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Wi-Fi模塊在物聯網設計中的優勢介紹

時間:2019-02-20 09:19:33來源:不詳 作者:admin 點擊:
無處不在的物聯網(IoT)依賴于無線連接,但是有許多無線選項,并非每個設備都是IP可尋址的 - 這是物聯網的必備功能。更重要的是,RF設計本來就很困難。很少有公司具備實施

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

對于設計師來說,對于無線連接和物聯網,有一個非?煽壳医涍^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,提供一些設計解決方案,討論即將到來的IEEE 802.11協議升級,并展示如何將ZigBee橋接到Wi-Fi以實現本機IP尋址。

有許多無線接口選項,藍牙低功耗(BLE),ZigBee,Z-Wave,Wi-Fi和RFID,每個都有自己獨特的功率,范圍,數據速率,網狀網絡,抗干擾性和易用性平衡。但是,某些接口尚未啟用本機IP,因此無法直接尋址或通過Internet與其他設備和服務器交換數據。這些需要一個單獨的網關,為最終解決方案增加了費用和復雜性。

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標準,無處不在,易于理解,并且可以在數據速率方面很好地擴展以優化功耗。據Wi-Fi聯盟稱,已安裝超過68億臺支持Wi-Fi的設備,因此可用的本地Wi-Fi接入點的可能性非常高(圖1)。另請注意,802.11標準也符合IPv6標準,因此對唯一地址的數量幾乎沒有限制。

Wi-Fi模塊在物聯網設計中的優勢介紹

圖1:廣泛的物聯網使用Wi-Fi模塊的應用程序顯示了界面的靈活性和可擴展性,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計。了解后續步驟至關重要。

緩解無線開發

為物聯網應用選擇Wi-Fi后,設計人員經常面臨構建自定義RF實施的艱巨挑戰,這需要時間,金錢和專業知識。開發無線設備的設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。還需要網絡匹配電路,以確保無線電和天線匹配良好,以避免信號丟失。其他知識領域包括系統布局,軟件堆棧開發,設備安全性,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認證。

如何在典型的上市時間內完成此任務鑒于RF設計專業知識不是每個電子公司都可以獲得的參數?添加Wi-Fi功能的一種越來越常見的方法是使用預先打包的模塊。這種方法大大簡化了流程。模塊供應商提供的測試,校準和預認證模塊符合要求的標準,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。更重要的是,設計和構建Wi-Fi模塊的制造商可以在設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芯片和應用主機處理器。 Wi-Fi子系統包括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,安全的互聯網連接的加密引擎。應用程序主機處理器具有內部或外部閃存,ROMRAM。該模塊通常還帶有用于定時器,串行通信接口,模擬比較器,模數轉換器ADC),數模轉換器DAC),晶體振蕩器和調試接口的I/O.

電源管理子系統包括支持各種電源電壓的集成DC-DC轉換器。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備驅動程序,集成的802.11安全層以及管理和監控實用程序。

在設計Wi-Fi物聯網解決方案時,起點是理解IEEE 802.11代表一系列標準,直到最近才在2.4 GHz(IEEE 802.11b/g/n)和5 GHz(IEEE 802.11a/n/ac)免許可頻段中運行。評估這些協議時需要考慮三個關鍵因素:數據速率,范圍和功率要求。當您比較不同的Wi-Fi協議時,802.11b/g具有與已安裝設備和功率要求兼容的優勢,而802.11n和802.11ac具有更高的數據吞吐量,可用于視頻流等多媒體應用(見表)。

協議

頻率

信號

最高數據速率

傳統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協議和數據速率的摘要顯示了IEEE 802.11的進展它的早期目前是2 Mbps到1.3 Gbps。 (來源:容-源-電-子-網-為你提供技術支持

本文地址:http://www.mi1k.cn/dz/22/15506256143185.shtml


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