宜居插控

呂欣怡　彭茂　王偉

摘 要：文章在根據(jù)目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，設(shè)計(jì)了一種STM32開發(fā)平臺的WIFI模塊，該模塊能實(shí)現(xiàn)串口到WIFI數(shù)據(jù)包的雙向透明轉(zhuǎn)發(fā)，通過安卓APP實(shí)現(xiàn)雙方的通信。最終依照設(shè)計(jì)完成了模塊的開發(fā)與設(shè)計(jì)過程。該文主要是基于STM32平臺上開發(fā)的一種WiFi模塊數(shù)據(jù)的收發(fā)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在手機(jī)終端上的顯示和終端對WiFi模塊控制的功能。

關(guān)鍵詞：WIFI STM32 WIFI模塊 模塊實(shí)測

中圖分類號：C913.31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）11（c）-0250-02

當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，無線終端已經(jīng)融入到了我們的生活中，無論是智能手機(jī)還是筆記本，WiFi功能都是必備的。目前WiFi技術(shù)主要還是應(yīng)用在手機(jī)終端上，但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，WiFi技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到廣泛的領(lǐng)域中，在大城市中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)覆蓋。為各種WiFi技術(shù)的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，該文正是開發(fā)并實(shí)現(xiàn)基于一種嵌入式開發(fā)平臺STM32的WiFi模塊，將嵌入式設(shè)備運(yùn)用到家庭生活中。

1 宜居插控的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組成

該設(shè)計(jì)的控制器由STM32（STM32F103ZET6）為主控，對WIFI模塊、溫濕度傳感器、繼電器等進(jìn)行控制。具體過程為：宜居插控是利用AndroidAPP實(shí)現(xiàn)多功能智能插板，該智能插板實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：通過溫濕度傳感器DHT11獲取溫濕度，通過串口傳輸?shù)絎iFi模塊后傳送至客戶端，通過手機(jī)客戶端能控制繼電器的打開和關(guān)閉。系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1 STM32開發(fā)平臺

STM32是意法半導(dǎo)體基于ARM Cortex-M處理器架構(gòu)的一系列微處理器的總稱。STM32系列是基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的ARM。它被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如，醫(yī)療和應(yīng)用控制、報(bào)警系統(tǒng)等?？紤]到STM32的各種優(yōu)點(diǎn)，該文選用STM32F103ZET6作為STM32模塊的核心，STM32F103Zx屬于STM32的增強(qiáng)型系列，工作頻率為72 MHz，內(nèi)置高速存儲器（高達(dá)512 K字節(jié)的閃和64 K字節(jié)的SRAM），豐富增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。STM32F103xx大容量增強(qiáng)型系列工作于-40 °C～+105 °C的溫度范圍，供電電壓2.0～3.6 V，一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求。

1.2 WiFi開發(fā)模塊

USR-WIFI232-T模組是一款一體化的802.11 b/g/nWiFi的低功耗嵌入式WiFi-模組，提供了一種將用戶的物理設(shè)備連接到WiFi無線網(wǎng)絡(luò)上，并提供UART數(shù)據(jù)傳輸接口的解決方案。通過該模組，傳統(tǒng)的低端串口設(shè)備或MCU控制的設(shè)備可以很方便的接入WiFi無線網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)控制與管理。該模組硬件上集成了MAC，基頻芯片，射頻收發(fā)單元，以及功率放大器，嵌入式的固件則支持WiFi協(xié)議及配置，以及組網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議棧。具有超高的性價(jià)比，適用于電池供電，支持STA/AP/STA+AP共存模式，支持Smart Link智能聯(lián)網(wǎng)功能。這塊芯片具有較小的尺寸，在使用上節(jié)省了很大的空間。適用WLAN相比于有線網(wǎng)絡(luò)，靈活性更強(qiáng)。該文中主要采用的模塊如圖2所示。

2 WiFi模塊架構(gòu)與硬件控制電路

2.1 WiFi模塊架構(gòu)

WiFi模塊主要包括3個(gè)部分，分別為數(shù)據(jù)源、STM32開發(fā)平臺和WiFi模塊。在該項(xiàng)目中要實(shí)現(xiàn)功能需要進(jìn)行完成以下目標(biāo)。

（1）實(shí)現(xiàn)對WiFi模塊設(shè)置與控制，完成與網(wǎng)絡(luò)連接及數(shù)據(jù)收發(fā)。（2）實(shí)現(xiàn)終端與服務(wù)器的登錄、主被叫通信簡歷等信令命令。（3）實(shí)現(xiàn)客戶端和開發(fā)平臺的可靠數(shù)據(jù)傳輸。各部分間聯(lián)系架構(gòu)如圖3所示。

2.2 穩(wěn)壓部分電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)所設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路輸入為12 V，輸出為3.3 V。以滿足系統(tǒng)中對繼電器、WiFi模塊和STM32的供電要求。電路圖如圖4所示。

3 模塊實(shí)測

3.1 WiFi模塊的工作流程

模塊的工作流程包括發(fā)送流程和接收流程，對于發(fā)送流程而言，當(dāng)WiFi模塊初始化后就會去連接網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)連接成功后，就會將STM32獲取的各個(gè)數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)絎iFi模塊，然后WiFi模塊將數(shù)據(jù)打包并發(fā)送至客戶端，通信結(jié)束。對于接收流程而言與接收流程類似，只是對于數(shù)據(jù)的處理，與發(fā)送過程正好相反。

3.2 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的實(shí)現(xiàn)

在該項(xiàng)目中，根據(jù)項(xiàng)目的需求，需要將WiFi模塊設(shè)置為STA模式連接上路由器的AP站點(diǎn)。將路由器連接互聯(lián)網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)功能（需要注意的是路由器的IP為公網(wǎng)的IP）。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

該系統(tǒng)在測試過程中，一切運(yùn)行正常，能夠正常實(shí)現(xiàn)通過溫濕度傳感器DHT11獲取溫濕度，通過串口傳輸?shù)絎iFi模塊后傳送至客戶端，通過手機(jī)客戶端能控制繼電器的打開和關(guān)閉。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的測量環(huán)境溫濕度功能，用戶可在APP上采取相應(yīng)的動作。相比于傳統(tǒng)的手動控制，智能系統(tǒng)為人們的生活帶來了更方便、更快捷地服務(wù)。此系統(tǒng)具有準(zhǔn)確性、便捷性，制作成本低，便于應(yīng)用等特點(diǎn)。

5 結(jié)語

該文主要是基于STM32平臺上開發(fā)的一種WiFi模塊數(shù)據(jù)的收發(fā)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在手機(jī)終端上的顯示和終端對WiFi模塊控制的功能。在開發(fā)過程中，實(shí)現(xiàn)了WiFi模塊的連網(wǎng)、注冊、發(fā)送數(shù)據(jù)，并且保證了模塊的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的完整性。同時(shí)我們看到，模塊在商用上有很大的價(jià)值，在測試過程中，表現(xiàn)出了穩(wěn)定、靈活、高效的特點(diǎn)，若將其運(yùn)用到工業(yè)，農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，很可能將迎來一次新的變革。

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