為嵌入式設(shè)計(jì)或物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)選擇Wi-Fi模塊

技術(shù)正在超出傳統(tǒng)邊界，延伸到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，從消費(fèi)電子到醫(yī)療器械和工業(yè)控制，并不斷朝著(IoT)方向發(fā)展。這意味著，開發(fā)嵌入式電子器件的工程師在設(shè)計(jì)時(shí)，越來越多地被要求與使用的其他產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)互操作。這些設(shè)計(jì)至少要滿足其中一項(xiàng)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，要求手動(dòng)測試方案。另外還要考慮許多因素，特別是對RF產(chǎn)品集成感到陌生的工程師來說，他們很難知道從哪兒入手。

在這篇文章中，首先介紹WLAN集成和802.11的部分基礎(chǔ)知識(shí)，討論典型應(yīng)用，然后考察搜索模塊時(shí)的某些參數(shù)過濾標(biāo)準(zhǔn)(也就是關(guān)鍵考慮因素)、模塊折衷因素、是否需要RF工程師。模塊選擇是在設(shè)計(jì)中增加Wi-Fi的大型討論中八大部分之一。選擇適當(dāng)?shù)哪K是非常好的切入點(diǎn)，因?yàn)檫@對設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

使用Wi-Fi模塊的典型應(yīng)用

在這方面，可以把Wi-Fi視作一種途徑，來與其他WLAN器件實(shí)現(xiàn)互操作。WLAN指滿足一項(xiàng)或多項(xiàng)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，可以用于各種科學(xué)、工業(yè)、商業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用中的設(shè)備，如下圖所示。許多設(shè)備可以使用Wi-Fi，這些設(shè)備都可以通過一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)資源上。

使用Wi-Fi模塊的設(shè)備隨處可見

搜索模塊時(shí)的過濾標(biāo)準(zhǔn)

模塊制造商通常按參數(shù)對模塊分類。使用下面這些參數(shù)，根據(jù)應(yīng)用指標(biāo)提煉搜索結(jié)果。這是一個(gè)很長的清單，您最好下載“選擇Wi-Fi模塊”應(yīng)用指南，獲得每個(gè)參數(shù)的具體信息：

·支持的協(xié)議/標(biāo)準(zhǔn)

·工作頻段

·發(fā)送范圍

·發(fā)送功率輸出，工作供電電流或電壓

·數(shù)據(jù)速率(最大吞吐量)

·微控制器/微處理器

·操作系統(tǒng)(驅(qū)動(dòng)程序支持)

·天線和連接器

·安全的Wi-Fi鑒權(quán)方式

·形狀和大小

·工作溫度范圍

·封裝類型

·PCB布線

·硬件接口

·其他特點(diǎn)(實(shí)時(shí)時(shí)鐘，自動(dòng)睡眠/喚醒，等等)

·認(rèn)證/一致性測試

記住，您需要同時(shí)考慮硬件和軟件，因?yàn)閃i-Fi模塊是一個(gè)功能單元，只有在嵌入到系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)才能運(yùn)行。另外需要指出的是，Wi-Fi軟件應(yīng)包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、集成IEEE802.11安全懇求程序及全功能管理和監(jiān)測工具。Wi-Fi模塊硬件包含兩大部分：Wi-Fi芯片和應(yīng)用主機(jī)處理器。

折衷因素

與任何東西一樣，在選擇Wi-Fi模塊時(shí)也要折衷。評估中三個(gè)主要因素是數(shù)據(jù)速率、范圍和功率要求。在比較不同的Wi-Fi協(xié)議時(shí)，IEEE802.11n和IEEE802.11ac的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)吞吐量較高，而IEEE802.11b/g的優(yōu)點(diǎn)則是兼容能力和功率要求。

IEEE802.11n提供了更高的數(shù)據(jù)吞吐量、更大的范圍和強(qiáng)健的鏈路質(zhì)量等運(yùn)行優(yōu)勢，網(wǎng)絡(luò)利用率更高。802.11ac基于擴(kuò)展范圍內(nèi)的高帶寬，通過802.11n為600Mbps提供了兩倍的帶寬。它實(shí)現(xiàn)了Wi-Fi解決方案，滿足了當(dāng)前對高容量、高質(zhì)量移動(dòng)實(shí)時(shí)應(yīng)用的需求，如視頻和語音。使用多臺(tái)天線(MIMO技術(shù))進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)速率和范圍。這些擴(kuò)展功能以使用多個(gè)天線結(jié)構(gòu)為代價(jià)，提高了BOM設(shè)計(jì)復(fù)雜程度，同時(shí)要使用更多的功率。

選擇Wi-Fi模塊時(shí)典型的折衷因素

RF工程師和Wi-Fi模塊

前面我討論了購買預(yù)制的Wi-Fi模塊，也就是說不需要RF工程師。大多數(shù)制造商沒有構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求的RF專業(yè)知識(shí)。但是，有許多任務(wù)，比如為制造調(diào)試和構(gòu)建定制嵌入式模塊，要求某些RF專業(yè)知識(shí)。在這些情況下，您可能要雇一名RF顧問，或依賴WLAN和RF測試設(shè)備制造商提供專業(yè)知識(shí)。

選擇最適合您的設(shè)計(jì)應(yīng)用的Wi-Fi模塊，首先要認(rèn)真考慮哪些Wi-Fi模塊參數(shù)將滿足您的需求，選擇時(shí)有哪些折衷因素，您將使用哪些WLAN和RF器件測試設(shè)備。下載“怎樣Wi-Fi模塊”應(yīng)用指南，更詳細(xì)地考察這種技術(shù)及怎樣使它更好地滿足您的需求。

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