Wi-fi čipi. Domači usmerjevalnik izboljšamo sami. Aktivirajte zahtevano količino pomnilnika v vdelani programski opremi

Slika 9. Graf odčitkov temperaturnega tipala DS18B20 v storitvi ThingSpeak.

Pogosta vprašanja FAQ

• Preverite, ali je modul pravilno priključen;
• Preverite pravilno povezavo kontaktov Rx, Tx z adapterjem UART-USB;
• Preverite povezavo pina CH_PD na 3,3 V;
• Eksperimentalno izberite hitrost komunikacije na serijskih vratih.

• Preverite, ali je senzor DHT11 pravilno priključen na modul.

• Preverite povezavo modula z dostopno točko WiFi;
• Preverite povezavo dostopne točke WiFi z internetom;
• Preverite, ali je zahteva za storitev ThingSpeak pravilna.

Danes predlagam, da se seznanite z novim delom amaterske radijske opreme - modulom WiFi. Je nekaj podobnega NRF24L01, ki je že dolgo znan vsem, vendar nekoliko manjše velikosti in z nekoliko drugačno funkcionalnostjo. WiFi modul ima tako svoje nedvomne prednosti kot nekaj slabosti, slednje je najverjetneje delno posledica dejstva, da je to nov izdelek in so se razvijalci tega lotili na zelo nenavaden način - informacije se distribuirajo zelo počasi (dokumentacija podaja samo splošne ideje o modulih, ne da bi razkrili njihovo celotno funkcionalnost). No, počakajmo na prizanesljivost podjetja, ki je zagotovilo strojno opremo.

Posebej velja omeniti stroške modula: trenutno je 3-4 $ (na primer na AliExpress)

Desno je NRF, levo ESP modul.

Kaj točno so ti WiFi moduli? Na plošči je sam WiFi čip, poleg tega je v istem ohišju mikrokrmilnik 8051, ki ga lahko programiramo brez ločenega mikrokrmilnika, a o tem kdaj drugič, takrat je na plošči še EEPROM pomnilniški čip, potreben za shranjevanje nastavitev, tudi na plošči modula so vsi minimalni potrebni snopi - kvarčni resonator, kondenzatorji, bonus LED indikacija napajalne napetosti in prenos (sprejem) informacij. Modul izvaja le vmesnik UART, čeprav zmogljivosti WiFi čipa omogočajo uporabo drugih vmesnikov. Tiskani vodnik na plošči je narejen WiFi antena potrebna konfiguracija. Največji del je 4 x 2 polni konektor.

Če želite ta modul povezati z vezjem, morate priključiti napajanje na VCC in GND, na TX in RX ustrezne nožice UART sprejemne naprave (ne pozabite, da je RX priključen na TX in TX na RX) in CH_PD (kot omogočanje čip, brez njega je vse vklopljeno, vendar nič ne deluje) na plus moči.

Parametri modula ESP8266:

• napajalna napetost 3,3 V (in sam modul prenaša 5 V, vendar vhodno-izhodni zatiči najverjetneje nočejo delovati)
• tok do 215 mA v oddajnem načinu
• tok do 62 mA med sprejemom
• 802.11 b/g/n protokol
• +20,5 dBm moči v načinu 802.11b
• SDIO (na plošči modula sta dva zatiča, vendar ju ni mogoče posebej uporabljati, razen za servisne operacije)
• Načini varčevanja z energijo in mirovanja za varčevanje z energijo
• vgrajen mikrokontroler
• nadzor preko AT ukazov
• delovna temperatura od -40 do +125 stopinj Celzija
• največja komunikacijska razdalja 100 metrov

Kot rečeno, je modul mogoče nadzorovati prek ukazov AT celoten seznam neznano, najbolj potrebne stvari so predstavljene spodaj:

Kako vnesti ukaze:

• Izvajanje ukaza:<Команда>.
• Ogled stanja po ukazu:<Команда>?
• Izvedite ukaz, ki določa parametre:<Команда>=<Параметр>

Ob nakupu modula lahko z ukazom AT+GMR preverite različico vdelane programske opreme modula. Različico vdelane programske opreme je mogoče posodobiti z uporabo ločene programske opreme ali z različico vdelane programske opreme od 0.92 je to mogoče storiti samo z ukazom AT+CIUPDATE. V tem primeru mora biti modul povezan z usmerjevalnikom za dostop do interneta. Vdelana programska oprema in program za utripanje modula na različico 0.92 bosta na voljo na koncu članka. Za bliskavico vdelane programske opreme prek programske opreme morate priključiti pin GPIO0 na plus napajanja. To bo omogočilo način posodobitve modula. Nato v programu izberite datoteko vdelane programske opreme modula in se povežite z modulom WiFi, vdelana programska oprema se bo samodejno posodobila po povezavi. Po posodobitvi bodo nadaljnje posodobitve vdelane programske opreme možne le prek interneta.

Zdaj, če poznate organizacijo ukazov modula WiFi, lahko na njegovi podlagi organizirate prenos informacij prek brezžično komunikacijo, kar je po mojem mnenju njihov glavni namen. Za to bomo uporabili AVR mikrokrmilnik Atmega8 kot naprava, ki se upravlja preko brezžičnega modula. Diagram naprave:

Bistvo sheme bo naslednje. Temperaturni senzor DS18B20 meri temperaturo, obdela jo mikrokrmilnik in jo v kratkem času prenese preko WiFi omrežja. V tem primeru krmilnik spremlja prejete podatke preko WiFi, ob sprejemu simbola “a” zasveti LED1 LED, ob sprejemu simbola “b” pa LED ugasne. Diagram je bolj nazoren kot uporaben, čeprav ga je mogoče uporabiti za daljinec temperatura, na primer zunaj, morate samo napisati programsko opremo za svoj računalnik ali telefon. Modul ESP8266 zahteva 3,3-voltno napajanje, tako da celotno vezje napaja 3,3-voltni regulator AMS1117. Mikrokrmilnik se uravnava iz zunanjega 16 MHz kvarčnega oscilatorja s kondenzatorji 18 pF. Upor R1 potegne nogo za ponastavitev mikrokrmilnika na plus napajalnika, da prepreči spontan ponovni zagon mikrokrmilnika v prisotnosti kakršnih koli motenj. Upor R2 opravlja funkcijo omejevanja toka skozi LED, tako da niti on niti MK pin ne izgorita. To verigo je mogoče zamenjati na primer z relejnim vezjem in vezje uporabiti za daljinec. Upor R3 je potreben za delovanje termometra prek vodila 1-Wire. Vezje mora biti napajano iz dovolj močnega vira, saj lahko največja poraba WiFi modula doseže do 300 mA. To je verjetno glavna pomanjkljivost modula - velika poraba. Takšno vezje na baterije morda ne bo delovalo dolgo časa. Ko je vezje med inicializacijo napajano, mora LED 5-krat utripati, kar bo pomenilo uspešno odprtje vrat in prejšnje operacije (po vklopu vezja s pritiskom na gumb za ponastavitev lahko LED 2-krat utripne - to je normalno).

Delovanje vezja si lahko podrobneje ogledate v izvorni kodi strojne programske opreme mikrokrmilnika v jeziku C, ki bo predstavljena v nadaljevanju.

Vezje je bilo sestavljeno in razhroščeno na testni plošči; termometer DS18B20 se uporablja v obliki "sonde" s kovinskim pokrovčkom:

Za "komunikacijo" s takšnim vezjem lahko uporabite standardni krmilnik WiFi v računalniku ali zgradite sprejemno-sprejemno vezje s pretvornikom USB-UART in drugim modulom ESP8266:

Ko že govorimo o adapterjih in terminalih, so ti moduli zanje precej muhasti, dobro delujejo s pretvornikom CP2303 in nočejo ustrezno delati s pretvorniki, zgrajenimi na mikrokontrolerjih (domače izdelave), terminal je najbolj primeren za Termite (obstaja samodejno dodajanje znak za vrnitev prvega reda v nastavitvah, brez katerega modul tudi ne bo ustrezno deloval s terminalom). A enostavno, ko so povezani z mikrokontrolerjem, moduli delujejo brezhibno.

Za izmenjavo informacij z mikrokontrolerjem preko WiFi bomo torej uporabili drugi modul, povezan z računalnikom in terminalom Termite. Preden začnete delati z vezjem, je treba vsak modul povezati prek USB-UART in izvesti več operacij - konfigurirati način delovanja, ustvariti priključno točko in se povezati s točko, na katero se bomo pozneje povezali za izmenjavo informacij, najti iz naslova IP modulov WiFi z ukazom AT (potrebno bo povezati module med seboj in izmenjati informacije). Vse te nastavitve bodo shranjene in samodejno uporabljene ob vsakem vklopu modula. Na ta način lahko prihranite nekaj pomnilnika mikrokontrolerja pri ukazih za pripravo modula na delovanje.

Moduli delujejo v kombiniranem načinu, to pomeni, da so lahko tako odjemalec kot dostopna točka. Če v skladu z nastavitvami modul že deluje v tem načinu (AT+CWMODE=3), potem ko ga znova poskusite konfigurirati v istem načinu, se bo modul odzval z "brez sprememb". Da bodo nastavitve veljale, morate ponovno zagnati modul ali vnesti ukaz AT+RST.

Po podobnih nastavitvah drugega modula se bo na seznamu razpoložljivih točk pojavila naša točka z imenom »ATmega«:

V našem primeru bo shema WiFi taka - modul z mikrokrmilnikom se poveže z domačim usmerjevalnikom (pravzaprav lahko mikrokrmilnik v tem primeru dostopa do interneta, če je to predpisano), nato dvigne vrata in deluje v skladu z algoritem. Na drugi strani bomo modul prav tako povezali z usmerjevalnikom in se povezali z mikrokrmilnikom prek TCP (kot je prikazano na sliki, za to morate konfigurirati način prenosa in število povezav z uporabo AT+CIPMODE in AT +CIPMUX in vnesite ukaz za povezavo s strežnikom AT+CIPSTART). Vse! Če se povežete z dostopno točko (samo točka WiFi, se morate vsakič znova povezati s strežnikom, tako kot vsakič, ko je treba strežnik dvigniti na drugi strani vsakič, ko vklopite napajanje) in znova zaženete modul, ni potrebe po ponovnem povezovanju, tudi to se shrani v pomnilnik in se samodejno poveže, ko je na voljo, ko je modul vklopljen. Priročno, vendar.

Zdaj bi morali podatki o temperaturi samodejno iti v računalnik in z ukazi iz računalnika lahko upravljate LED. Za udobje lahko napišete programsko opremo za Windows in spremljate temperaturo prek WiFi.

Z ukazom AT+CIPSEND pošljemo podatke, ko so podatki prejeti, sporočilo “+IPD,;<айди>,<длинна информации>:" za dvopičjem pridejo naše koristne (posredovane) informacije, ki jih moramo uporabiti.

Eden AMPAK - priporočljivo je, da modul napajate ne iz baterij, temveč iz stacionarne vtičnice (seveda prek napajalnika) zaradi visoke porabe modulov.

To je ena od možnosti prenosa informacij med moduli WiFi, lahko jih povežete med seboj neposredno brez usmerjevalnika ali pa se na modul povežete preko standarda računalnik wifi in delati skozi to.

Vključena je najbolj očitna funkcionalnost teh modulov, kdo ve, kaj so nam razvijalci še pripravili!

Za programiranje mikrokrmilnika morate uporabiti naslednjo kombinacijo varovalk:

Na koncu bi rad poudaril, da je to resnično revolucija interneta stvari! S ceno modula nekaj zelenih enot imamo polnopravni Wi-Fi modul z ogromnimi zmogljivostmi (ki jih razvijalci tega čudeža še vedno omejujejo), obseg uporabe je preprosto neomejen - povsod, kjer domišljija dopušča in glede na dejstvo, da ta modul že ima Mikrokrmilnik je, ni treba uporabljati zunanjega mikrokrmilnika, ki pa ga je treba nekako programirati. Torej, prijatelji, tukaj je stvar - dajemo Wi-Fi v vsako vtičnico!

Članek vključuje vdelano programsko opremo za mikrokrmilnik, izvorno kodo v programu, dokumentacijo za čip Wi-Fi modula, program za posodobitev vdelane programske opreme modula in različico vdelane programske opreme modula 0.92 (arhiv je razdeljen na 3 dele, ker je skupna velikost prevelika priložiti k članku), kot tudi videoposnetek, ki prikazuje delovanje vezja (v videu je nadzorovana plošča povezana prek WiFi z nadzornim modulom, nadzorovana plošča občasno oddaja informacije o temperaturi, ko je termometer potopljen v voda, videoposnetek kaže, da temperatura začne padati, nato pa, če oddate simbol "a" iz krmilnega modula, bo LED na krmiljeni plošči zasvetila, in če je simbol "b", bo ugasnila) .

Zdi se, da je to vse. Ne pozabite napisati svojih komentarjev in predlogov; če bo ta tema pozorna, bomo razvili ideje za nove.

Seznam radioelementov

Ogledi: 2762

NAJVEČA KONKURENCA
Sektor izdelkov WLAN je danes največji na trgu brezžičnih sistemov. Po napovedih analitičnega podjetja IDC se bodo pošiljke polprevodniških čipov za sisteme brezžičnega lokalnega omrežja s 23,5 milijona v letu 2002 povečale na 114,5 milijona. leta 2007, kar je predvsem posledica rasti njihove uporabe v prenosnih računalnikih. Tako bo po mnenju analitikov podjetja do leta 2007 91 % teh prenosnih sistemov opremljenih z nabori čipov 802.11a/b/g, kar bo uporabniku omogočalo povezavo z lokalnimi omrežji, ki delujejo s hitrostjo prenosa 54 Mbit/s (v skladu z standard 802.11g) ali 11 Mbps (v skladu s standardi 802.11b/a) v frekvenčnem območju 2,4 (standardi 802.11b/g) in 5 GHz (standard 802.11a). Že leta 2003 je bilo približno 42 % prenosnih računalnikov opremljenih z zmogljivostmi Wi-Fi. Uporaba naborov čipov standardov 802.11a/b/g v Mobilni telefoni ne bo tako širok. Po podatkih IDC je v letu 2007 delež telefonov z vgrajenimi funkcijami žepni računalnik, izdelanih na osnovi naborov čipov standardov 802.11a/b/g, ne bo presegla 5 %. Hkrati bodo 802.11b standardni nabori čipov stali 5,9 $, standard 802.11g - 6,8 $, dvopasovni nabori čipov 802.11a/b/g pa bodo stali 7,4 $ v obravnavanem obdobju se bo vrednostno povečala s 599 milijonov na 1,1 milijarde dolarjev. Ni presenetljivo, da raste tudi število dobaviteljev čipov za sisteme WLAN. Vse to zaostruje konkurenco na trgu čipov 802.11, zaradi česar proizvajalci zmanjšajo število čipov v naboru čipov in razširijo funkcije, ki jih ti opravljajo. Nabor čipov, zasnovan za podporo standardu IEEE 802.11, mora vsebovati tri glavne funkcionalne bloke:
· oddajnik na frekvenci 2,4 ali 5,6 GHz;
· modem, ki podpira ortogonalno frekvenčno multipleksiranje (OFDM) in modulacijo CCK;
· enoten krmilnik dostopa do medijev (Media-Access-Controller - MAC), ki podpira eno, dve ali vse tri različice a/b/g standarda 802.11 ter njihove razširitve.
Nabori čipov 802.11, ki so danes izdani na trgu, običajno vključujejo dva čipa – procesor MAC/baseband* in radijski modul. V tem primeru je glavni poudarek na ustvarjanju naborov čipov, primernih za delo z dvema ali tremi različicami standarda.
Največji oglaševalski “hrup” je zlahka ustvaril Intel leta 2003, ko je promoviral mobilno tehnologijo 802.11b za prenosnike in dlančnike družine Centrino**. Leta 2004 je bil izdan Wi-Fi mini-PCI modem tipa PRO/Wireless 2200BG, ki je podpiral različici a in b standarda 802.11 in zagotavljal hitrosti prenosa 11 oziroma 54 Mbit/s, ter modem z tip PRO/Wireless 2915ABG, ki podpira vse tri različice standarda. PRO/Wireless 2200BG deluje v pasu ISM 2,4 GHz in podpira tehnologijo DSSS (direktno zaporedje zaporedja) za povezovanje z omrežji 802.11b in OFDM za omrežja 802.11g. V standardu 802.11g modem zagotavlja domet prenosa v zaprtih prostorih 30 m pri največja hitrost 54 Mbit/s in 91 m pri 1 Mbit/s, v standardu 802.11b – 30 m pri 11 Mbit/s in 90 m pri 1 Mbit/s. Modem PRO/Wireless 2915ABG deluje v frekvenčnem pasu UNII v območju 5 GHz in podpira OFDM za omrežja 802.11a/g in tehnologijo DSSS za omrežja 802.11b. Pri različici a standarda je prenosni domet v zaprtih prostorih 12 m pri 54 Mbit/s in 91 m pri 6 Mbit/s, pri različici b – 30 m pri 11 Mbit/s in 90 m pri 1 Mbit/s, pri različici g – 30 m pri 54 Mbit/s in 91 m pri 1 Mbit/s.
Sistem brezžične združljivosti Intel omogoča zmanjšanje medsebojnih motenj med mikrovezji in napravami družine PRO/Wireless Bluetooth standard. Kalibracija temperature dinamično optimizira delovanje s prilagajanjem izhodne moči glede na temperaturne spremembe.
Vendar pa podjetja, kot so Broadcom, Atheros, Philips in IceFyre Semiconductor (Kanada), uspešno konkurirajo Intelu, pred njim pri izdelavi naprednejših naborov čipov 802.11, ki stanejo približno 20 USD ob nakupu velikih količin. Promocijo njihovih izdelkov na trgu je močno olajšalo 300 milijonov dolarjev, ki jih je Intel porabil za oglaševalsko kampanjo mobilne tehnologije Centrino.
Sredi leta 2004 je Broadcom napovedal ustvarjanje rešitve z enim čipom za WLAN povezave standarda 802.11g. Del družine AirForce One je ta IC oddajnika-sprejemnika BCM4318 72 % manjši in cenejši od tradicionalnih modulov Wi-Fi. Zahvaljujoč temu bo našel široko uporabo v prenosnih računalnikih, dlančnikih in gospodinjstvu elektronske naprave. Čip temelji na tehnologiji BroadRange, ki uporablja metode digitalne obdelave signalov za doseganje visoke občutljivosti. Vsebuje visoko učinkovito 2,4 GHz RF enoto, procesor osnovnega pasu 802.11a/g, MAC in druge radijske komponente. Zahvaljujoč 45-odstotnemu zmanjšanju števila uporabljenih komponent v primerjavi z obstoječimi rešitvami lahko mikrovezje zniža stroške opreme za omrežja gospodinjskih naprav in naprav za mala podjetja, v katerih se uporablja.
Čip podpira tehnologijo 54g, implementacijo standarda 802.11g družbe Broadcom. Ta tehnologija zagotavlja najboljšo kombinacijo zmogljivosti, pokritosti in zaščite podatkov v industriji. Izdelki podjetja, ki podpirajo tehnologijo 54g, so združljivi z več kot 100 milijoni naprav 802.11b/g, nameščenimi do danes.
Čip vključuje vezje za upravljanje porabe energije, ki podaljšuje življenjsko dobo baterije, programska oprema podjetja SuperStandby pa zagotavlja, da je minimalno število elementov čipa vključenih za najkrajši možni čas pri preverjanju dohodnih sporočil. Posledično je poraba energije v stanju pripravljenosti 97 % manjša kot pri tradicionalnih rešitvah WLAN.
Poleg tega je podjetje izdalo sistem na čipu - usmerjevalni čip BCM5352E z enim čipom, ki opravlja funkcije usmerjanja s hitrostjo 54 Mbit/s, preklaplja v omrežje Fast Ethernet in obdeluje nabor ukazov s procesorjem MIPS. . Oba čipa podpirata programsko opremo podjetja OneDriver za vrhunsko zmogljivost in varnost.
Jeseni 2004 je Broadcom izdal 54g standardni čip BCM4320 z vgrajenim vmesnikom USB 2.0. Čip omogoča Wi-Fi povezavo katere koli naprave z vrati USB 2.0 lokalno omrežje. Z združitvijo procesorja 802.11a/g MAC/baseband, oddajnika-sprejemnika USB 2.0, procesorskega jedra in pomnilnika v enem paketu je podjetje zmanjšalo ne le velikost in porabo energije brezžičnega komunikacijskega modula, ampak tudi znižalo stroške uporabljenih materialov za 50 %.
Eden najbolj slavni razvijalciČipi in procesorji MAC ter programsko opremo za sisteme WLAN – Texas Instruments. Njegov enočipni procesor MAC/baseband TNETW1130 (slika 1) podpira hitrost prenosa 54 Mbit/s v frekvenčnih pasovih 2,4 in 5 GHz ter vse tri različice a/b/g standarda 802.11. Čip je izbralo združenje Wi-Fi Alliance kot oblikovalski model, ki se uporablja za testiranje interoperabilnosti naprav 802.11g in zagotavljanje interoperabilnosti omrežij z napravami 802.11b in 802.11g. V skladu z zahtevami standarda 802.11i, ki danes zagotavlja najvišjo stopnjo zaščite podatkov, čip vsebuje pospeševalnik za implementacijo protokolov zaščitenega dostopa (WPA) ter obvezno in dodatne programe standard AES. Vključuje tudi blok kakovosti storitve (QoS), ki zagotavlja napredno porazdeljeno orkestracijo in hibridno orkestracijo, ki omogoča zaznavanje pasovne širine v realnem času nastajajočih aplikacij, kot so govor prek omrežja WLAN, radio, vodenje videokonferenc itd. Poleg tega so funkcije čip vključuje nadzor moči oddajanja, ki omogoča optimizacijo porabe energije in podaljša življenjsko dobo baterije.
Čip TNETW1130 je nameščen v 257-pinskem ohišju tipa BGA dimenzij 16x16 mm. Ohišje je pin-out združljivo s procesorskimi čipi MAC/baseband prejšnjih generacij.

POVEŽI VEČ, PORABI MANJ
Eno glavnih področij dela sodobnih proizvajalcev naborov čipov za omrežja 802.11 je povečanje obsega. Ta parameter za večino standardnih modemov Wi-Fi ne presega 100 m v zaprtih prostorih in 300 m na prostem v vidnem polju. Nabor čipov 802.11a/b/g standard četrta generacija Serija Atheros Communications AR5004X, ki vsebuje dva čipa in je izdelana s tehnologijo razširjenega dosega (eXtended Range - XR), zagotavlja dvakrat večji doseg - do 790 m omogoča povezavo naprave v lokalno omrežje katerega koli standarda 802.11 veljajo danes kjerkoli na svetu. Nabor čipov vključuje dve mikrovezji, izdelani s tehnologijo CMOS (slika 2):
· dvopasovni radio na čipu (RNA) tipa AR5112, zasnovan za frekvenčna območja 2,3–2,5 in 4,9–5,85 GHz ter vsebuje močnostni ojačevalnik in nizkošumni ojačevalnik. Za posebne aplikacije je možna uporaba zunanjih ojačevalnikov (z močjo in nizkim šumom). Čip odpravlja potrebo po IF filtrih in večini RF filtrov ter zunanjih VCO in SAW filtrih. Napajalna napetost mikrovezja je 2,5–3,3 V;
· večprotokolni MAC/baseband procesor tipa AR5213, ki podpira RNA. Čip vsebuje bloke za stiskanje podatkov v realnem času, hiter okvir za okvirjem in paketni prenos, DAC in ADC. Napajalna napetost 1,8–3,3 V.
Povečanje obsega prenosa je bilo doseženo z izboljšanjem procesorskega čipa MAC/baseband in ne RF čipa. Tehnologija XR, uporabljena v čipu, omogoča sledenje, kalibracijo in interpretacijo signalov štirih kanalov OFDM. S ponastavitvijo hitrosti prenosa na velike razdalje se reši problem zmanjševanja razmerja med največjo in povprečno močjo in izboljša učinkovitost kodiranja.
Hitrosti prenosa podatkov v standardu 802.11a so 6–54 Mbps, v standardu 802.11b – 1–11 Mbps in 802.11g – 1–54 Mbps. Nabor čipov omogoča tudi delovanje v načinih Super G in Super AG, ki uporabljata prilagodljivo radijsko tehnologijo in samodejno zaznavata proste kanale, da zagotovita največjo prepustnost. Hkrati hitrost prenosa doseže 108 Mbit/s. Posledično lahko tipična prepustnost uporabniškega kanala preseže 60 Mbit/s. Občutljivost sprejemnika, ki jo zagotavlja čipset, je -105 dBm, kar je za več kot -20 dBm boljše od vrednosti tega parametra, navedene v standardu.
Druga pomembna prednost novega nabora čipov je zmanjšana poraba energije. Večina sodobnih radijskih postaj WLAN je vedno vključenih, tudi če se podatki ne prenašajo ali sprejemajo. Radio, ki temelji na novem naboru čipov, izklopi napajanje, ko ni v uporabi, kar ima za posledico 60-odstotno zmanjšanje skupne porabe energije v primerjavi z drugimi podobnimi napravami (tudi pri delovanju pri 54 Mbps) in porabo toka v stanju pripravljenosti le 4 mA.
Nabor čipov ne zagotavlja le povezljivosti z brezžično omrežje, pa tudi alarm v primeru kraje. V tem načinu se napajanje čipov kompleta ne izklopi, tudi če naprava, v kateri se uporabljajo (prenosni računalnik, dlančnik ali druga gostiteljska naprava), ne deluje. Če se sproži zaradi kraje, nabor čipov omrežje opozori na nepooblaščeno odstranitev Mobilna naprava, tudi če je ta naprava izklopljena.
Čipi kompleta so nameščeni v 64-pinskem brezvodnem plastičnem kristalnem nosilnem ohišju velikosti 9x8 mm ali v 196-pinskem ohišju tipa BGA.
Konec leta 2004 je Atheros napovedal izdelavo prvega popolnoma delujočega Wi-Fi modula na svetu - AR5006X - na osnovi enočipnega CMOS čipa AR5413 (slika 3), ki izvaja povezavo z lokalnimi omrežji 802.11a/b/ g standardi. Čip vsebuje MAC, baseband procesor in dvopasovno RF enoto z izboljšanimi lastnostmi. Zahvaljujoč zmožnosti nemotenega povezovanja s katerim koli omrežjem Wi-Fi, podpori za standard 802.11i ter podpori za načina XR in Super AG bo AR5006X zelo povpraševan med proizvajalci kompleksnih sistemov za osebne računalnike, industrijske, komercialne in potrošniška elektronska oprema. AR5006X ne le odstrani en čip, ki je bil del prejšnjega nabora čipov, ampak tudi zmanjša število uporabljenih diskretnih komponent za 24. Posledično je bilo mogoče zmanjšati število komponent, uporabljenih v razvitih napravah, za 15 % in znatno zmanjšati material stroški.
Zasnova z enim čipom AR5413 802.11a/b/g uporablja napreden širokopasovni sprejemnik, ki vključuje najboljši kanalski sekvencer v svojem razredu, ki zagotavlja daljši obseg prenosa in višjo toleranco večpotij kot tradicionalne naprave, ki temeljijo na izenačevalniku. Kot pri prejšnjem čipu RNA posebne aplikacije omogočajo uporabo zunanjih ojačevalnikov moči in nizkošumnih ojačevalnikov ter odpravljajo vse IF filtre in večino RF filtrov ter zunanje VCO in SAW filtre. Na splošno so parametri mikrovezja z enim čipom primerljivi s prejšnjim naborom čipov.
Napajalna napetost je 1,8–3,3 V. Mikrovezje je nameščeno v plastičnem ohišju tipa BGA z merami 13x13 mm.
Množična proizvodnja naprave WLAN je bila načrtovana za četrto četrtletje 2004. Njegova cena ne sme preseči 12 dolarjev pri nakupu serije 10 tisoč kosov.
Priložnosti, ki jih ponuja standard 802.11 in s tem trgi mikrovezij in naborov čipov zanje, so neomejeni. Če bi bil vsak dlančnik in mobilni telefon opremljen s podporo za ta standard (ali vsaj delno), bi se število uporabnikov tovrstnih naprav povečalo z več deset milijonov na stotine milijonov ljudi. To bo zahtevalo precejšnje število naborov čipov z nizko porabo energije. Prvi korak k izdelavi tovrstnih čipov je naredil IceFyre Semiconductor, ki je konec leta 2003 napovedal izdelavo dveh naborov čipov: enega SureFyre standarda 802.11a in drugega TwinFyre za podporo vsem trem različicam standarda a, b in g. .
Nabor čipov SureFyre vključuje:
· ICE5125 MAC krmilnik z nizko porabo energije, ki podpira različice 802.11a, b, h, I in zagotavlja zajamčeno kakovost storitev prenosa podatkov pri hitrostih nad 30 Mbit/s (slika 4). Arhitekturo krmilnika je mogoče prilagoditi tako, da zagotavlja hitrosti prenosa podatkov do 108 Mbps;
mikrovezje fizični ravni 802.11 tipa ICE5351 (po mnenju razvijalcev je bilo v času izdelave nabora čipov edino vezje fizičnega sloja z enim čipom standarda 802.11a);
· Ojačevalnik moči GaAs razreda F s seštevalno arhitekturo Chirex pri frekvenci 5 GHz, tip ICE5352, ki je po učinkovitosti boljši od tradicionalnih ojačevalnikov razreda AB v območju izhodne moči 40–120 mW.
Po izboljšanju zasnove tradicionalnega modema OFDM so razvijalci podjetja lahko vgradili tri računalniške mehanizme v čip fizične plasti ICE5351. To je Light Clipper, ki omejuje razmerje med konično močjo in povprečno močjo signala OFDM na sprejemljivo raven; prilagodljivi vir predhodnega popačenja; fazni fragmenter, ki razdeli prenosni signal OFDM na veliko signalov s konstantno ovojnico z razmerjem med vrhom in povprečno močjo 0 dB (slika 5).
Nabor čipov TwinFyre vključuje enak krmilnik ICE5125 MAC in čipe ojačevalnika moči ICE5352, kot tudi dvopasovni čip fizične plasti ICE5825 z vgrajenim procesorjem osnovnega pasu, ki podpira modulacijo CCK, in čip radijskega modula 802.11b/g ICE2501 tipa, ki zagotavlja, da nabor čipov deluje v dveh območjih.
Najvišja izhodna moč obeh naborov čipov presega 1,1 W pri hitrosti prenosa 54 Mbps. Občutljivost sprejemnika in linearnost prenosnega signala sta za 10 oziroma 2 dB boljši od standarda 802.11. Tako je občutljivost sprejemnika pri hitrosti prenosa 54 Mbit/s -75 dB (v primerjavi s stopnjo, ki jo določa standard -65 dB), pri minimalni hitrosti prenosa (6 Mbit/s) pa je enaka -95 dB. S toleranco zakasnitve širjenja 150 ns, razmikom med antenami in nadzorom moči za vsak prenos podatkovnega paketa lahko notranji doseg pri 54 Mbps in 6-odstotni stopnji napak pri prenosu preseže 40 m največja hitrost je 2,9 km. Poleg tega družini naborov čipov SureFyre in TwinFyre nudita oblikovalcem večjo prilagodljivost, saj jim omogoča uporabo celotnega sistema ali samo fizičnega sloja za vmesnik z vgrajenim gostiteljem ali lastniškim čipom MAC. Linearnost prenosa signala nabora čipov TwinFyre pri implementaciji standarda 802.11b je -30 dB, standarda 802.11g pa -27 dB. Povprečna RF izhodna moč presega 20 dBm.
Največja poraba energije obeh naborov čipov je skoraj polovica manjša kot pri konkurenčnih naborih čipov – 720 mW. S tako nizko porabo energije in agresivnim upravljanjem porabe bodo nabori čipov IceFyre lahko zagotovili povezljivost mobitel ali žepni računalnik v omrežje 802.11. Poleg tega bodo ti nabori čipov prispevali k oblikovanju omrežij gospodinjskih naprav, ki vključujejo TV, avdio sistem, set-top box, kabelski modem itd.
IceFyre je načrtoval začetek obsežne proizvodnje nabora čipov 802.11a v prvem četrtletju leta 2004 in nabora čipov 802.11a/b/g TwinFyre v tretjem četrtletju istega leta. Začetna cena nabora čipov SureFyre naj bi bila približno 20 $, TwinFyre bo naprodaj za 5-7 $ več.

ODGOVOR NA TEHNOLOGIJO MIMO
Kot v vsaki panogi, je za uspešno promocijo sistemov WLAN na trgu potrebno stalno povečevanje njihove prepustnosti in izboljšanje kakovosti komunikacije. Identificiramo lahko naslednja tri ključna področja dela za izboljšanje takih sistemov:
· izboljšanje radijske komunikacijske tehnologije za povečanje prenosne hitrosti;
· razvoj novih mehanizmov za izvajanje načinov fizične ravni;
· Izboljšanje učinkovitosti prenosa za kompenzacijo poslabšanja zmogljivosti, povezanega z oddajnimi glavami in preklapljanjem radia v način oddajanja.
In ob vsem tem je treba podpirati vse tri različice standarda 802.11. Eden od načinov za povečanje hitrosti prenosa brezžičnih sistemov je uporaba več anten na vhodu in izhodu implementacijskega čipa. brezžična povezava v lokalno omrežje. Ta tehnologija, imenovana multi-input multiple-output (MIMO) ali tehnologija pametne antene, uporablja večpotno širjenje, ki je tako nezaželeno v brezžičnih komunikacijskih sistemih, zaradi česar je v službi teh sistemov (slika 6). Omogoča vam dosledno pridobivanje informacij, ki prihajajo skozi več kanalov z uporabo prostorsko ločenih anten. Tehnologija MIMO rešuje problem povečanja hitrosti prenosa na velike razdalje in je popolnoma združljiva z obstoječimi standardi. In vse to brez uporabe dodatnega frekvenčnega spektra. Po besedah ​​predstavnikov podjetij, ki proizvajajo polprevodniške Wi-Fi čipe, bo MIMO postala ključna tehnologija, ki zagotavlja implementacijo standarda 802.11n, ki zagotavlja podporo za prenosne hitrosti nad 100 Mbit/s. Samo v ZDA obstaja 24 neprekrivajočih se kanalov v pasu 5 GHz in trije kanali v pasu 2,4 GHz. S hitrostjo prenosa podatkov 100 Mbps za vsakega od teh 27 kanalov lahko razpoložljiva pasovna širina doseže 3 Gbps.
Tehnologijo MIMO od leta 1995 razvijajo znanstveniki na Univerzi Stanford, ki so kasneje ustanovili podjetje Airgo Networks (www.airgonetworks.com), ki je avgusta 2003 napovedalo izdelavo eksperimentalnega nabora čipov Wi-Fi tipa AGN100, izdelanega z uporabo True Tehnologija MIMO, ki temelji na edinstvenem večantenskem sistemu in zagotavlja hitrost prenosa do 108 Mbit/s. Res je, da je za dosego takšne hitrosti potrebna uporaba usmerjevalnikov in odjemalskih plošč, ki temeljijo na tehnologiji podjetja MIMO. Poleg tega je novi nabor čipov združljiv z vsemi obstoječimi standardi Wi-Fi. Preizkusi so pokazali, da je obseg prenosa nabora čipov dva do šestkrat večji od naprav, ki so obstajale v času njegove izdaje. Posledično se je območje pokritosti vsake dostopne točke (Access Point - AP) povečalo za red velikosti.
Nabor čipov AGN100 vsebuje dva čipa - procesor MAC/baseband (AGN100BB) in RF modul (AGN100RF). Arhitektura čipa je razširljiva, kar proizvajalcu omogoča implementacijo sistema z eno anteno z enim RF čipom ali povečanje zmogljivosti z namestitvijo dodatnih RF čipov. Nabor čipov podpira vse tri različice 802.11a/b/g in izpolnjuje zahteve sprejetih delovna skupina Standard IEEE 802.11i za varnost in zaščito komunikacij ter standard za kakovost ponujenih storitev.
Kot je družba poročala konec leta 2004, je bilo v enem četrtletju od začetka prodaje na maloprodajnem trgu kupljenih več kot 1 milijon naborov čipov MIMO.
O vse večji priljubljenosti tehnologije MIMO priča tudi dejstvo, da na razstavi potrošniška elektronika(CES), ki je potekal od 6. do 9. januarja 2005, so številna podjetja OEM predstavila svoje sisteme WLAN, ki temeljijo na tej tehnologiji ali njenem opisu. In mnogi od teh sistemov, vključno s tistimi Belkina, Netgearja in Linksysa, temeljijo na naborih čipov podjetja Airgo Networks.
Razmere se segrevajo in predstavitev nabora čipov AR5005VL na sejmu CES s strani Atheros Communications, ki podpira MIMO podobno delovanje sistemov, ki temeljijo na pametnih antenah. Nabor čipov, ki podpira različici 802.11g in 802.11a/g, lahko deluje s štirimi antenami in zagotavlja uporabniško zmogljivost 50 Mb/s, če je nameščen na obeh koncih linije (če je nameščen na enem koncu linije omrežja z veliko različnimi napravami 802.11g, zmogljivost je 27 Mbit/s). Uporablja tehnike oblikovanja snopa fazne antene in tehnike ciklične relejske raznovrstnosti. Poleg tega vezje zagotavlja napredne tehnike obdelave signalov za združevanje dohodnih RF signalov in s tem povečanje intenzivnosti in kakovosti prejetih signalov.
Različica nabora čipov 802.11a/g stane 23 dolarjev pri nakupu serije 10 tisoč enot, različica 802.11g pa manj kot 20 dolarjev.
Trg naprav WLAN se je v zadnjih štirih letih močno povečal in očitno se njegova stopnja rasti v bližnji prihodnosti ne bo upočasnila. In to odpira velike priložnosti za proizvajalce elementne baze takšnih naprav.

DOBAVITELJ SISTEMOV WLAN

Podjetje

Najštevilnejši razred usmerjevalnikov so modeli s "povprečnimi" lastnostmi. Večina teh sistemov je hkrati zgrajena na sodobni elementni bazi. Teoretično lahko zamenjate nekaj v usmerjevalniku, da ga izboljšate. Poglejmo, katere komponente vsebuje vezje usmerjevalnika, da se odločimo, kaj točno potrebuje "nadgradnjo".

Kako izboljšati delovanje usmerjevalnika

Usmerjevalnik je mogoče "izboljšati" programsko z namestitvijo alternativne vdelane programske opreme. Avtorji teh vdelanih programov se trudijo, da vse deluje na standardni strojni opremi.

Nadgradnja strojne opreme usmerjevalnika pomeni namestitev priključkov za vrata in povečanje zmogljivosti pomnilnika. Slednje se, mimogrede, izvaja na lastno odgovornost in tveganje, saj je zamenjava mikrovezja zapletena operacija in verjetnost uspeha tukaj je manjša od 100%.

Naprava sodobnega usmerjevalnika

Oglejmo si blokovni diagram usmerjevalnika, zgrajenega na osnovi čipa SoC (System on Chip). Pomnilnik (RAM), ROM, Wi-Fi modul in taktni generator so neposredno povezani s procesorjem:

Diagram povezave modula usmerjevalnika

V resnici veliko čipov SoC nima na voljo petih krmilnikov LAN (zato bo na ploščo spajkano tudi stikalo). Poleg tega bodo elementi napajalnega tokokroga, različna vrata (USB, COM), gumbi in luči:

Dizajn usmerjevalnika - pogled od znotraj

1. Soc čip, ki vsebuje CPE
2. Flash pomnilnik
3. RAM (2 modula po 16 MB)
4. Radijski modul (v tem usmerjevalniku – CX50221 ali CX50321)
5. Strojno stikalo
6. Vrata za odpravljanje napak
7. SPI serijski priključek za pomnilnik
8. Gumb za nadzor in ponastavitev
9. Stiki za vrata USB

Opazili boste, da je na plošči spajkanih veliko vmesnikov (na primer USB), ki se ne uporabljajo. Logično je, da nadgradnjo usmerjevalnika začnete z namestitvijo ustreznih priključkov. A dejstvo je, da je težava lahko v pomanjkanju programsko opremo, v katerem je podprt želeni vmesnik.

Vsaka vdelana programska oprema, ki temelji na Linuxu (ki se uporablja v večini usmerjevalnikov), ima podporo za vrata COM. Najpogosteje je takšna vrata prisotna tudi v samem usmerjevalniku. Samo nekaj kontaktov morate spajkati na ploščo:

COM vrata na plošči usmerjevalnika

Rx in Tx sta standardna zatiča serijskega vmesnika, Gnd je signalna ozemljitev. Kdor potrebuje napajalno napetost, jo lahko vzame iz SPI konektorja (je pa 3,3 V).

Nadgradnja pomnilniškega čipa

Usmerjevalniki uporabljajo pomnilnik SD-RAM ali DDR, enako kot v starih računalnikih (Pentium I..IV). Podobne pomnilniške ključke so izdelovali že pred pojavom DDR2, vendar jih lahko kupite zdaj. Vendar ni treba hiteti! Najprej morate ugotoviti, katera mikrovezja bodo delovala na tem usmerjevalniku (ne samo njihov tip, na primer PC133, ampak tudi blagovna znamka).

Po zamenjavi mikrovezja so možne naslednje "negativne" posledice:

1. Usmerjevalnik deluje, vendar količina pomnilnika ostaja enaka
2. Usmerjevalnik se ne vklopi in ne zažene

Druga situacija se lahko pojavi ne zaradi napake spajkanja, ampak preprosto zato, ker nameščena mikrovezja niso združljiva s procesorjem, spajkanim na plošči. Pri »naključni« izbiri spomina se zgodi tole.

Pomnilnik v routerju (dva čipa Samsung)

Razlogi za nastanek situacije "1" so lahko "programska oprema", to je možnost uporabe celotnega pomnilnika - standardna vdelana programska oprema ni potrebna.

"Strojni" razlogi za omejitev glasnosti so manjkajoča steza ali upor. Čip SoC naslavlja 128 MB (za večino modelov). Plošča morda nima sledi z visokim naslovom (takrat bo "videnih" le 64 MB). Včasih je vodnik tam, vendar manjkajo potrebni deli (to je lahko en sam upor na spodnji strani plošče).

Pomembno je vedeti, da je "prvi" kontakt na mikrovezju označen s krogom ali piko. Na plošči v ustreznem območju mora biti puščica ali enota.

Je nadgradnja res tako pomembna? Mikrovezje je enostavno spajkati, težje pa ga je odstraniti s plošče, ne da bi ga ubili. Tukaj je nekaj, kar morate upoštevati, preden se odločite.

Aktivirajte zahtevano količino pomnilnika v vdelani programski opremi

V konzolo za upravljanje usmerjevalnika se morate prijaviti prek SSH ali Telneta. Zadnjega od teh protokolov podpirajo vsi modeli (vendar je lahko privzeto onemogočen).

Nato zaženite ukaze:

• nvram nastavi sdram_init=0x11//popravi za 128MB, za 64 potrebuješ 0x13
• nvram nastavi sdram_config=0x62//ali 0x32, poskusi
• nvram commit//to je potrebno

Nazadnje ostane le še ponovni zagon usmerjevalnika z ukazom za ponovni zagon. Količino razpoložljivega pomnilnika si lahko ogledate tudi na konzoli z ukazom free:

Na voljo 128 MB

Srečno nadgradnjo!

In zdaj (ne poskušajte ponoviti) - zamenjava pomnilniških čipov s 30-vatnim spajkalnikom:

Od Texas Instruments vključuje popolnoma funkcionalno jedro WiFi in zmogljiv mikrokrmilnik Cortex-M4 s taktno frekvenco 80 MHz ter velik nabor poznanih zunanjih naprav. Čip vam omogoča ustvarjanje popolnih naprav interneta stvari z uporabo WiFi omrežje za dostop do interneta in raznovrstnih žičnih vmesnikov za komunikacijo z zunanjim svetom.

Uporabniški aplikaciji so na voljo vsi viri vgrajenega mikrokontrolerja - 4-kanalni 12-bitni ADC, 4x16-bitni časovniki, vmesniki UART, SPI, I2C in SD/MMC. Večpredstavnostne zmogljivosti čipa vključujejo serijski vmesnik za prenos zvoka I2S in vzporedni vmesnik za priklop video kamere. Za dosežek visoka hitrost Za obdelavo podatkov ima čip krmilnik neposrednega dostopa do pomnilnika (32-kanalni DMA) in strojni pospeševalnik za zaščito posredovanih informacij – šifrirno enoto AES-256.

Aplikacije za CC3200

• Pametni dom in inteligentna zgradba;
• Varnostni sistemi in sistemi za nadzor dostopa;
• Industrijska telemetrija in brezžični senzorji;
• Brezžični avdio in video prenos;
• Inteligentna omrežja za oskrbo z energijo (SmartGrid);
• Dostop do interneta in storitve v oblaku za vse vgrajene naprave.

Podsistem CC3200 Wi-Fi vključuje ločeno jedro ARM, ki opravlja vse brezžične naloge. brezžični prenos podatkov v preglednem načinu za uporabnika in ne zahteva sredstev mikrokrmilnika Cortex-M4, ki je v celoti na razpolago razvijalcu. S tega vidika lahko CC3200 obravnavamo kot čip, ki mu je preprosto dodan zunanji mikrokontroler z jedrom Cortex-M4. CC3200 WiFi radio deluje v standardu 802.11 b/g/n in lahko deluje kot bazne postaje(»distribucija interneta«) in deluje kot odjemalec, ki se povezuje s katerim koli navadnim usmerjevalnikom WiFi. Zračna hitrost je do 72 Mbit/s, medtem ko dejanska hitrost prenosa koristnih podatkov doseže 12 Mbit/s v načinu povezave TCP. Kar razlikuje CC3200 od drugih podobnih rešitev, je njegova podpora za širši nabor načinov varne povezave z omrežjem WiFi in zagotavlja zanesljivo varno povezavo, ki temelji na protokolih TLS/SSL.

Nedvomna prednost CC3200 je ekosistem, ki ga je ustvaril Texas Instruments, ki vključuje vgrajene sklade protokolov Wi-Fi in TCP/IP, poceni orodja za odpravljanje napak, vzorčne programe za tipična opravila WiFi in odprt razvoj popolnih naprav WiFi, za katere Na voljo. popoln diagram, seznam elementov, ožičenje tiskano vezje in izvorno kodo izvršljivega programa.