基于WIFI平臺與LBP模組的智能轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)

關(guān)丹丹　袁林斌　韓志運(yùn)

摘要：該文提出了一種基于 WIFI 技術(shù)與LBP低功耗嵌入式Wi-Fi模組實(shí)現(xiàn)的智能轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)終端是一種新型的可下載的APP，采用LPB超低功耗模組，其基于智能家居設(shè)計(jì)理念，打破了以往轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)方式，將無線通信技術(shù)與嵌入式技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了智能型轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：Wifi；LBP；智能轉(zhuǎn)換器

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）05-0164-02

Abstract： This paper presents a design scheme of intelligent converter based on WIFI technology and LBP low power embedded Wi-Fi module. The terminal system is a new type of downloadable app， the use of ultra low power module LPB， the based on intelligent home design ideas， breaking the previous converter is designed in such a way， with the combination of wireless communication technology and embedded technology， the realization of the intelligent converter is designed.

Key words： Wifi； LBP； intelligent converter

轉(zhuǎn)換器經(jīng)過多年的發(fā)展，逐漸由安全功能向智能化發(fā)展，智能轉(zhuǎn)換器作為新興的電氣產(chǎn)品，是在物聯(lián)網(wǎng)概念下和智能家居的概念伴隨發(fā)展的產(chǎn)品。用手機(jī)遠(yuǎn)程控制家中電器是不少人的夢想，比如很多家庭中安裝的電熱水器，它是一個消耗電量的電器，在水溫下降的情況下，電加熱就會啟動，這種工作模式給用戶增加了電費(fèi)負(fù)擔(dān)，如果我們能讓他按照我們的要求進(jìn)行工作，既可以節(jié)省這部分開支，又能回到家就洗到澡，這就需要有一款可以設(shè)置開與關(guān)的時間范圍并且可以進(jìn)行周期設(shè)置的智能轉(zhuǎn)換器。

本文提出了一種采用LBP低功耗嵌入式Wi-FI模組實(shí)現(xiàn)的智能轉(zhuǎn)換器，在有WIFI覆蓋的情況下，通過智能手機(jī)的客戶端來進(jìn)行功能操作，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換器通斷電流，設(shè)定定時開關(guān)等功能。

1 智能物聯(lián)技術(shù)概述

智能技術(shù)有人會稱它為人工智能，但是不同領(lǐng)域的學(xué)者會有不一樣的定義和解釋[1]。通常來說，智能技術(shù)是機(jī)器設(shè)備在各不相同的環(huán)境中自主或交互地執(zhí)行人類傳達(dá)任務(wù)的技術(shù)，可以模擬人類思維和意識傳遞的信息，也可以像人那樣思考，甚至能夠超越人的智能。該項(xiàng)技術(shù)涉及的學(xué)科非常的普遍，比如信息與認(rèn)知學(xué)科、計(jì)算機(jī)學(xué)、控制理論及傳感器科學(xué)等。它的發(fā)展也非常的迅猛，并且在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。智能化的設(shè)備在滿足了用戶最基本需求的情況下，盡量去實(shí)現(xiàn)其他各類功能，家庭內(nèi)多數(shù)的電器能夠通過不同的聯(lián)網(wǎng)方式接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)家用設(shè)備的自動控制、遠(yuǎn)距離控制及互通互聯(lián)，家庭網(wǎng)絡(luò)化將會實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部信息的交流與轉(zhuǎn)換，為人們提供了安全、便捷、舒適、個性化和高效的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)目前的研究重心在于應(yīng)用層與感知層[2]。 在感知層需要研究更為先進(jìn)的傳感器設(shè)備，并將其微型化，便于安裝到設(shè)備上；在應(yīng)用層重點(diǎn)是研究互動性更強(qiáng)的智能模型，便于較好的控制分布式的網(wǎng)絡(luò)信息流， 作為目前最先進(jìn)的信息技術(shù)， 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將逐漸遍及各個領(lǐng)域，例如智能安防、公共安全、工業(yè)監(jiān)測、政府工作、環(huán)境保護(hù)、智能家居等[3]. 。

2 智能轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)

2.1 硬件模塊設(shè)計(jì)

智能轉(zhuǎn)換器的硬件主要采用了LPB超低功耗嵌入式Wi-Fi 模組，該模組的尺寸僅有23.1mm*32.8mm*（3.45+_0.3）mm，，采用表面貼片封裝形式，較易貼在產(chǎn)品的硬件模塊的PCB板上，它的配備還包含有內(nèi)置的天線，以及外置用天線的連接器，可以將用戶使用的物理設(shè)備接入到Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中，同時提供接口傳輸數(shù)據(jù)的UART串口等，該硬件高度集成，包含有MAC，射頻收發(fā)單元、基頻芯片，以及功率放大單元；嵌入式的模塊支持無線Wi-Fi與TCP/IP組網(wǎng)的協(xié)議、801.11/b/g/n 無線標(biāo)準(zhǔn)，通過 LPB低功耗模組，將串口設(shè)備或者M(jìn)CU控制的設(shè)備很方便連接到Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的控制與管理。LPB可以實(shí)現(xiàn)AP+STA共存組網(wǎng)模式，支持P2P，支持SmartLink智能聯(lián)網(wǎng)功能。無線通信模塊采用了WIFI網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的通信覆蓋半徑一般可達(dá)150m，可以在與其覆蓋范圍內(nèi)的任意節(jié)點(diǎn)自行組織網(wǎng)絡(luò)和進(jìn)行通信[4]。

將轉(zhuǎn)換器的插頭、插孔部分與LBP模組串接，上電后，模塊自動連接到默認(rèn)的無線網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器，串口工作在透明傳輸模式下，模塊作為無線收發(fā)數(shù)據(jù)的串口，與之串接的轉(zhuǎn)換器插孔部位收發(fā)無線數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電源的通斷及定時功能的控制。

2.2 軟件調(diào)試設(shè)計(jì)

智能轉(zhuǎn)換器的軟件部分包含有串口傳輸調(diào)試和網(wǎng)絡(luò)口傳輸調(diào)試，串口傳輸調(diào)試采用CommTools，網(wǎng)絡(luò)口傳輸調(diào)試采用：TCPUDPDbg， 在一臺PC中打開CommTools程序，設(shè)置COM口并打開串口連接，在另外一臺PC中打開TCPUDPDbg程序，創(chuàng)建一個新連接，如果LPB模組工作在Server模式下，應(yīng)該創(chuàng)建客戶端連接，否則創(chuàng)建服務(wù)器模式連接。由于LPB模塊默認(rèn)支持透明傳輸模式，所以就可以通過CommTools工具發(fā)送數(shù)據(jù)給TCPUDPDbg工具，或從TCPUDPDbg工具發(fā)送數(shù)據(jù)給CommTools工具，所有數(shù)據(jù)都會完整的傳輸?shù)搅硪贿咃@示出來。

模塊在上電之后開始正常運(yùn)作，進(jìn)入默認(rèn)的透明傳輸模式，用戶可以通過串口命令把模式切換到命令行模式，在命令行模式下，通過AT+指令利用UART口對模塊進(jìn)行設(shè)置、查詢，以及重啟等操作。

3 信息傳遞的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在有Wifi覆蓋的情況下，智能轉(zhuǎn)換器可以工作在AP+STA模式下，其中STA連接無線路由器，智能終端如手機(jī)連接到LPB 的AP，實(shí)現(xiàn)雙SOCKET 通信，當(dāng)系統(tǒng)工作在AP模式下，手機(jī)就可以通過無線網(wǎng)絡(luò)控制與LPB串口連接的智能轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)無線遙控功能，當(dāng)系統(tǒng)工作在STA模式下，可通過網(wǎng)關(guān)連接到Internet網(wǎng)上，模塊設(shè)置成TCP Client 與Internet網(wǎng)上的遠(yuǎn)端TCP Server 相連，這種組網(wǎng)可以采集智能轉(zhuǎn)換器上的數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到服務(wù)器上處理和存儲，服務(wù)器也可以發(fā)送命令對智能轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連接應(yīng)用。

4 結(jié)束語

本文提出了一種采用LPB低功耗嵌入式Wi-Fi模組實(shí)現(xiàn)的智能轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)方案。該智能轉(zhuǎn)換器是一種全新型式的家用插座，它融入物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的理念，打破了常規(guī)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)方法，將無線通信技術(shù)與嵌入式技術(shù)結(jié)合設(shè)計(jì)而成，提升了轉(zhuǎn)換器智能化的水平，近一步推動了智能家居的飛速發(fā)展。經(jīng)過充分的實(shí)驗(yàn)測試，該智能轉(zhuǎn)換器在不同的環(huán)境下運(yùn)行都具有良好穩(wěn)定的性能。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 顧菊芬.陳敏鋒.楊國華.基于Android的物聯(lián)網(wǎng)移動數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].測控技術(shù)，2013（7）.

[4] 錢建波.楊安康.謝娜.基于WiFi平臺的智能型物聯(lián)電源管理終端的研究[J]，電腦知識與技術(shù)，2011（8）.