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Wi-Fi模块在物联网设计中的优势介绍

时间:2019-02-20 09:19:33来源:不详 作者:admin 点击:
无处不在的物联网(IoT)依赖于无线连接,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设计本来就很困难。很少有公司具备实施

无处不在的物联网(IoT)依赖于无线连接,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设计本来就很困难。很少有公司具备实施射频和天线设计的适当技能,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,蓝牙低功耗(BLE),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,抗干扰性和易用性平衡。但是,某些接口尚未启用本机IP,因此无法直接寻址或通过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杂性。

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,易于理解,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,已安装超过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标准也符合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广泛且易于理解,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良好,以避免信号丢失。其他知识领域包括系统布局,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加密引擎。应用程序主机处理器具有内部或外部闪存,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。模块可以提供集成天线或为外部天线提供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物联网解决方案时,起点是理解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协议时,802.11b/g具有与已安装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:容源电子网为你提供技术支持,本站网址:www.dziuu.com

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