为嵌入式设计或物联网设计选择Wi-Fi模块

作者：泰克专家



Wi-Fi技术正在超出传统边界，延伸到人们日常生活的各个方面，从消费电子到医疗器械和工业控制，并不断朝着物联网(IoT)方向发展。这意味着，开发嵌入式电子器件的工程师在设计时，越来越多地被要求与使用Wi-Fi的其他产品实现互操作。这些设计至少要满足其中一项IEEE 802.11标准，要求手动测试方案。另外还要考虑许多因素，特别是对RF产品集成感到陌生的工程师来说，他们很难知道从哪儿入手。

在这篇文章中，首先介绍WLAN集成和802.11的部分基础知识，讨论典型应用，然后考察搜索模块时的某些参数过滤标准(也就是关键考虑因素)、模块折衷因素、是否需要RF工程师。Wi-Fi模块选择是在设计中增加Wi-Fi的大型讨论中八大部分之一。选择适当的模块是非常好的切入点，因为这对设计至关重要。

使用Wi-Fi模块的典型应用

在这方面，可以把Wi-Fi视作一种途径，来与其他WLAN器件实现互操作。WLAN指满足一项或多项IEEE 802.11标准，可以用于各种科学、工业、商业和消费应用中的设备，如下图所示。许多设备可以使用Wi-Fi，这些设备都可以通过一个无线网络接入点连接到网络资源上。


使用Wi-Fi模块的设备随处可见

搜索模块时的过滤标准

模块制造商通常按参数对模块分类。使用下面这些参数，根据应用指标提炼搜索结果。这是一个很长的清单，您最好下载“选择Wi-Fi模块”应用指南，获得每个参数的具体信息：

• 支持的协议/标准
• 工作频段
• 发送范围
• 发送功率输出，工作供电电流或电压
• 数据速率 (最大吞吐量)
• 微控制器/微处理器
• 操作系统 (驱动程序支持)
• 天线和连接器
• 安全的Wi-Fi鉴权方式
• 形状和大小
• 工作温度范围
• 封装类型
• PCB布线
• 硬件接口
• 其他特点(实时时钟，自动睡眠/唤醒，等等)
• 认证/一致性测试
  

记住，您需要同时考虑硬件和软件，因为Wi-Fi模块是一个功能单元，只有在嵌入到系统内部时才能运行。另外需要指出的是，Wi-Fi软件应包括设备驱动程序、集成IEEE 802.11安全恳求程序及全功能管理和监测工具。Wi-Fi模块硬件包含两大部分：Wi-Fi芯片和应用主机处理器。

折衷因素

与任何东西一样，在选择Wi-Fi模块时也要折衷。评估中三个主要因素是数据速率、范围和功率要求。在比较不同的Wi-Fi协议时，IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac的优点是数据吞吐量较高，而IEEE 802.11b/g的优点则是兼容能力和功率要求。

IEEE 802.11n提供了更高的数据吞吐量、更大的范围和强健的链路质量等运行优势，网络利用率更高。802.11ac基于扩展范围内的高带宽，通过802.11n为600 Mbps提供了两倍的带宽。它实现了Wi-Fi解决方案，满足了当前对高容量、高质量移动实时应用的需求，如视频和语音。使用多台天线(MIMO技术)进一步提高了数据速率和范围。这些扩展功能以使用多个天线结构为代价，提高了BOM设计复杂程度，同时要使用更多的功率。


选择Wi-Fi模块时典型的折衷因素

RF工程师和Wi-Fi模块

前面我讨论了购买预制的Wi-Fi模块，也就是说不需要RF工程师。大多数制造商没有构建网络设备要求的RF专业知识。但是，有许多任务，比如为制造调试和构建定制嵌入式模块，要求某些RF专业知识。在这些情况下，您可能要雇一名RF顾问，或依赖WLAN和RF测试设备制造商提供专业知识。

选择最适合您的设计应用的Wi-Fi模块，首先要认真考虑哪些Wi-Fi模块参数将满足您的需求，选择时有哪些折衷因素，您将使用哪些WLAN和RF器件测试设备。下载“怎样Wi-Fi模块”应用指南，更详细地考察这种技术及怎样使它更好地满足您的需求。