原创 串口WiFi无线模块,乐鑫ESP32-S3,WiFi模块技术应用

2021-6-19 15:38 557 1 1 分类: MCU/ 嵌入式 文集: WiFi模块
串口WiFi模块是应用极广泛的一种无线通信模块,也是是嵌入式WiFi模块,体积小,功耗低。串口wifi模块是基于通用串行接口特性,符合IEEE802.11协议栈网络标准,内置TCP/IP协议栈,能够实现用户接口之间的任意透明转换,支持多种无线网络加密方式,能充分保证用户数据的安全传输,使传统串口设备更好的加入无线网络。
通过串口WiFi模块 ,传统的串口设备在不需要更改任何配置的情况下,即可通过Internet网络传输自己的数据。
讲解到串口wifi模块的工作原理,先给大家讲解一下我们生活中常遇到的几种无线wifi网络结构。
无线wifi网络拓扑结构有2种,分别是基础网(Infra)和自组网(Adhoc)。这里要了解两个概念,AP,好比我们家中的路由器,无线wifi网络的创建者,网络的中心节点。STA,又叫做站点,是无线wifi网络的终端,如我们家里用的笔记本,ipad等等都可以叫做站点。
基础网(Infra):由很多AP组成的无线网络,整个网络的中心就是由AP,网络中所有的通讯都是由Ap进行数据的转换。
自组网(Adhoc): 网络中不存在AP,由两个或者两个以上的STA组成的无线网络。无线网络中所有的STA直接进行数据交换。
主动型串口设备联网:在每次数据交换之前,都是由串口wifi模块设备主动发起连接,然后在进行数据交换。典型例子:无线pos机在每次刷卡完成之后,无线pos机即开始连接后台的服务器进行数据交换。
被动型串口设备联网:在每次数据交换之前,所有的串口wifi模块设备都是处于等待的状态,然后服务器发起连接邀请,最后进行数据交换。
WiFi模块通常采用串口引脚与主控MCU串口对接,工作在透传的模式下,主控MCU将轮椅相关的控制指令、设备状态,通过串口数据包发送到WiFi模块中。WiFi模块配置上之后,将数据传输到智能家居系统的云端平台中。
APP端是基于云端平台上的设备状态数据,实现控制交互。可以用串口透传的物联网应用:智能电网、智能交通、智能家居、手持设备、工业控制等领域如智能排插、智能灯控、网状网络(WiFi Mesh)、工业无线控制、传感器网络、家庭自动化、安全ID标签、WiFi探针、WiFi热点广告等应用场景。
作为互联网领域的另一个拓展,物联网很快被人们接受,并融入了人们生活、生产的方方面面 。物联网的到来,将用户端延伸并扩展到了任何物体与物体之间的信息互换和交流 , 于是互联网将世界万物组成了一个巨大网络。
本文介绍一款飞睿智能代理乐鑫ESP32-S3的物联网控制系统芯片模块,利用ESP32-S3模块将传感器设备、控制设备和检测设备等接入了互联网。
ESP32-S3是一款低功耗的MCU系统级芯片 (SoC),集成2.4GHz Wi-Fi和低功耗蓝牙 (Bluetooth® LE) 双模无线通信,具有完整的Wi-Fi子系统,符合 IEEE 802.11b/g/n协议,具有 Station、SoftAP和 SoftAP + Station混杂三种模式;
低功耗蓝牙子系统,支持Bluetooth 5和Blue tooth mesh;行业领先的低功耗性能和射频性能;Xtensa® 32位LX7双核处理器,五级流水线架构,主频高达240MHz。
支持IEEE 802.11 b/g/n协议;在2.4GHz频带支持20MHz和40MHz频宽;支持1T1R模式,数据速率高达150Mbps;无线多媒体 (WMM);帧聚合 (TX/RX A-MPDU, RX A-MSDU);立即块回复 (Immediate Block ACK);
分片和重组 (Fragmentation and defragmentation);Beacon 自动监测(硬件 TSF);4 × 虚拟Wi-Fi接口;同时支持基础结构型网络 (Infrastructure BSS)Station 模式、SoftAP 模式和 Station + SoftAP混杂模式。
低功耗管理
• 电源管理单元,五种功耗模式;
• 超低功耗协处理器 (ULP):
– ULP-RISC-V 协处理器
– ULP-FSM 协处理器
安全机制:
• 安全启动
• Flash 加密
• 4096 位 OTP,用户可用的高达 1760 位
• 加密硬件加速器:
– AES-128/256 (FIPS PUB 197)
– Hash (FIPS PUB 180-4)
– RSA
– 随机数生成器 (RNG)。

串口WiFi模块的应用场景:
公用事业和智能能源:恒温器、照明控制、EV充电器、智能仪表;
零售:POS终端、无线价签、数字远程标牌;
消费电子:远程控制、网络广播、家庭安保、玩具;
远程设备管理:位置和资产追踪、汽车、代码更新;
医疗、健康和保健:患者监护、健康设备、实时定位系统;
工控:化学传感器、无线控制器、安保系统、M2M通信等。

作者: 飞睿科技, 来源:面包板社区

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