基于Wi-Fi模块-MCU的智能建筑物联网应用设计.doc
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1、基于Wi-Fi模块/MCU的智能建筑物联网应用设计传感器是物联网(IoT)的眼睛和耳朵。它们提供了解环境所需的数据,因此可以对需要采取的活动做出明智的决策。特别是智能建筑可以从广泛部署的传感器中受益,从而可以控制能量使用以实现最佳照明,加热和空调。传感器可以增强建筑安全性,以检测员工的安全级别并控制建筑物或房间的访问。在紧急情况下,可以增强安全性,以提供安全出口通知,并在停电期间提供应急照明。传感器通常在非常低的功率下运行,这可能会限制他们长距离通信的能力并以高数据速率。通常,桥接设备用于收集和处理各种本地低功率传感器读数,然后使用长距离协议转发聚合数据。采用Wi-Fi 模块,用户可编程的嵌入
2、式MCU可轻松创建中级物联网桥接系统。本文将介绍其中一些模块,通过示例实现,说明基于Wi-Fi模块/MCU的设计如何在智能建筑物联网应用中轻松聚合和传递传感器数据。桥接提高功效在智能建筑中,传感器可以产生非常广泛的数据带宽。环境监视器每秒只能传输少量字节的数据,而安全摄像机可能在同一时间段内传输数兆字节的数据。当聚合和缓冲许多传感器时,即使是低带宽连接也会产生大量数据流量。通常,以更高的数据速率“突发”数据而不是一次发送一个小数据传输的功率效率要高得多。为了管理广泛的数据带宽要求和范围无线信号的距离可以跨越智能建筑,需要桥接设备。此外,桥接设备可用于优化自动低功率传感器的功率要求,其中电池寿命
3、,特别是在紧急情况下,可能是至关重要的。桥接设备必须处理各种无线协议,从蓝牙低能耗(蓝牙LE)到全系列的Wi-Fi连接方案。强大的智能建筑设计的其他要求包括本地数据存储,断电时的本地能量存储,以及用于状态,诊断和本地控制的简单用户界面。实施因素实施Wi-Fi连接可能是一项艰巨的任务。如果从头开始设计,则操作各种协议层和消息处理任务可能需要大量资源。集成的Wi-Fi模块(通常包含天线并经过特定Wi-Fi标准认证)可以消除绝大多数Wi-Fi实施任务。这些模块通常通过经过验证的UART接口或更现代的SPI或I 2 C风格提供简单的串行接口。模块集成了所有协议处理任务,通常是模块化MCU,因此简单的主
4、机命令可以访问所有关键的Wi-Fi连接功能。带集成MCU的Wi-Fi模块示例是STMicroelectronics的SPWF01系列(例如SPWF01SA.11)。它采用单芯片802.11 b/g/n收发器配置,集成STM32微控制器,具有广泛的GPIO套件。这些模块还集成了定时时钟和稳压器,可提供完整紧凑的解决方案。基于具有1.5 MB闪存或512 kB闪存的集成闪存,存在两个模块选项。该模块还可以配置嵌入式微型2.45 GHz ISM频段天线或u.fl连接器,用于外部天线连接。这些模块具有低功耗和小外形尺寸,甚至可用于基于电池的应用。下面的图1说明了这些模块的紧凑性。图1:STMicroe
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