,BAT悉数入局。
      的头像 物联网智慧城市D1net 发表于 03-19 17:31 ? 799次 阅读
      5G商用?#20013;?#21319;温,《全球消费物联网趋势展望2025?#26041;?#31034;了六大趋势

      这个Version B比最早的版本强在哪里呢?

      内置硬件的I2C外设并多了一个UART,这样可以支持多种第三方的传感器。。。。这惊着我了,难?#36182;?#19968;代....
      的头像 电子发烧友网工程师 发表于 03-19 17:21 ? 511次 阅读
      这个Version B比最早的版本强在哪里呢?

      从网速和耗电这两个方面来比较WiFi和4G

      现在WiFi主要的工作频段主要有两个:2.4GHz和5GHz。如果你可以看到家里路由器下面写着2.4....
      的头像 电子发烧友网工程师 发表于 03-19 17:13 ? 345次 阅读
      从网速和耗电这两个方面来比较WiFi和4G

      实现多场景应用RFID技术完善衣物全流程解决方案

      而RFID技术的应用使这些问题迎刃而解,同时实现了自动化生产、仓储物流管理、品牌管理、渠道管理等过程....
      的头像 电子发烧友网工程师 发表于 03-19 16:45 ? 292次 阅读
      实现多场景应用RFID技术完善衣物全流程解决方案

      物联网技术将推动IoT产业的发展

      全球知名市场?#33455;?#26426;构 CB Insights 数据预估,在两年内全球几乎每人每天都会产生1.5 GB....
      发表于 03-19 15:49 ? 101次 阅读
      物联网技术将推动IoT产业的发展

      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 ? 121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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