您的无线选择:Wi-Fi,蓝牙还是两者兼而有之?

为设备提供无线连接的最佳方法是什么?答案是“这取决于。”这取决于设备的目的,连接需要什么,需要支持的数据速率和数量,功率预算,射频(RF)环境,预期价格等等。其他因素。
缩小选项的一种方法是查看最流行的无线协议的来源,以了解在设计中应用它们的适当方式。
采用几乎无处不在的Wi-Fi,开发用于将流行的有线IEEE 802.3以太网标准扩展到更厚的Cat5电缆和RJ45连接器,达到更优雅的无线物理接口。由于其有线网络传统,Wi-Fi是一种实现无线接口的相对复杂且耗电的方式。Wi-Fi芯片和模块通常集成了支持互联网连接的传输控制协议(TCP)/互联网协议(IP)堆栈,但这种集成意味着必须运行相对复杂的软件。这反过来又会影响实施的成本和功耗。基于Wi-Fi的网络也倾向于具有星形拓扑,其中接入点充当多个设备的因特网网关。
另一方面,蓝牙被开发为“无线线路”或通用无线方法,用于取代移动电话早期使用的多个“有线连接”标准。(有趣的是,无线通用串行总线(WUSB)尝试为现在无处不在的USB连接器做类似的事情,但尽管投资数亿美元,它还没有起飞。)由于其传统,蓝牙实施趋势使用比Wi-Fi连接更少的能量,更慢地传输数据,并且缩短范围。他们建立了点对点或网状网络拓扑,而不是Wi-Fi的星形拓扑。
对于许多物联网(IoT)设备设计者而言,功​​耗是选择使用哪种无线接口的主要因素。Wi-Fi通常在这里丢失,因为与蓝牙的3mA相比,在有源数据传输期间常见的实现可以消耗高达300mA的电流,与蓝牙的50nA相比,它在空闲状态下消耗1mA。如果您正在尝试在硬币单元上构建可以运行十年的设备(例如,请考虑门关闭传感器),那么这些数字将有效地为您做出选择。自推出更新以来,蓝牙也在稳步发展,例如蓝牙低功耗(BLE),可显着降低功耗,成功实现健康监视器,玩具和遥感等新应用。
设计人员在选择无线标准时面临的另一个重要问题是“制造与购买”问题:也就是说,无线接口的实现方式是定义设计的差异化价值,还是仅仅具有无线接口就足够了?如果是后者,那么设计人员只需购买一个打包的解决方案,就可以从大量复杂的RF工程,印刷电路板(PCB)设计,固件开发和验证以及认证挑战中解脱出来。当然,这些可能看起来比自己动手(DIY)方法更昂贵,但它们可能会大大缩短设计的上市时间,使您的设计能够在其竞争对手中抢占先机,从而实现更多的批量定价比其他方式更快。
探索您的选择的一种实用方法是找到一个供应商,生产一系列类似尺寸的Wi-Fi和/或蓝牙模块。松下可以提供帮助,提供Wi-Fi模块和集成了Wi-Fi和蓝牙的模块系列。
该松下PAN9420嵌入式Wi-Fi模块支持为2.4GHz 802.11 B / g / n的Wi-Fi标准。它有一个板载中央处理单元(CPU),可以运行完整的网络IP堆栈以及Web服务器,内部静态随机存取存储器(SRAM)和系统内可编程闪存(图1)。该模块同时支持接入点和基础架构模式,以便轻松设置与智能设备和家庭网络路由器的同步Wi-Fi连接。该固件还支持客户端,微访问点和ad-hoc模式应用程序。它还可以通过空中接收更新,这是物联网设备的一个至关重要的功能。

图1: Panasonic PAN9420 Wi-Fi模块具有板载CPU以运行完整的网络堆栈。(来源:松下)
对于更复杂的应用,Panasonic提供PAN9026 Wi-Fi和蓝牙无线电模块(图2)。这些模块在2.4GHz和5GHz下运行802.11 a / b / g / n Wi-Fi以及蓝牙和BLE协议。这些模块的功能使设计人员能够构建包括Wi-Fi和蓝牙连接的混合设备。这允许诸如Wi-Fi接入点之类的用例也可以提供对在网状网络中彼此连接的低成本BLE设备的网络的因特网访问。此外,这些模块还具有“共存接口”,以实现多个共址Wi-Fi网络,蓝牙和/或诸如长期演进(LTE)的移动网络之间的仲裁,所有这些都暗示模块可以是适用于更加灵活的连接解决方​​案。

图2: PAN9026 Wi-Fi和蓝牙无线电模块可以充当在不同无线接口上运行的设备之间的桥梁。(来源:松下)
PAN9420和PAN9026模块都支持。PAN9420评估套件包括PAN9420主板,带有两个USB到通用异步接收器/发送器(UART)转换器,以及一个带有PAN9420 Wi-Fi模块的PAN9420目标板。模块本身加载了IoT应用程序和服务Web内容的示例固件。
PAN9026评估套件包括一个微型安全数字(SD)适配器,一个Cortex A9微控制器和一个micro SD卡,带有Yocto Linux XFCE桌面环境映像。还有一根电源线可以将USB-A连接器调整为5.5 / 2.5mm插头。
在讨论开始时,我们问道:“为设备提供无线连接的最佳方式是什么?”答案可能仍然是“它取决于”,但嵌入式模块的可用性,如本文所述,至少使得更容易探索选项。这也可能意味着在某些情况下您不必选择其中一个,因为您可以同时选择这两个。
 

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