基于Wi-Fi的模塊應(yīng)用于新型小家電的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳錫鏗

（廣州亞俊氏電器有限公司 廣東省廣州市 511442）

1 引言

Wi-Fi 技術(shù)應(yīng)用于新型小家電已經(jīng)成為目前智能家電設(shè)計(jì)的一個(gè)趨勢(shì)。智能家電通過Wi-Fi 技術(shù)、手機(jī)APP 讓家電更加的智能化。本文主要是論述智能手機(jī)通過Wi-Fi 模塊去控制智能小家電，整個(gè)設(shè)計(jì)主要通過手機(jī)APP、Wi-Fi 透?jìng)?、?guó)產(chǎn)單片機(jī)賽元芯片為主控組成。通過Wi-Fi 實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)小家電智能化。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1 所示。

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制原理

本設(shè)計(jì)采用國(guó)產(chǎn)賽元8 位芯片SC92F8545 作為主控芯片，采用杭州涂鴉科技的Wi-Fi 模組，同時(shí)采用NTC 溫度傳感器、直流無刷電機(jī)和發(fā)熱管器件組成的智能小家電。通過組網(wǎng)成功后，主控芯片通過Wi-Fi 模組接受手機(jī)APP 發(fā)送的信號(hào)，根據(jù)協(xié)議信號(hào)去控制家電，家電并實(shí)時(shí)反饋運(yùn)行的狀態(tài)和參數(shù)。

2.2 Wi-Fi技術(shù)和模組

Wi-Fi 技術(shù)屬于無線技術(shù)的一種，具有傳輸速度快、無需布線等優(yōu)勢(shì)。近幾年隨著IOT 物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，人們的生活與互聯(lián)網(wǎng)越發(fā)的緊密聯(lián)系起來。Wi-Fi 技術(shù)憑著自身特點(diǎn)的突出，成為許多智能小家電通過Wi-Fi 模組簡(jiǎn)單方便地接入互聯(lián)網(wǎng)。

本設(shè)計(jì)采用杭州涂鴉科技開發(fā)的一款低功耗嵌入式Wi-Fi+BT模塊，內(nèi)置Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和豐富的庫函數(shù)。設(shè)計(jì)者可以滿足自己的開發(fā)需求，簡(jiǎn)單快速的組建開發(fā)自己的產(chǎn)品。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)如圖1，手機(jī)APP 發(fā)送參數(shù)或控制信息，通過Wi-Fi 模組，根據(jù)協(xié)議傳輸?shù)街骺匦酒?，主控芯片根?jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和響應(yīng)，同時(shí)主控芯片將設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)回傳到手機(jī)APP，達(dá)到智能交互目的。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)如圖2 所示，通過手機(jī)應(yīng)用商店，下載涂鴉智能APP，并且通過官方提供的MCU SD 包進(jìn)行二次開發(fā)。

4.1 MCU軟件開發(fā)

MCU 通過串口與Wi-Fi 模組連接實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，對(duì)接方案通信原理如如圖3 所示。主控部分程序設(shè)計(jì)通過直接移植MCU SDK，移植MCU SDK 代碼成功后，需要驗(yàn)證MCU 代碼的正確性。移植主要流程如下，詳細(xì)可以參考官方技術(shù)文檔：

圖1

圖2

步驟 1： 編寫 MCU 基礎(chǔ)程序，移植 SDK 文件

步驟 2： 確認(rèn) protocol.h 宏定義

步驟 3： 移植 protocol.c 文件及函數(shù)調(diào)用

步驟 4： DP 上報(bào)下發(fā)函數(shù)完善調(diào)用

步驟 5： 配網(wǎng)功能及指示燈函數(shù)完善

步驟 6： 產(chǎn)測(cè)功能完善

圖3

圖4

圖5

MCU SDK 移植成功后最重要需要進(jìn)行驗(yàn)證MCU 與模塊是否能正常工作，通信連接是否正常，模塊激活所需要數(shù)據(jù)的獲取，模塊獲取工作方式等流程。

4.1.1 心跳包

心跳包是MCU 和模塊之間定時(shí)通信的數(shù)據(jù)，可用作驗(yàn)證MCU 或者模塊是否正常工作的依據(jù)，所以，建議MCU 和模塊上電后第一次通信的幀為心跳包。只有在心跳包發(fā)送和回復(fù)都正常的情況下，才可以往下進(jìn)行通信。

4.1.2 查詢產(chǎn)品信息

在心跳包可以正常交互后，模塊需要查詢MCU 固件的產(chǎn)品PID、版本號(hào)、配網(wǎng)方式，PID 用于產(chǎn)品激活，版本號(hào)用于在OTA升級(jí)完成后驗(yàn)證是否升級(jí)成功，配網(wǎng)方式用于選擇模塊的配網(wǎng)方式。

4.1.3 查詢MCU，設(shè)定模塊的工作方式

用來設(shè)置模塊工作方式，選擇MCU 與模塊配合處理方式或者模塊自處理方式。可根據(jù)Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示燈和模塊重置按鍵的硬件連接位置來選擇。

數(shù)據(jù)交互流程如圖4 所示。

MCU SDK 移植成功后，需要逐步添加產(chǎn)品具體功能，如圖5所示。

5 整機(jī)功能聯(lián)調(diào)

通過手機(jī)APP 與移植好程序的主控芯片進(jìn)行聯(lián)調(diào)，通過配網(wǎng)指令，讓設(shè)備連接上路由器并注冊(cè)在服務(wù)器。2、通過手機(jī)APP 進(jìn)行數(shù)據(jù)、控制指令的下發(fā)，根據(jù)定義的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)與串口調(diào)試助手觀察數(shù)據(jù)與家電設(shè)備的狀態(tài)是否改變。

6 結(jié)束語

通過對(duì)市面上熱門的Wi-Fi 模塊的研究調(diào)查，結(jié)合硬件和軟件的設(shè)計(jì)，可以較低的成本和簡(jiǎn)單快速的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化，同時(shí)可以更加深入的了解智能化平臺(tái)、AI+IOT 開發(fā)者平臺(tái)、云服務(wù)等等，后續(xù)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)品智能化或更換其他的智能大平臺(tái)提供設(shè)計(jì)便利。