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「WiFi模块」联网真香!让物与物不再“单机”

发布时间:2022-09-13 13:03:09浏览次数:

WiFi密码是什么?

“你家WiFi密码是什么”,颇有成为现代人新型招呼语的趋势。

随着全球每年数以亿计的智能手机、电脑平板的出厂,WiFi的普及就如同呼吸一般自然。

枯藤老树昏鸦,空调WiFi西瓜

而在下一个万物智联的时代,WiFi作为通信层的新基建之一,消除了人与物、物与物间数据交互的障碍。

像我们耳熟能详的智能家居,WiFi模块的市场占比便是遥遥领先。

在过去,让硬件联网一直以来都是比较麻烦的事情,内到频段、协议、芯片,外至距离、能耗、成本、封装大小,无一不需要考虑。

啊,麻烦?复杂?

但劳动人民的智慧是无穷的,这个时候就不得不提到专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网应用而生的ESP8266EX芯片了。如你所知,ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi透传模块,拥有业内极富竞争力的封装尺寸和超低能耗技术,可将用户的物理设备连接到Wi-Fi 无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能。

而为了帮助工程师们节省开发时间,真正实现了即拿即用,方便大家直接上手“盘”它。泽耀科技选用ESP8266芯片研发出了A51这款WiFi模块,仅需要通过串口使用AT指令控制,就能满足大部分的网络功能需求。

而小巧的WiFi模块通过串口AT指令与单片机通讯,实现串口透传,非常好上手。

将硬件联网之后,就再也不是“玩单机”了,像全屋家居等场景就能轻松实现“梦幻联动”。

A51 WiFi模块

模块特征

产品尺寸:25.65*16mm,19.65*16mm,19.65*16mm

封装形式:贴片封装

传输距离:100米

发射功率:20dBm

接收电流:70mA

发射电流:TX 802.11b: 300mA; TX 802.11g和TX 802.11n: 200mA

WiFi模式:STATION 模式和 AP 模式

工作温度:-40~ +85°C

信道数:14

模块优势

1.每路Socket有个5K环形缓冲区,不怕数据丢失。

2.心跳包与注册包,防止服务器与模块断连,保证数据在身份合法的客户端间通讯。

3.支持多种加密方式,例如ESP IE加密系统,用于两个设备快速交换key或其他信息。

4.云端下载固件升级,支持通过WiFi从云端下载新版本的ESP8266固件进行升级。

5.专业防护屏蔽罩,抗电磁干扰、防静电不易损坏、EMC电磁兼容、防腐蚀保护电路元件。

6.丰富的外设接口

7.采用了三种天线接口,适合更多使用场景。IPEX天线接口,可连接高增益(远距离)天线;PCB板载天线,直接使用,无需另外购买天线;半空引脚,预留位置,用户可自行设计天线,更方便地实现二次开发。

8.且均采用1.27mm间距的半孔引脚的SMD封装,重量轻,体积小,方便集成。模块引出芯片全部IO,用户可根据应用场景自行开发固件。

模块性能

A51支持多种功耗模式:灵敏模式、普通模式、省电模式、超省模式、睡眠模式、深度睡眠模式。

适用更多不同场景,低功耗模式延长使用寿命。

1.灵敏模式(Active 模式):模块的工作主频为 160MHz,模块全速运行,模块不做任何省电操作,因此此模式下模块工作最灵敏,性能最优,响应速度最快,数据传输延迟最低。

2.普通模式:模块主频降低为80MHz,其他和灵敏模式一致。此模式下数据收发流畅,延迟小。

3.省电模式:模块主频为 80MHz,CPU一直保持工作状态,可以响应外部的所有输入,模块的无线部分会跟随连接的路由器的DTIM Beacon节拍睡眠和醒来,因此不会丢失网络下发的数据和模块上传的数据,用户可以在任何时间从串口输入透传数据,数据不会丢失,用户数据会在无线醒来期间发送到网络端。

4.超省模式:模块主频为 80MHz,CPU和无线部分一同跟随连接的路由器的DTIM Beacon节拍睡眠和醒来,因此不会丢失网络下发的数据和模块上传的数据。所以在睡眠期间的所有输入,CPU将都不能响应。如果用户在睡眠期间向串口发送数据,那么这些数据将丢失,用户在此模式下想要发送数据到网络端,需要重复提交数据,以达到数据在模块醒来期间被收到的目的。网络端下发的数据,模块将会在醒来期间发送给串口设备,因此,网络端下发的数据将不会丢失。

5.睡眠模式:模块的主频为 80MHz,睡眠期间模块将关闭 CPU 和无线,因此睡眠期间模块不能收到网络端的数据。用户可以设置模块在网络连接成功,并且没有接收和发送任何数据开始计时多长时间进入睡眠,也可以设置模块从睡眠开始多长时间自动醒来,如果用户想要模块一直睡眠,直到串口有数据才被唤醒,那么可以将醒来时间设置为 268436ms(即最大值)。

模块在睡眠期间 CPU 停止工作,不会响应外部中断,用户如果想要发送数据,可以先从串口发送一个唤醒包,然后等待 CHSTA 引脚输出低电平,用户再将要发送的数据从串口输入,这样数据就不会丢失。

睡眠模式下,为了让功耗尽量降低,用户可以配置模块在睡眠期间是否保持 GPIO 的输出状态,如果睡眠期间GPIO 不输出,那么 GPIO 将变为高阻态。

6.深度睡眠模式:在深度睡眠模式下,模块主频为80MHz,深度睡眠期间模块将关闭 CPU 和无线,因此深度睡眠期间模块不能收到网络端的数据。用户可以设置模块在网络连接成功,并且没有接收和发送任何数据开始计时多长时间进入深度睡眠,也可以设置模块从深度睡眠开始多长时间自动醒来,如果用户想要模块一直处于深度睡眠,直到通过外部被唤醒,那么可以将醒来时间设置为 268436ms(即最大值)。

模块在深度睡眠期间 CPU 停止工作,不会响应外部的所有输入,用户如果想要发送数据,只能通过模块复位让模块重新运行。如果用户设置了醒来时间,那么模块会 在时间到时自动复位重新运行。

深度睡眠模式下,为了让功耗降到最低,用户可以配置模块在深度睡眠期间是否保持 GPIO 的输出状态,如果睡眠期间 GPIO 不输出,那么 GPIO 将变为高阻态。

这些模式只有模块工作在透传模式下才起作用,在配置模式和 Smartconfig 模式下被使用。用户可以根据现场情况,选择使用不同的模式,来达到最佳效果。

模块配网

介绍两种配网方式:Smartconfig配网和局域网内模块配网。

01

Smartconfig配网

乐鑫自主研发的ESP-TOUCH协议采用的是Smart Config (智能配置)技术,帮助用户将采用ESP8266EX设备连接至Wi-Fi网络。

Smartconfig配网方式非常适用于智能家居设备的入网操作,用户只需在手机上进行简单操作即可实现智能配置,像我们熟知的小米智能家居也多用WiFi一键配网smartconfig技术。

智能配置操作

1.用手机连接模块将要连接的WiFi。

2.打开EspTouchAPP,这时会显示已经连接的WiFi名称。

3.输入此WiFi的密码。

4.拉低模块INSCFG引脚至少2s,看到 smartcfg指示引脚高低电平变换3次,然后保持低电平,代表已经进入smartcfg 模式。

5.此时点击手机 APP 上面的“确认按钮”。

6.观察模块串口输出状态,如果连接正常会打印以下信息:

SmartConfig start!

V2.5.4

SC_STATUS_FIND_CHANNEL

SC_STATUS_GETTING_SSID_PSWD

SC_TYPE:SC_TYPE_ESPTOUCH

SC_STATUS_LINK

SC_STATUS_LINK_OVER

got ip: 192.168.43.64

7.模块连接 wifi 成功,smartcfg 指示引脚变为高阻态。

智能配置原理

由于设备在-开始并未连接至网络,ESP-TOUCH App无法直接向设备发送信息。通过ESP-TOUCH通信协议,具备Wi-Fi网络接入能力的设备(例如智能手机)就可以向接入点(AP)发送一系列UDP包,其中每一包的长度(即Length字段)都按照ESP-TOUCH通信协议进编码,SSID和密码就包含在Length字段中,随后设备便可以获得并解析出所需的信息。

02

局域网内模块配网

例如,假如用户想要使用其中一个模块配置其他的模块连接一个已知 WIFI:“test_wifi”,密码为:“123456789”,那么操作步骤如下:

1. 用户可以使用其中一个模块作为操作机,其他模块为被操作机。

2.用户使用 AT 指令先连接被操作机(需要先将操作机设为 STA 模式,每次操作只能连接一个其他模块)。

3.在配置模式下发送“AT+WIFI_LISTMODEL”,如果局域网里面存在本系列模块,则这些模块会返回自己的模块名称(如果已经知道可以不用搜索)。

4.然后发送“AT+WIFI_OTAWIFI=modelname,connect, test_wifi,123456789”。

5.如果被操作模块收到连接命令,会返回 received。

6.然后被操作模块会自动断开 wifi(关闭AP站点),开启 STA 模式以开始连接指令指定的 wifi。

模块应用

典型应用电路图

典型应用场景

智能家居

400-080-6079