WiFi čipy. Nezávisle vylepšujeme domáci router. Vo firmvéri aktivujte požadované množstvo pamäte

Obrázok 9. Graf hodnôt snímača teploty DS18B20 v službe ThingSpeak.

Často kladené otázky FAQ

• Skontrolujte, či je modul správne pripojený;
• Skontrolujte správne pripojenie kontaktov Rx, Tx k adaptéru UART-USB;
• Skontrolujte pripojenie kolíka CH_PD na 3,3 V;
• Experimentálne vyberte výmenný kurz na sériovom porte.

• Skontrolujte správne pripojenie snímača DHT11 k modulu.

• Skontrolujte pripojenie modulu k prístupovému bodu WiFi;
• Skontrolujte pripojenie prístupového bodu WiFi k internetu;
• Skontrolujte, či je požiadavka na službu ThingSpeak správna.

Dnes navrhujem zoznámiť sa s novinkou amatérskej rádiovej techniky - WiFi modulom. Je to niečo ako NRF24L01, ktorý už dávno pozná každý, no je o niečo menší rozmermi a má trochu inú funkcionalitu. WiFi modul má svoje nesporné výhody aj nevýhody, ktoré sú s najväčšou pravdepodobnosťou čiastočne spôsobené tým, že ide o novinku a vývojári k tomu pristúpili veľmi zvláštnym spôsobom - informácie sú distribuované veľmi úzko (dokumentácia poskytuje iba všeobecné myšlienky moduly bez odhalenia ich plnej funkčnosti). Nuž, počkajme si na zhovievavosť spoločnosti, ktorá hardvér poskytla.

Stojí za zmienku cena modulu: v súčasnosti je to 3-4 $ (napríklad na AliExpress)

Pravý NRF, ľavý modul ESP.

Čo presne sú tieto WiFi moduly? Samotný WiFi čip je umiestnený na doske, navyše v tom istom prípade je mikrokontrolér 8051 programovateľný aj bez samostatného mikrokontroléra, ale o tom inokedy, potom je na doske umiestnený pamäťový čip EEPROM, ktorý je potrebné uložiť nastavenia, aj na doske modulu je všetko minimálne potrebné páskovanie - kremenný rezonátor, kondenzátory, bonusová LED indikácia napájacieho napätia a prenos (príjem) informácií. Modul implementuje iba rozhranie UART, aj keď čip WiFi umožňuje použitie iných rozhraní. Vytlačený vodič na doske je vyrobený wifi anténa požadovaná konfigurácia. Najväčšiu časť tvorí 4 x 2 pinový konektor.

Na pripojenie tohto modulu k obvodu je potrebné pripojiť napájanie k VCC a GND, k TX a RX zodpovedajúce výstupy UART prijímacieho zariadenia (nezabudnite, že RX je pripojený k TX a TX k RX) a CH_PD (napr. ako aktivačný čip, bez neho je všetko zapnuté, ale nič nefunguje) plus napájanie.

Parametre modulu ESP8266:

• napájacie napätie 3,3 V (navyše samotný modul toleruje 5 V, ale vstupno-výstupné piny s najväčšou pravdepodobnosťou odmietnu fungovať)
• prúd do 215 mA vo vysielacom režime
• prúd až 62 mA počas príjmu
• protokol 802.11b/g/n
• +20,5 dBm výkon v režime 802.11b
• SDIO (na modulovej doske sú dva výstupy, ale nemali by sa zvlášť používať okrem servisných operácií)
• úsporný režim a režim spánku na úsporu energie
• vstavaný mikrokontrolér
• AT príkazové ovládanie
• prevádzková teplota od -40 do +125 stupňov Celzia
• maximálna komunikačná vzdialenosť 100 metrov

Ako už bolo spomenuté, modul je možné ovládať pomocou AT príkazov, avšak oni úplný zoznam neznáme, podstatné sú uvedené nižšie:

Ako sa zadávajú príkazy:

• Vykonanie príkazu:<Команда>.
• Zobrazenie stavu podľa príkazu:<Команда>?
• Spustite príkaz s parametrami:<Команда>=<Параметр>

Pri kúpe modulu si môžete skontrolovať verziu firmvéru modulu príkazom AT+GMR. Verziu firmvéru je možné aktualizovať pomocou samostatného softvéru alebo s verziou firmvéru od 0.92, to je možné vykonať iba príkazom AT + CIUPDATE. V tomto prípade musí byť modul pripojený k smerovaču, aby sa mohol pripojiť k internetu. Firmvér a program na flashovanie modulu do verzie 0.92 bude uvedený na konci článku. Pre firmvér cez softvér je potrebné pripojiť výstup GPIO0 k power plus. Tým sa aktivuje režim aktualizácie modulu. Ďalej vyberte v programe súbor firmvéru modulu a pripojte sa k WiFi modulu, firmvér sa po pripojení automaticky aktualizuje. Po aktualizácii budú ďalšie aktualizácie firmvéru možné len cez internet.

Teraz, keď poznáme organizáciu príkazov modulu WiFi, na jeho základe je možné organizovať prenos informácií pomocou bezdrôtová komunikáciačo je podľa mňa ich hlavným cieľom. Na to použijeme Mikrokontrolér AVR Atmega8 ako zariadenie, ktoré sa ovláda cez bezdrôtový modul. Schéma zariadenia:

Podstata schémy bude nasledovná. Teplotný senzor DS18B20 meria teplotu, je spracovaný mikrokontrolérom a prenášaný cez WiFi sieť s krátkym časovým intervalom. Ovládač zároveň cez WiFi sleduje prijaté dáta, pri príjme znaku "a" sa rozsvieti LED1 LED, pri príjme znaku "b" LED zhasne. Diagram je skôr názorný ako užitočný, aj keď sa na to dá použiť diaľkové ovládanie teplota, napríklad na ulici, stačí napísať softvér pre počítač alebo telefón. Modul ESP8266 vyžaduje napájanie 3,3 V, takže celý obvod je napájaný 3,3 V regulátorom AMS1117. Mikrokontrolér je taktovaný z externého 16 MHz kryštálového oscilátora s 18 pF kondenzátormi. Rezistor R1 pritiahne resetovací kolík mikrokontroléra k napájaciemu zdroju, aby zabránil samovoľnému reštartu mikrokontroléra v prípade akéhokoľvek rušenia. Rezistor R2 plní funkciu obmedzenia prúdu cez LED tak, aby nevyhorela ani ona, ani výstup MK. Tento obvod je možné nahradiť napríklad reléovým obvodom a obvod je možné použiť na diaľkové ovládanie. Aby teplomer fungoval na zbernici 1-Wire, je potrebný odpor R3. Obvod musí byť napájaný z dostatočne výkonného zdroja, keďže špičkový odber WiFi modulu môže dosiahnuť až 300 mA. Toto je pravdepodobne hlavná nevýhoda modulu - vysoká spotreba. Takýto obvod batérie nemusí dlho fungovať. Po privedení napájania do obvodu počas jeho inicializácie by mala LED 5-krát zablikať, čo bude indikovať úspešné otvorenie portu a predchádzajúce operácie (po zapnutí obvodu stlačením resetovacieho tlačidla môže LED bliknúť 2-krát - toto je normálne).

Činnosť obvodu si môžete podrobnejšie pozrieť v zdrojovom kóde firmvéru mikrokontroléra v jazyku C, ktorý bude uvedený nižšie.

Obvod bol zostavený a odladený na doske, teplomer DS18B20 sa používa vo formáte „sonda“ s kovovým uzáverom:

Na „komunikáciu“ s takýmto obvodom môžete použiť buď štandardný WiFi počítačový ovládač alebo zostaviť obvod transceiveru pomocou prevodníka USB-UART a ďalšieho modulu ESP8266:

Keď už hovoríme o adaptéroch a termináloch, tieto moduly sú pre nich dosť rozmarné, dobre spolupracujú s prevodníkom na CP2303 a odmietajú adekvátne pracovať s prevodníkmi postavenými na mikrokontroléroch (domáce), terminál je najvhodnejší pre Termite (existuje automatické pridávanie znak návratu vozíka v nastaveniach, bez ktorého modul nebude s terminálom tiež adekvátne spolupracovať). Ale práve po pripojení k mikrokontroléru moduly fungujú bezchybne.

Takže na výmenu informácií s mikrokontrolérom cez WiFi použijeme druhý modul pripojený k počítaču a terminálu Termite. Pred začatím práce s obvodom je potrebné každý modul pripojiť cez USB-UART a vykonať niekoľko operácií - nastaviť prevádzkový režim, vytvoriť bod pripojenia a pripojiť sa k bodu, ku ktorému sa následne pripojíme na výmenu informácií, AT príkaz nájsť zistiť IP adresu WiFi modulov (bude potrebné pre vzájomné prepojenie modulov a výmenu informácií). Všetky tieto nastavenia sa uložia a automaticky sa použijú pri každom zapnutí modulu. Týmto spôsobom môžete ušetriť časť pamäte mikrokontroléra na príkazy na prípravu modulu na prevádzku.

Moduly pracujú v kombinovanom režime, to znamená, že môžu byť klientom aj prístupovým bodom. Ak podľa nastavení modul už pracuje v tomto režime (AT+CWMODE=3), tak pri opätovnom pokuse o nastavenie do rovnakého režimu modul vráti odpoveď „bez zmeny“. Aby sa nastavenia prejavili, musíte reštartovať modul alebo zadať príkaz AT+RST.

Po podobnom nastavení druhého modulu sa v zozname dostupných bodov objaví náš bod s názvom „ATmega“:

V našom prípade bude schéma WiFi vyzerať takto - modul s mikrokontrolérom sa pripojí k domácemu smerovaču (v skutočnosti má mikrokontrolér v tomto prípade prístup na internet, ak je zaregistrovaný), potom zdvihne port a bude konať podľa k algoritmu. Na druhej strane tiež pripojíme modul k routeru a pripojíme sa k mikrokontroléru cez TCP (ako je znázornené na obrázku, na to je potrebné nastaviť režim prenosu a počet spojení pomocou AT+CIPMODE a AT+ príkazy CIPMUX a zadajte príkaz na pripojenie k serveru AT+CIPSTART). Všetky! Ak sa pripájate k prístupovému bodu (iba bod Wi-Fi, musíte sa znova pripojiť k serveru zakaždým, presne rovnakým spôsobom zakaždým, keď je potrebné server zdvihnúť na druhom konci pri každom zapnutí napájania) a reštartujte modul , potom sa nemusíte znova pripájať, toto sa tiež uloží do pamäte a automaticky sa pripojí, keď je k dispozícii, keď zapnete modul. Pohodlné však.

Teraz by sa údaje o teplote mali automaticky dostať do počítača a LED dióda môže byť ovládaná príkazmi z počítača. Pre pohodlie si môžete napísať softvér pre Windows a sledovať teplotu cez WiFi.

Príkazom AT + CIPSEND odosielame dáta, pri príjme dát sa zobrazí správa „+IPD,<айди>,<длинна информации>:“ za dvojbodkou prichádza naša užitočná (prenesená) informácia, ktorú treba použiť.

Jedno ALE - modul je žiaduce napájať nie z batérií, ale zo stacionárnej elektrickej zásuvky (samozrejme cez napájací zdroj) kvôli vysokej spotrebe modulov.

Toto je jedna z možností prenosu informácií medzi WiFi modulmi, môžete ich tiež spojiť priamo medzi sebou bez routera, alebo sa k modulu pripojiť cez štandardný WIFI počítač a prepracovať sa cez to.

Funkcionalita je najzreteľnejšia z týchto modulov, ktovie, čo ešte pre nás vývojári pripravili!

Na programovanie mikrokontroléra je potrebné použiť nasledujúcu kombináciu poistkových bitov:

Na záver by som rád poznamenal, že ide skutočne o revolúciu internetu vecí! S modulovou cenou niekoľkých zelených jednotiek máme plnohodnotný Wi-Fi modul s obrovskými schopnosťami (ktoré sú stále obmedzené vývojármi tohto zázraku), rozsah jednoducho nie je obmedzený - všade tam, kde to fantázia dovolí, a vzhľadom na fakt že tento modul už mikrokontrolér je, nie je potrebné použiť externý mikrokontrolér, ktorý je však potrebné nejako naprogramovať. Takže, priatelia, ide o to - dávame Wi-Fi do každej zásuvky!

K článku je priložený firmvér pre mikrokontrolér, zdrojový kód v programe, dokumentácia k čipu Wi-Fi modulu, program na aktualizáciu firmvéru modulu a firmvér modulu verzia 0.92 (archív je rozdelený na 3 časti, pretože jeho celková veľkosť je príliš veľká na priloženie k článku), ako aj video demonštrujúce činnosť obvodu (na videu je riadiaca doska pripojená cez WiFi k riadiacemu modulu, riadiaca doska pravidelne vysiela informácie o teplote, keď teplomer je ponorený vo vode, na videu je vidieť, že teplota začína klesať, potom ak z riadiaceho modulu pošlete symbol " a", rozsvieti sa LED na ovládanej doske a ak je symbol "b", potom zhasne).

Zdá sa, že to je všetko. Nezabudnite napísať svoje pripomienky a návrhy, ak sa tejto téme venuje pozornosť, vyvinieme nápady na nové.

Zoznam rádiových prvkov

Prezretí: 2762

ZVÝŠENÁ KONKURENCIA
Produktový sektor WLAN je v súčasnosti najväčší na trhu bezdrôtových systémov. Podľa analytickej firmy IDC sa dodávky polovodičových čipov pre bezdrôtové LAN systémy zvýšia z 23,5 milióna v roku 2002 na 114,5 milióna. v roku 2007, predovšetkým kvôli nárastu ich používania v notebookoch. Podľa analytikov spoločnosti bude teda do roku 2007 91 % týchto prenosných systémov vybavených čipovými sadami 802.11a / b / g, čo používateľovi umožní pripojiť sa k miestnym sieťam s prenosovou rýchlosťou 54 Mbps (v súlade s 802.11g štandard) alebo 11 Mbps (podľa štandardov 802.11b/a) vo frekvenčnom pásme 2,4 (štandard 802.11b/g) a 5 GHz (štandard 802.11a). Už v roku 2003 bolo približne 42 % notebookov vybavených Wi-Fi zariadením. Použitie čipsetov 802.11a/b/g v mobilné telefóny nebude taká široká. Podľa IDC bol v roku 2007 podiel mobilných telefónov so vstavanými funkciami vreckový počítač na základe čipsetov 802.11a/b/g nepresiahne 5 %. Čipsety 802.11b budú stáť 5,9 USD, 802.11g 6,8 USD a dvojpásmové čipy 802.11a/b/g 7,4 USD. prekvapivo stúpa aj počet predajcov čipov WLAN. To všetko zintenzívňuje konkurenciu na trhu s čipmi 802.11, čo núti výrobcov znižovať počet čipov v čipovej súprave a rozširovať funkcie, ktoré vykonávajú. Čipová sada určená na podporu štandardu IEEE 802.11 musí obsahovať tri hlavné funkčné bloky:
transceiver pre frekvenciu 2,4 alebo 5,6 GHz;
· modem, ktorý podporuje ortogonálne frekvenčne delené multiplexovanie (OFDM) a moduláciu CCK;
· jednotný radič prístupu k médiám (Media-Access-Controller - MAC), podporujúci jednu, dve alebo všetky tri verzie a / b / g štandardu 802.11, ako aj ich rozšírenia.
Čipové sady 802.11, ktoré sú dnes na trhu, zvyčajne obsahujú dva čipy – MAC / procesor v základnom pásme * a rádiový modul. Zároveň je hlavná pozornosť venovaná vytvoreniu čipsetov vhodných na prácu s dvomi alebo tromi verziami štandardu.
Najväčší rozruch vyvolala spoločnosť Intel v roku 2003, keď propagovala mobilnú technológiu 802.11b pre notebooky Centrino a PDA**. V roku 2004 bol uvedený na trh mini-PCI Wi-Fi modem PRO/Wireless 2200BG, ktorý podporuje verzie a a b štandardu 802.11 a poskytuje prenosovú rýchlosť 11 a 54 Mbps, ako aj modem PRO/Wireless 2915ABG, ktorý podporuje všetky tri verzie štandardu. PRO/Wireless 2200BG pracuje v pásme 2,4 GHz ISM a podporuje technológiu DSSS (Direct Sequence of Service) pre siete 802.11b a OFDM pre siete 802.11g. V štandarde 802.11g poskytuje modem v interiéri dosah 30 m pri maximálnej rýchlosti 54 Mbps a 91 m pri 1 Mbps, v štandarde 802.11b - 30 m pri 11 Mbps a 90 m pri 1 Mbps. Modem PRO/Wireless 2915ABG pracuje vo frekvenčnom pásme 5GHz UNII a podporuje OFDM pre siete 802.11a/g a technológiu DSSS pre siete 802.11b. Vo verzii a štandardu je dosah vnútorného prenosu 12 m pri 54 Mbps a 91 m pri 6 Mbps, vo verzii b - 30 m pri 11 Mbps a 90 m pri 1 Mbps, vo verzii g - 30 m pri 54 Mbps resp. 91 m pri 1 Mbps.
Systém bezdrôtovej kompatibility od spoločnosti Intel umožňuje znížiť vzájomné rušenie mikroobvodov rodiny PRO/Wireless a zariadení Bluetooth štandard. Nástroje na kalibráciu teploty dynamicky optimalizujú výkon úpravou výstupného výkonu v reakcii na zmeny teploty.
Spoločnosti ako Broadcom, Atheros, Philips a IceFyre Semiconductor (Kanada) však úspešne konkurujú Intelu a prekonávajú ho vo vydaní pokročilejších čipsetov 802.11, ktoré stoja približne 20 USD vo veľkom. A propagáciu ich produktov na trhu do značnej miery uľahčilo 300 miliónov dolárov, ktoré Intel minul na reklamnú kampaň. mobilné technológie Centrino.
V polovici roku 2004 Broadcom oznámil jednočipové riešenie pre 802.11g WLAN pripojenia. Tento čip transceiveru BCM4318, ktorý je súčasťou rodiny AirForce One, je o 72 % menší a lacnejší ako tradičné moduly Wi-Fi. Vďaka tomu nájde široké uplatnenie v notebookoch, PDA a domácnostiach elektronické spotrebiče. Mikroobvod je založený na technológii BroadRange, ktorá využíva metódy digitálneho spracovania signálu na získanie vysokej citlivosti. Obsahuje vysokovýkonnú 2,4 GHz RF jednotku, 802.11a/g procesor v základnom pásme, MAC a ďalšie rádiové komponenty. Znížením počtu použitých komponentov o 45 % v porovnaní s existujúcimi riešeniami znižuje mikročip náklady na vybavenie sietí domácich zariadení a zariadení malých firiem, v ktorých sa používa.
Mikroobvod podporuje technológiu 54g - implementáciu štandardu Broadcom 802.11g. Táto technológia poskytuje najlepšiu kombináciu výkonu, pokrytia a ochrany údajov v odvetví. Produkty spoločnosti podporujúce 54g sú kompatibilné s viac ako 100 miliónmi doteraz nainštalovaných zariadení 802.11b/g.
Súčasťou čipu je obvod na správu napájania, ktorý predlžuje životnosť batérie, a softvér spoločnosti SuperStandby kontroluje prichádzajúce správy, aby sa zaistilo, že minimálny počet prvkov na čipe je zapnutý na čo najkratší čas. Výsledkom je, že spotreba energie v pohotovostnom režime je o 97 % nižšia ako pri konvenčných riešeniach WLAN.
Okrem toho spoločnosť vydala systém na čipe - jednočipový smerovač BCM5352E, ktorý vykonáva funkcie smerovania rýchlosťou 54 Mbps, prepínanie na sieť Fast Ethernet a spracovanie súboru príkazov pomocou MIPS. procesor. Oba čipy podporujú firemný softvér OneDriver, čím poskytujú vysoký výkon a ochranu.
Na jeseň roku 2004 vydal Broadcom 54g štandardný čip BCM4320 so vstavaným rozhraním USB 2.0. Čip poskytuje možnosť Wi-Fi pripojenia akéhokoľvek zariadenia s portom USB 2.0 lokálna sieť. Integráciou 802.11a/g MAC/baseband procesora, USB 2.0 transceiveru, procesorového jadra a pamäte do jedného balíka spoločnosť nielen znížila veľkosť a spotrebu energie bezdrôtového modulu, ale aj znížila náklady na materiál o 50 %.
Jeden z najviac slávnych vývojárov MAC čipy a procesory, ako aj softvérové ​​nástroje pre systémy WLAN - Texas Instruments. Jeho TNETW1130 jednočipový MAC / baseband procesor (obr. 1) podporuje prenosovú rýchlosť 54 Mbps vo frekvenčných pásmach 2,4 a 5 GHz, ako aj všetky tri verzie a/b/g štandardu 802.11. Čip bol vybraný organizáciou Wi-Fi Alliance ako referenčný návrh používaný na testovanie interoperability zariadení 802.11g a zabezpečenie interoperability siete so zariadeniami 802.11ba 802.11g. V súlade s požiadavkami štandardu 802.11i, ktorý dnes poskytuje najvyššiu úroveň ochrany dát, čip obsahuje akcelerátor pre implementáciu WPA protokolov a povinné a doplnkové programyštandard AES. Poskytuje tiež podporný blok Quality of Service (QoS) na vykonávanie funkcie rozšírenej distribuovanej koordinácie a funkcie hybridnej koordinácie, ktorá dokáže určiť frekvenčné pásmo vznikajúcich aplikácií v reálnom čase, ako je hlas cez WLAN, rádiový prenos, videokonferencie, atď. Okrem toho funkcie mikroobvodu zahŕňajú riadenie výkonu počas prenosu, čo umožňuje optimalizovať spotrebu energie a predĺžiť životnosť batérie.
Čip TNETW1130 je osadený v 257-pinovom puzdre typu BGA o veľkosti 16x16 mm. Balík je pin-out kompatibilný s predchádzajúcimi generáciami procesorov MAC/baseband.

PRIPOJTE SA ĎALEJ, SPOTREBITE MENEJ
Jednou z hlavných oblastí práce moderných výrobcov čipsetov pre siete 802.11 je zvyšovanie dosahu. Tento parameter pre väčšinu štandardných Wi-Fi modemov nepresahuje 100 m v interiéri a 300 m na otvorenom priestranstve v zornom poli. Čipset štandard 802.11a/b/g štvrtej generácie od Atheros Communications, séria AR5004X, obsahujúca dva čipy a vyrobená pomocou technológie rozšíreného dosahu (eXtended Range - XR), poskytuje dvojnásobný dosah - až 790 m. Čipová súprava poskytuje možnosť pripojiť zariadenie k lokálnej sieti ľubovoľného aktuálny štandard 802.11 kdekoľvek na svete. Čipset obsahuje dva mikroobvody vyrobené technológiou CMOS (obr. 2):
· dvojpásmová „radio station-on-a-chip“ (RC) typ AR5112, určená pre frekvenčné pásma 2,3-2,5 a 4,9-5,85 GHz a obsahujúca výkonový zosilňovač a nízkošumový zosilňovač. Pre špeciálne aplikácie je možné použiť externé zosilňovače (výkon a nízky šum). Čip eliminuje potrebu IF filtrov a väčšiny hornopriepustných filtrov, ako aj externých VCO a SAW filtrov. Napájacie napätie mikroobvodu je 2,5–3,3 V;
· AR5213 multiprotokolový MAC/baseband procesor podporujúci RNA. Mikroobvod obsahuje bloky pre kompresiu dát v reálnom čase, rýchly prenos snímok a paketov, DAC a ADC. Napájacie napätie 1,8–3,3 V.
Zvýšenie dosahu prenosu sa dosiahne zlepšením procesorového čipu MAC / základného pásma a nie čipu RF. Technológia XR použitá v mikroobvode umožňuje sledovanie, kalibráciu a interpretáciu signálov štyroch OFDM kanálov. Znížením prenosovej rýchlosti na veľké vzdialenosti je vyriešený problém zníženia pomeru špičkového k priemernému výkonu a zlepšená efektivita kódovania.
Dátová rýchlosť 802.11a je 6-54 Mbps, 802.11b je 1-11 Mbps a 802.11g je 1-54 Mbps. Čipová súprava tiež poskytuje možnosť pracovať v režimoch Super G a Super AG, ktoré využívajú adaptívnu rádiovú technológiu a umožňujú automatickú detekciu voľných kanálov s cieľom zabezpečiť maximálnu priepustnosť. Prenosová rýchlosť zároveň dosahuje 108 Mbps. Výsledkom je, že typická šírka pásma používateľského kanála môže presiahnuť 60 Mbps. Citlivosť prijímača poskytovaná čipsetom je -105 dBm, čo je o viac ako -20 dBm lepšie ako hodnota tohto parametra uvedená v norme.
Ďalšou dôležitou výhodou nového čipsetu je zníženie spotreby energie. Väčšina moderných rádií WLAN je vždy zapnutá, aj keď sa neprenášajú ani neprijímajú žiadne dáta. Rádio založené na novom čipsete vypne napájanie, keď sa nepoužíva, čo má za následok 60% zníženie celkovej spotreby energie v porovnaní s inými podobnými zariadeniami (aj pri prevádzke s rýchlosťou 54 Mbps) a pohotovostný prúd je len 4 mA.
Čipset poskytuje nielen konektivitu k bezdrôtová sieť, ale aj alarm pre prípad krádeže. V tomto režime nie sú čipy súpravy vypnuté, aj keď zariadenie, v ktorom sa používajú (laptop, PDA alebo iné hostiteľské zariadenie), nie je spustené. V prípade spustenia krádeže čipová súprava upozorní sieť na manipuláciu mobilné zariadenie aj keď je zariadenie vypnuté.
Čipy súpravy sú osadené v 64-pinovom bezolovnatom plastovom puzdre-kryštálový nosič veľkosti 9x8 mm alebo v 196-pinovom puzdre typu BGA.
Koncom roka 2004 Atheros oznámil vytvorenie prvého plne funkčného Wi-Fi modulu na svete – AR5006X – založeného na jednočipovom čipe AR5413 CMOS (obr. 3), ktorý implementuje 802.11a/b/g LAN pripojenie. Čip obsahuje MAC, základný procesor a vylepšenú dvojpásmovú RF jednotku. Vďaka bezproblémovému pripojeniu k akejkoľvek sieti Wi-Fi, podpore 802.11i, režimom XR a Super AG bude AR5006X veľmi žiadaný medzi výrobcami end-to-end systémov pre PC, priemyselnú, komerčnú a spotrebnú elektroniku. AR5006X nielenže odstraňuje jeden čip z predchádzajúcej čipovej sady, ale tiež znižuje počet použitých diskrétnych komponentov o 24. Výsledkom je, že sa podarilo znížiť počet komponentov použitých pri vývoji zariadení o 15% a výrazne znížiť materiál náklady.
Jednočip 802.11a/b/g typu AR5413 využíva pokročilý širokopásmový prijímač, ktorý obsahuje kanálový sekvencer s najlepšími prenosovými podmienkami, poskytuje dlhšiu prenosovú vzdialenosť a vyšší odpor voči viacerým cestám ako tradičné zariadenia na báze ekvalizéra. Rovnako ako v prípade predchádzajúceho čipu RNC, pre špeciálne aplikácie je zabezpečená možnosť použitia externého výkonového zosilňovača a zosilňovača s nízkym šumom a sú vylúčené všetky IF filtre a väčšina vysokofrekvenčných filtrov, ako aj externé filtre VCO a SAW. Vo všeobecnosti je jednočipový mikroobvod svojimi parametrami porovnateľný s predchádzajúcou čipovou sadou.
Napájacie napätie je 1,8–3,3 V. Mikroobvod je osadený v plastovom puzdre typu BGA o veľkosti 13x13 mm.
Hromadná výroba zariadenia WLAN bola plánovaná na štvrtý štvrťrok 2004. Jeho cena by pri kúpe 10 000 kusovej dávky nemala presiahnuť 12 dolárov.
Možnosti, ktoré poskytuje štandard 802.11, a teda aj trhy s čipmi a čipsetmi pre ne, sú nekonečné. Ak bude podporou tohto štandardu (alebo aspoň jeho časti) vybavený každý vreckový počítač a mobilný telefón, počet používateľov takýchto zariadení sa zvýši z desiatok miliónov na stovky miliónov ľudí. To si bude vyžadovať veľké množstvo čipsetov s nízkou spotrebou energie. IceFyre Semiconductor urobil prvý krok k vytvoreniu takýchto mikroobvodov, ktorý koncom roka 2003 oznámil vytvorenie dvoch čipsetov: jedného - štandardu SureFyre 802.11a a druhého - TwinFyre na podporu všetkých troch verzií štandardu a, b a g.
Čipová súprava SureFyre obsahuje:
Čip radiča ICE5125 low power MAC podporujúci verzie 802.11a,b,h,I a poskytujúci garantovanú kvalitu služieb prenosu dát rýchlosťou viac ako 30 Mbps (obr. 4). Architektúru radiča je možné škálovať tak, aby poskytovala dátové rýchlosti až do 108 Mbps;
mikročip fyzická vrstva 802.11 typ ICE5351 (podľa vývojárov to bola v čase vzniku čipsetu jediná schéma fyzickej vrstvy s jedným čipom štandardu 802.11a);
· ICE5352 5 GHz výkonový zosilňovač Chirex GaAs triedy F, ktorý prekonáva tradičné zosilňovače triedy AB v rozsahu výstupného výkonu 40-120 mW.
Zlepšením dizajnu tradičného modemu OFDM boli vývojári spoločnosti schopní vložiť tri výpočtové mechanizmy do čipu fyzickej vrstvy ICE5351. Toto je Light Clipper, ktorý obmedzuje pomer špičkového výkonu k priemernému výkonu OFDM signálu na prijateľnú úroveň; adaptívny zdroj predskreslenia; fázový fragmentátor, ktorý rozdeľuje OFDM prenosový signál na množinu signálov s konštantnou obálkou s pomerom špičkového k priemernému výkonu 0 dB (obr. 5).
Čipová súprava TwinFyre obsahuje rovnaký radič ICE5125 MAC a čipy výkonového zosilňovača ICE5352, ako aj dvojpásmový čip fyzickej vrstvy typu ICE5825 s integrovaným procesorom v základnom pásme, ktorý podporuje moduláciu CCK, a čip rádiového modulu 802.11b/g typ ICE2501, ktorý zabezpečuje chod čipsetu v dvoch rozsahoch.
Výstupný špičkový výkon oboch čipsetov presahuje 1,1 W pri prenosovej rýchlosti 54 Mbps. Citlivosť prijímača a linearita vysielaného signálu sú o 10 dB a 2 dB lepšie ako pri 802.11. Takže citlivosť prijímača pri prenosovej rýchlosti 54 Mbps je -75 dB (oproti norme stanovenej -65 dB), pri minimálnej prenosovej rýchlosti (6 Mbps) je to -95 dB. S toleranciou šírenia oneskorenia 150 ns, ako aj s rozostupom antény a riadením výkonu pre každý prenos dátového paketu môže dosah v interiéri pri 54 Mbps a 6 % chybovosti prenosu presiahnuť 40 m pri maximálnej rýchlosti 2,9 km. Okrem toho rodiny čipových súprav SureFyre a TwinFyre poskytujú dizajnérom väčšiu flexibilitu a umožňujú buď úplnému systému, alebo fyzickej vrstve iba prepojenie s vstavaným hostiteľom alebo proprietárnym MAC. Linearita prenosu signálu čipsetu TwinFyre pri implementácii štandardu 802.11b je -30 dB, štandardu 802.11g je -27 dB. Priemerný RF výstupný výkon presahuje 20 dBm.
Maximálna spotreba oboch čipsetov je oproti konkurenčným čipsetom takmer polovičná, a to 720 mW. Vďaka týmto nízkym nákladom na energiu a agresívnej správe napájania sa čipové sady IceFyre budú môcť pripojiť mobilný telefón alebo PDA do siete 802.11. Okrem toho tieto čipové sady uľahčia vytváranie sietí spotrebiteľských zariadení, ktoré kombinujú televízor, audio systém, set-top box, káblový modem atď.
IceFyre plánoval začať vo veľkom meradle výrobu čipsetu 802.11a v prvom štvrťroku 2004 a čipsetu 802.11a/b/g TwinFyre v treťom štvrťroku toho istého roku. Očakávalo sa, že čipset SureFyre bude začínať na približne 20 dolároch, zatiaľ čo TwinFyre sa bude predávať o 5 až 7 dolárov viac.

ODPOVEĎ NA MIMO TECHNOLÓGII
Ako v každom odvetví, úspešná propagácia systémov WLAN na trhu vyžaduje neustále zvyšovanie ich šírky pásma a zlepšovanie kvality komunikácie. Na zlepšenie takýchto systémov možno rozlíšiť tieto tri kľúčové oblasti práce:
· zlepšenie rádiokomunikačnej technológie s cieľom zvýšiť prenosovú rýchlosť;
vývoj nových mechanizmov na implementáciu režimov fyzickej vrstvy;
· Vylepšená účinnosť prenosu na kompenzáciu zníženia výkonu spojeného s prenosom hlavičiek a prepnutím rádia do vysielacieho režimu.
A pri tom všetkom je potrebné podporovať všetky tri verzie štandardu 802.11. Jedným zo spôsobov zvýšenia prenosovej rýchlosti bezdrôtových systémov je použitie viacerých antén na vstupe a výstupe implementačného čipu. bezdrôtové pripojenie do lokálnej siete. Táto technológia, nazývaná viacnásobný vstup s viacerými výstupmi (MIMO), alebo „inteligentné“ (inteligentné) anténne technológie, využíva multipath, ktorý je tak nežiaduci v bezdrôtových komunikačných systémoch tým, že ho dáva do služieb týchto systémov (obr. 6). . Umožňuje vám konzistentne extrahovať informácie prichádzajúce cez niekoľko kanálov pomocou priestorovo oddelených antén. Technológia MIMO rieši problém zvyšovania prenosovej rýchlosti na veľké vzdialenosti a plnej kompatibility s už existujúcimi štandardmi. A to všetko bez použitia dodatočného frekvenčného spektra. Podľa Wi-Fi polovodičových spoločností bude MIMO kľúčovou technológiou pre implementáciu štandardu 802.11n, ktorý podporuje prenosové rýchlosti nad 100 Mbps. Len v USA je 24 neprekrývajúcich sa kanálov v pásme 5 GHz a tri kanály v pásme 2,4 GHz. Pri rýchlosti prenosu dát 100 Mbps pre každý z týchto 27 kanálov môže dostupná šírka pásma dosiahnuť 3 Gbps.
Technológia MIMO bola vyvinutá od roku 1995 vedcami zo Stanfordskej univerzity, ktorí neskôr vytvorili spoločnosť Airgo Networks (www.airgonetworks.com), ktorá v auguste 2003 oznámila vytvorenie experimentálnej čipovej sady Wi-Fi typu AGN100 vyrobenej pomocou technológie True MIMO. založený na unikátnom multianténnom systéme a poskytuje prenosovú rýchlosť až 108 Mbps. Pravda, na dosiahnutie takejto rýchlosti je potrebné použiť smerovače a klientske dosky, ktoré sú založené na firemnej MIMO technológii. Nový čipset je zároveň kompatibilný so všetkými existujúcimi štandardmi Wi-Fi. Testy ukázali, že prenosový rozsah čipsetu je dva až šesťkrát väčší ako zariadenia, ktoré existovali v čase jeho vydania. V dôsledku toho sa oblasť pokrytia každého prístupového bodu (Access Point - AP) zväčšila rádovo.
Čipová súprava AGN100 obsahuje dva mikroobvody - procesor MAC / baseband (AGN100BB) a RF modul (AGN100RF). Čipová architektúra je škálovateľná, čo umožňuje výrobcovi implementovať jeden anténny systém pomocou jediného RF čipu alebo škálovať priepustnosť inštaláciou ďalších RF čipov. Čipset podporuje všetky tri verzie 802.11a/b/g a spĺňa požiadavky akceptovaných pracovná skupinaŠtandard IEEE 802.11i pre bezpečnosť a bezpečnosť komunikácie, ako aj štandard pre kvalitu poskytovaných služieb.
Spoločnosť koncom roka 2004 oznámila, že za jeden štvrťrok od uvedenia na trh sa na maloobchodnom trhu zakúpilo viac ako 1 milión čipových súprav MIMO.
O rastúcej obľube MIMO technológie svedčí aj to, že na výstave spotrebná elektronika(CES), ktorá sa konala 6. – 9. januára 2005, niekoľko OEM predstavilo svoje WLAN systémy založené na tejto technológii alebo ich popise. A mnohé z týchto systémov, vrátane Belkin, Netgear a Linksys, sú založené na čipsetoch od Airgo Networks.
Situáciu vyhrocuje demonštrácia čipsetu AR5005VL na CES od spoločnosti Atheros Communications, ktorý podporuje MIMO prevádzku systémov založených na inteligentných anténach. Čipová súprava, ktorá podporuje verzie 802.11ga 802.11a/g, môže pracovať so štyrmi anténami a poskytovať užívateľský výkon 50 Mb/s, keď je nainštalovaná na oboch koncoch linky (ak je nainštalovaná na jednom konci sieťovej linky s mnohými rôznymi zariadeniami štandardu 802.11g, výkon je 27 Mbps). Využíva techniku ​​fázového anténneho lúča a cyklickú diverzitu relé. Okrem toho schéma poskytuje pokročilé metódy spracovania signálu, ktoré umožňujú kombinovať prichádzajúce RF signály a tým zvýšiť intenzitu a kvalitu prijímaných signálov.
Čipová súprava 802.11a/g je k dispozícii za 23 USD pri kúpe 10 000 kusov a verzia 802.11g za menej ako 20 USD.
Trh so zariadeniami WLAN za posledné štyri roky výrazne vzrástol a jeho tempo rastu sa, samozrejme, v blízkej budúcnosti nespomalí. A to otvára veľké príležitosti pre výrobcov základne prvkov takýchto zariadení.

DODÁVATELIA WLAN ČIPOV

Spoločnosť

Najpočetnejšou triedou smerovačov sú modely s "priemernými" charakteristikami. Väčšina týchto systémov je zároveň postavená na báze moderných prvkov. Teoreticky sa dá v routeri niečo vymeniť, aby sa to zlepšilo. Zvážte, aké komponenty obsahuje obvod smerovača, aby ste sa rozhodli, čo presne je potrebné „upgradovať“.

Ako zlepšiť výkon smerovača

Smerovač je možné programovo „vylepšiť“ inštaláciou alternatívneho firmvéru. Autori týchto firmware sa snažia, aby všetko fungovalo na štandardnom hardvéri.

Hardvérovým vylepšením smerovača je inštalácia portových konektorov a zvýšenie pamäte. Ten sa mimochodom vykonáva na vlastné nebezpečenstvo a riziko, pretože výmena mikroobvodu je zložitá operácia a úspešnosť je tu menšia ako 100%.

Zariadenie moderného smerovača

Zoberme si blokovú schému smerovača postaveného na čipe SoC (System on Chip). Pamäť (RAM), ROM, modul Wi-Fi a generátor hodín sú priamo pripojené k procesoru:

Schéma zapojenia modulov smerovača

Reálne mnohé SoC čipy nemajú k dispozícii päť LAN radičov (prepínač bude teda na doske aj prispájkovaný). Okrem toho budú existovať prvky napájacieho obvodu, rôzne porty (USB, COM), tlačidlá a svetlá:

Smerovacie zariadenie - pohľad zvnútra

1. Soc čip obsahujúci CPU
2. Flash pamäť
3. RAM (2 moduly po 16 MB)
4. Rádiový modul (v tomto smerovači - CX50221 alebo CX50321)
5. Hardvérový spínač
6. Ladiaci port
7. SPI konektor pre sériovú pamäť
8. Ovládacie tlačidlo a reset
9. Kontakty pre USB port

Môžete si všimnúť, že doska má prispájkovaných veľa rozhraní (napríklad USB), ktoré sa nepoužívajú. Je logické začať s inováciou smerovača inštaláciou príslušných konektorov. Faktom však je, že problém môže spočívať v nedostatku softvér, v ktorom je podporované požadované rozhranie.

Akýkoľvek firmvér založený na Linuxe (ktorý sa používa vo väčšine smerovačov) má podporu pre COM port. V samotnom smerovači je takýto port najčastejšie prítomný. Na dosku stačí prispájkovať pár kontaktov:

COM port na doske smerovača

Rx a Tx sú štandardné kolíky sériového rozhrania, Gnd je signálová zem. Tí, ktorí potrebujú napájacie napätie, si ho môžu vziať z konektora SPI (ale toto je 3,3 V).

Upgrade pamäťového čipu

Smerovače využívajú pamäť SD-RAM alebo DDR, rovnako ako v starších počítačoch (Pentium I..IV). Podobné pamäťové karty sa vyrábali už pred príchodom DDR2, ale už sa dajú kúpiť. Netreba sa však ponáhľať! Najprv musíte zistiť, ktoré mikroobvody budú na tomto smerovači fungovať (nielen ich typ, napríklad PC133, ale aj značka).

Po výmene čipov sú možné tieto „negatívne“ dôsledky:

1. Smerovač funguje, ale množstvo pamäte zostáva rovnaké
2. Router sa nezapne ani nespustí

Druhá situácia môže nastať nie v dôsledku chyby spájkovania, ale jednoducho preto, že nainštalované mikroobvody nie sú kompatibilné s procesorom spájkovaným na doske. Pri výbere pamäte „náhodne“ sa to stáva.

Pamäť v smerovači (dva čipy Samsung)

Dôvody pre výskyt situácie "1" môžu byť "softvér", to znamená, že je možné použiť celú pamäť - štandardný firmvér sa nevyžaduje.

"Hardvérové" príčiny obmedzenia hlasitosti sú chýbajúca stopa alebo rezistor. Čip SoC adresuje 128 MB (pre väčšinu modelov). Doska nemusí mať stopu najvyššej adresy (vtedy bude „vidieť“ len 64 MB). Niekedy existuje vodič, ale nie požadované časti (môže to byť jeden rezistor na spodnej strane dosky).

Je dôležité vedieť, že „prvý“ kontakt na čipe je označený krúžkom alebo bodkou. Na doske v zodpovedajúcej oblasti - musí byť šípka alebo jednotka.

Je upgrade naozaj taký dôležitý? Je ľahké spájkovať mikroobvod, je ťažšie ho odstrániť z dosky bez toho, aby ste ho zabili. Tu je niekoľko vecí, na ktoré by ste nemali zabúdať, kým sa rozhodnete.

Vo firmvéri aktivujte požadované množstvo pamäte

Musíte prejsť do konzoly na správu smerovača cez SSH alebo Telnet. Posledný z týchto protokolov podporujú všetky modely (ale môže byť predvolene vypnutý).

Ďalej vykonajte príkazy:

• nvram set sdram_init=0x11 // true pre 128MB, pre 64 potrebujete 0x13
• nvram nastavte sdram_config=0x62//alebo 0x32, skúste
• nvram commit // tak je to nutné

Nakoniec zostáva reštartovať smerovač pomocou príkazu reboot. Množstvo dostupnej pamäte môžete zobraziť aj z konzoly pomocou príkazu free:

K dispozícii 128 MB

Šťastný upgrade!

A teraz (nepokúšajte sa to opakovať) - výmena pamäťových čipov za 30 W spájkovačku:

Od Texas Instruments obsahuje plne funkčné jadro WiFi a výkonný mikrokontrolér Cortex-M4 s taktom 80 MHz a veľkú sadu známych periférií. Čip vám umožňuje vytvoriť kompletný internet vecí pomocou zariadení WiFi sieť pre prístup na internet a rôzne káblové rozhrania na komunikáciu s vonkajším svetom.

Užívateľskej aplikácii sú k dispozícii všetky prostriedky vstavaného mikrokontroléra - 4-kanálový 12-bitový ADC, 4x16-bitový časovač, rozhrania UART, SPI, I2C a SD / MMC. Multimediálne schopnosti čipu zahŕňajú sériové rozhranie pre prenos zvuku I2S a paralelné rozhranie na pripojenie videokamery. Za úspech vysoká rýchlosť na spracovanie dát má čip radič priameho prístupu do pamäte (32-kanálový DMA) a hardvérový akcelerátor na ochranu prenášaných informácií - šifrovací uzol AES-256.

Aplikácie pre CC3200

• Inteligentný dom a inteligentná budova;
• Bezpečnostné systémy a systémy kontroly prístupu;
• Priemyselné telemetrické a bezdrôtové senzory;
• Bezdrôtový prenos zvuku a videa;
• Inteligentné napájacie siete (SmartGrid);
• Prístup na internet a cloudové služby pre akékoľvek vstavané zariadenie.

Wi-Fi subsystém CC3200 obsahuje samostatné jadro ARM, ktoré vykonáva všetky úlohy za bezdrôtový prenos dáta v transparentnom režime pre užívateľa a nevyžaduje zdroje mikrokontroléra Cortex-M4, ktorý je úplne k dispozícii vývojárovi. Z tohto pohľadu sa dá na CC3200 pozerať ako na čip, ku ktorému bol jednoducho pridaný externý mikrokontrolér s jadrom Cortex-M4. WiFi rádio CC3200 funguje v štandarde 802.11 b/g/n a môže fungovať ako základňová stanica („distribuovať internet“) aj ako klient, ktorý sa pripája k akémukoľvek bežnému WiFi routeru. Rýchlosť vzduchu je až 72 Mbps, pričom reálna rýchlosť prenosu dát dosahuje 12 Mbps v režime pripojenia TCP. CC3200 sa líši od iných podobných riešení tým, že podporuje väčšiu sadu režimov pripojenia k bezpečnej sieti WiFi a poskytuje spoľahlivé zabezpečené pripojenie založené na protokoloch TLS/SSL.

Nepochybnou výhodou CC3200 je ekosystém vytvorený spoločnosťou Texas Instruments, ktorý zahŕňa balíky Wi-Fi a TCP/IP protokolov zabudované do čipu, lacné nástroje na ladenie, vzorové programy pre typické úlohy WiFi a otvorený vývoj hotových WiFi zariadení, pre ktoré kompletná schéma, zoznam prvkov, zapojenie vytlačená obvodová doska a zdrojový kód spustiteľného programu.