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【WiFi模塊】聯網真香!讓物與物不再“單機”

WiFi密碼是什么?

「WiFi模塊」聯網真香!讓物與物不再“單機”


“你家WiFi密碼是什么”,頗有成為現代人新型招呼語的趨勢。

隨著全球每年數以億計的智能手機、電腦平板的出廠,WiFi的普及就如同呼吸一般自然。

「WiFi模塊」聯網真香!讓物與物不再“單機”

枯藤老樹昏鴉,空調WiFi西瓜

而在下一個萬物智聯的時代,WiFi作為通信層的新基建之一,消除了人與物、物與物間數據交互的障礙。

像我們耳熟能詳的智能家居,WiFi模塊的市場占比便是遙遙領先。


在過去,讓硬件聯網一直以來都是比較麻煩的事情,內到頻段、協議、芯片,外至距離、能耗、成本、封裝大小,無一不需要考慮。

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啊,麻煩?復雜?

但勞動人民的智慧是無窮的,這個時候就不得不提到專為移動設備、可穿戴電子產品和物聯網應用而生的ESP8266EX芯片了。如你所知,ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi透傳模塊,擁有業內極富競爭力的封裝尺寸和超低能耗技術,可將用戶的物理設備連接到Wi-Fi 無線網絡上,進行互聯網或局域網通信,實現聯網功能。

而為了幫助工程師們節省開發時間,真正實現了即拿即用,方便大家直接上手“盤”它。澤耀科技選用ESP8266芯片研發出了A51這款WiFi模塊,僅需要通過串口使用AT指令控制,就能滿足大部分的網絡功能需求。

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而小巧的WiFi模塊通過串口AT指令與單片機通訊,實現串口透傳,非常好上手。

將硬件聯網之后,就再也不是“玩單機”了,像全屋家居等場景就能輕松實現“夢幻聯動”。

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A51 WiFi模塊

模塊特征

產品尺寸:25.65*16mm,19.65*16mm,19.65*16mm

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封裝形式:貼片封裝

傳輸距離:100米

發射功率:20dBm

接收電流:70mA

發射電流:TX 802.11b: 300mA; TX 802.11g和TX 802.11n: 200mA

WiFi模式:STATION 模式和 AP 模式

工作溫度:-40~ +85°C

信道數:14

模塊優勢

1.每路Socket有個5K環形緩沖區,不怕數據丟失。

2.心跳包與注冊包,防止服務器與模塊斷連,保證數據在身份合法的客戶端間通訊。

3.支持多種加密方式,例如ESP IE加密系統,用于兩個設備快速交換key或其他信息。

4.云端下載固件升級,支持通過WiFi從云端下載新版本的ESP8266固件進行升級。

5.專業防護屏蔽罩,抗電磁干擾、防靜電不易損壞、EMC電磁兼容、防腐蝕保護電路元件。

6.豐富的外設接口

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7.采用了三種天線接口,適合更多使用場景。IPEX天線接口,可連接高增益(遠距離)天線;PCB板載天線,直接使用,無需另外購買天線;半空引腳,預留位置,用戶可自行設計天線,更方便地實現二次開發。

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8.且均采用1.27mm間距的半孔引腳的SMD封裝,重量輕,體積小,方便集成。模塊引出芯片全部IO,用戶可根據應用場景自行開發固件。

模塊性能

A51支持多種功耗模式:靈敏模式、普通模式、省電模式、超省模式、睡眠模式、深度睡眠模式。

適用更多不同場景,低功耗模式延長使用壽命。


1.靈敏模式(Active 模式)模塊的工作主頻為 160MHz,模塊全速運行,模塊不做任何省電操作,因此此模式下模塊工作最靈敏,性能最優,響應速度最快,數據傳輸延遲最低。


2.普通模式模塊主頻降低為80MHz,其他和靈敏模式一致。此模式下數據收發流暢,延遲小。


3.省電模式模塊主頻為 80MHz,CPU一直保持工作狀態,可以響應外部的所有輸入,模塊的無線部分會跟隨連接的路由器的DTIM Beacon節拍睡眠和醒來,因此不會丟失網絡下發的數據和模塊上傳的數據,用戶可以在任何時間從串口輸入透傳數據,數據不會丟失,用戶數據會在無線醒來期間發送到網絡端。


4.超省模式模塊主頻為 80MHz,CPU和無線部分一同跟隨連接的路由器的DTIM Beacon節拍睡眠和醒來,因此不會丟失網絡下發的數據和模塊上傳的數據。所以在睡眠期間的所有輸入,CPU將都不能響應。如果用戶在睡眠期間向串口發送數據,那么這些數據將丟失,用戶在此模式下想要發送數據到網絡端,需要重復提交數據,以達到數據在模塊醒來期間被收到的目的。網絡端下發的數據,模塊將會在醒來期間發送給串口設備,因此,網絡端下發的數據將不會丟失。


5.睡眠模式模塊的主頻為 80MHz,睡眠期間模塊將關閉 CPU 和無線,因此睡眠期間模塊不能收到網絡端的數據。用戶可以設置模塊在網絡連接成功,并且沒有接收和發送任何數據開始計時多長時間進入睡眠,也可以設置模塊從睡眠開始多長時間自動醒來,如果用戶想要模塊一直睡眠,直到串口有數據才被喚醒,那么可以將醒來時間設置為 268436ms(即最大值)。

模塊在睡眠期間 CPU 停止工作,不會響應外部中斷,用戶如果想要發送數據,可以先從串口發送一個喚醒包,然后等待 CHSTA 引腳輸出低電平,用戶再將要發送的數據從串口輸入,這樣數據就不會丟失。

睡眠模式下,為了讓功耗盡量降低,用戶可以配置模塊在睡眠期間是否保持 GPIO 的輸出狀態,如果睡眠期間GPIO 不輸出,那么 GPIO 將變為高阻態。


6.深度睡眠模式在深度睡眠模式下,模塊主頻為80MHz,深度睡眠期間模塊將關閉 CPU 和無線,因此深度睡眠期間模塊不能收到網絡端的數據。用戶可以設置模塊在網絡連接成功,并且沒有接收和發送任何數據開始計時多長時間進入深度睡眠,也可以設置模塊從深度睡眠開始多長時間自動醒來,如果用戶想要模塊一直處于深度睡眠,直到通過外部被喚醒,那么可以將醒來時間設置為 268436ms(即最大值)。

模塊在深度睡眠期間 CPU 停止工作,不會響應外部的所有輸入,用戶如果想要發送數據,只能通過模塊復位讓模塊重新運行。如果用戶設置了醒來時間,那么模塊會 在時間到時自動復位重新運行。

深度睡眠模式下,為了讓功耗降到最低,用戶可以配置模塊在深度睡眠期間是否保持 GPIO 的輸出狀態,如果睡眠期間 GPIO 不輸出,那么 GPIO 將變為高阻態。


這些模式只有模塊工作在透傳模式下才起作用,在配置模式和 Smartconfig 模式下被使用。用戶可以根據現場情況,選擇使用不同的模式,來達到最佳效果。


模塊配網

介紹兩種配網方式:Smartconfig配網和局域網內模塊配網。

01

Smartconfig配網

樂鑫自主研發的ESP-TOUCH協議采用的是Smart Config (智能配置)技術,幫助用戶將采用ESP8266EX設備連接至Wi-Fi網絡。

Smartconfig配網方式非常適用于智能家居設備的入網操作,用戶只需在手機上進行簡單操作即可實現智能配置,像我們熟知的小米智能家居也多用WiFi一鍵配網smartconfig技術。

智能配置操作

1.用手機連接模塊將要連接的WiFi。

2.打開EspTouchAPP,這時會顯示已經連接的WiFi名稱。

3.輸入此WiFi的密碼。

4.拉低模塊INSCFG引腳至少2s,看到 smartcfg指示引腳高低電平變換3次,然后保持低電平,代表已經進入smartcfg 模式。

5.此時點擊手機 APP 上面的“確認按鈕”。

6.觀察模塊串口輸出狀態,如果連接正常會打印以下信息:

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.模塊連接 wifi 成功,smartcfg 指示引腳變為高阻態。

智能配置原理

由于設備在-開始并未連接至網絡,ESP-TOUCH App無法直接向設備發送信息。通過ESP-TOUCH通信協議,具備Wi-Fi網絡接入能力的設備(例如智能手機)就可以向接入點(AP)發送一系列UDP包,其中每一包的長度(即Length字段)都按照ESP-TOUCH通信協議進編碼,SSID和密碼就包含在Length字段中,隨后設備便可以獲得并解析出所需的信息。


02

局域網內模塊配網

例如,假如用戶想要使用其中一個模塊配置其他的模塊連接一個已知 WIFI:“test_wifi”,密碼為:“123456789”,那么操作步驟如下:

1. 用戶可以使用其中一個模塊作為操作機,其他模塊為被操作機。

2.用戶使用 AT 指令先連接被操作機(需要先將操作機設為 STA 模式,每次操作只能連接一個其他模塊)。

3.在配置模式下發送“AT+WIFI_LISTMODEL”,如果局域網里面存在本系列模塊,則這些模塊會返回自己的模塊名稱(如果已經知道可以不用搜索)。

4.然后發送“AT+WIFI_OTAWIFI=modelname,connect, test_wifi,123456789”。

5.如果被操作模塊收到連接命令,會返回 received。

6.然后被操作模塊會自動斷開 wifi(關閉AP站點),開啟 STA 模式以開始連接指令指定的 wifi。


模塊應用

典型應用電路圖

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典型應用場景

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智能家居

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