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Wi-Fi模塊在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計中的優(yōu)勢介紹

時間:2019-02-20 09:19:33來源:不詳作者:admin 點(diǎn)擊:次

無處不在的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）依賴于無線連接，但是有許多無線選項，并非每個設(shè)備都是IP可尋址的 - 這是物聯(lián)網(wǎng)的必備功能。更重要的是，RF設(shè)計本來就很困難。很少有公司具備實施

無處不在的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）依賴于無線連接，但是有許多無線選項，并非每個設(shè)備都是IP可尋址的 - 這是物聯(lián)網(wǎng)的必備功能。更重要的是，RF設(shè)計本來就很困難。很少有公司具備實施射頻和天線設(shè)計的適當(dāng)技能，即使完成后，保持該設(shè)計與最新標(biāo)準(zhǔn)保持同步并通過FCC合規(guī)也是非常耗時的。

對于設(shè)計師來說，對于無線連接和物聯(lián)網(wǎng)，有一個非常可靠且經(jīng)過驗證的選項。該選項是Wi-Fi和模塊的使用。此功能將解釋為什么，提供一些設(shè)計解決方案，討論即將到來的IEEE 802.11協(xié)議升級，并展示如何將ZigBee橋接到Wi-Fi以實現(xiàn)本機(jī)IP尋址。

有許多無線接口選項，藍(lán)牙低功耗（BLE），ZigBee，Z-Wave，Wi-Fi和RFID，每個都有自己獨(dú)特的功率，范圍，數(shù)據(jù)速率，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，抗干擾性和易用性平衡。但是，某些接口尚未啟用本機(jī)IP，因此無法直接尋址或通過Internet與其他設(shè)備和服務(wù)器交換數(shù)據(jù)。這些需要一個單獨(dú)的網(wǎng)關(guān)，為最終解決方案增加了費(fèi)用和復(fù)雜性。

這就是Wi-Fi引人注目的地方：它基于具有原生IP尋址能力的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，無處不在，易于理解，并且可以在數(shù)據(jù)速率方面很好地擴(kuò)展以優(yōu)化功耗。據(jù)Wi-Fi聯(lián)盟稱，已安裝超過68億臺支持Wi-Fi的設(shè)備，因此可用的本地Wi-Fi接入點(diǎn)的可能性非常高（圖1）。另請注意，802.11標(biāo)準(zhǔn)也符合IPv6標(biāo)準(zhǔn)，因此對唯一地址的數(shù)量幾乎沒有限制。

Wi-Fi模塊在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計中的優(yōu)勢介紹

圖1：廣泛的物聯(lián)網(wǎng)使用Wi-Fi模塊的應(yīng)用程序顯示了界面的靈活性和可擴(kuò)展性，以及它的普遍性。（來源：Tektronix。）

雖然Wi-Fi廣泛且易于理解，但它仍然是一個無線接口，具有RF所需的所有變幻莫測的設(shè)計。了解后續(xù)步驟至關(guān)重要。

緩解無線開發(fā)

為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用選擇Wi-Fi后，設(shè)計人員經(jīng)常面臨構(gòu)建自定義RF實施的艱巨挑戰(zhàn)，這需要時間，金錢和專業(yè)知識。開發(fā)無線設(shè)備的設(shè)計要求至少包括直接RFIC集成以及指定濾波器，放大器，時鐘，電容器，電感器，晶體振蕩器以及需要在板上的天線等組件的能力。作為他們的位置。還需要網(wǎng)絡(luò)匹配電路，以確保無線電和天線匹配良好，以避免信號丟失。其他知識領(lǐng)域包括系統(tǒng)布局，軟件堆棧開發(fā)，設(shè)備安全性，連接可靠性，信號干擾和降級，以及最后但并非最不重要的FCC認(rèn)證。

如何在典型的上市時間內(nèi)完成此任務(wù)鑒于RF設(shè)計專業(yè)知識不是每個電子公司都可以獲得的參數(shù)？添加Wi-Fi功能的一種越來越常見的方法是使用預(yù)先打包的模塊。這種方法大大簡化了流程。模塊供應(yīng)商提供的測試，校準(zhǔn)和預(yù)認(rèn)證模塊符合要求的標(biāo)準(zhǔn)，因此可以為公司提供快速，便捷的上市途徑，基本上是即插即用的解決方案，減少了對模塊的需求。軟件開發(fā)。更重要的是，設(shè)計和構(gòu)建Wi-Fi模塊的制造商可以在設(shè)計集成階段成為您的RF顧問。

Wi-Fi模塊通常包含兩個主要部分：Wi-Fi芯片和應(yīng)用主機(jī)處理器。 Wi-Fi子系統(tǒng)包括802.11無線電物理層（PHY），基帶，媒體訪問控制（MAC），以及可能用于快速，安全的互聯(lián)網(wǎng)連接的加密引擎。應(yīng)用程序主機(jī)處理器具有內(nèi)部或外部閃存，ROM和RAM。該模塊通常還帶有用于定時器，串行通信接口，模擬比較器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC），晶體振蕩器和調(diào)試接口的I/O.

電源管理子系統(tǒng)包括支持各種電源電壓的集成DC-DC轉(zhuǎn)換器。它支持低功耗模式，例如具有實時時鐘（RTC）模式的休眠模式。模塊可以提供集成天線或為外部天線提供RF連接器。 Wi-Fi模塊附帶的軟件包通常包括設(shè)備驅(qū)動程序，集成的802.11安全層以及管理和監(jiān)控實用程序。

在設(shè)計Wi-Fi物聯(lián)網(wǎng)解決方案時，起點(diǎn)是理解IEEE 802.11代表一系列標(biāo)準(zhǔn)，直到最近才在2.4 GHz（IEEE 802.11b/g/n）和5 GHz（IEEE 802.11a/n/ac）免許可頻段中運(yùn)行。評估這些協(xié)議時需要考慮三個關(guān)鍵因素：數(shù)據(jù)速率，范圍和功率要求。當(dāng)您比較不同的Wi-Fi協(xié)議時，802.11b/g具有與已安裝設(shè)備和功率要求兼容的優(yōu)勢，而802.11n和802.11ac具有更高的數(shù)據(jù)吞吐量，可用于視頻流等多媒體應(yīng)用（見表）。

協(xié)議

頻率

信號

最高數(shù)據(jù)速率

傳統(tǒng)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（理論上）

802.11ac

5 GHz

256-QAM

1.3 Gbps

表：不同Wi-Fi協(xié)議和數(shù)據(jù)速率的摘要顯示了IEEE 802.11的進(jìn)展它的早期目前是2 Mbps到1.3 Gbps。（來源：容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持

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