Microchip的WIFI无线智能家居方案

当前，智能家居产业也正如火如荼的进行，可以预见，未来智能家居的发展，将不再局限于家电设备、灯光等遥控的控制，嵌入式智能终端、无线WIFI技术，以及Internet的广泛 应用必将使家居控制变得更加自动化、智能化和人性化，必将改变传统智能家居的模式，把智能家居推上一个快速发展的舞台。

一、WIFI技术原理及应用

WiFi全称 Wireless Fidelity，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到54Mbps，另外它的有效距离也很长，其主要特性为：速度快、可靠性高，在开放性区域，通讯 距离可达305米；在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低，Wi-Fi技术突出的优势在于：
其一，无线电波的覆盖范围 广，WiFi的半径则可达100米，办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用。

其二，传输速度非常快，可 以达到11mbps，符合个人和社会信息化的需求。

它与有线网络相较之下，有许多优点：

无需布线：WiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，因此非常适合移动办公用户的需要，具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控 制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去，甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。

健康安全：无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，应该是绝对安全的。

简单的组建方法

一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台 AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程序远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP， 只需要每台电脑配备无线网卡。AP为AccessPoint简称，一般翻译为“无线访问节点”，或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工 作站及有线局域网络的桥梁。有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势， 有线宽带网络(ADSL、小区LAN等)到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到 授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。

长距离工作

别看无线WiFi的工作距离不大，在网络建设完备 的情况下，802.11b的真实工作距离可以达到100米以上，而且解决了高速移动时数据的纠错问题、误码问题，WiFiI设备与设备、设备与基站之间的 切换和安全认证都得到了很好的解决。

总而言之，家庭和小型办公 网络用户对移动连接的需求是无线局域网市场增长的动力。

二、Microchip WIFI产品概述

Microchip的 MRF24WB0MA和MRF24WB0MB是符合2.4 GHz IEEE标准802.11的低功耗表面贴装模块，含有所有相关的RF元件——晶振、带集成MAC的旁路和无源偏置电路、基带、RF和功率放大器，以及支持 AES和TKIP（WEP、WPA和WPA2安全性）的内置硬件。集成式模块设计使设计人员可以免去RF与天线设计任务以及合规性测试，从而最终缩短上市 时间。MRF24WB0MA模块经批准可以与集成的PCB螺旋天线配合使用。MRF24WB0MB 附带超小型同轴连接器（U.FL）， 经批准可以与一系列通过预先认证的天线配合使用。MRF24WB0MA/MRF24WB0MB模块设计为与Microchip的 TCP/IP 软件协议栈配合使用。该软件协议栈集成有驱动程序，其实现的API在模块中用于命令和控制，以及管理和数据包流量。模块与运行TCP/IP协议栈的PIC组合在一起可支持IEEE标准802.11和IP服务。 这样便可立即实现无线Web服务器。在美国 （FCC）、 加 拿 大 （IC）及欧洲 （ETSI），

MRF24WB0MA/MRF24WB0MB 模块都获得了模块化器件的法规批准。模块化批准消除了对昂贵的 RF 和天线设计的需求，允许最终用户将模块放置于成品中，而无需进行针对人为辐射体（RF 发送器）的法规测试。这两种模块也通过了日本的无线电类型批准认证。

三、Microchip WIFI硬件方框图：
 
3.2 MRF24WB0MA/MRF24WB0MB接口说明

MRF24WB0MA/MRF24WB0MB 通过一个四线串行从动SPI接口（产生中断、冬眠（Hibernate） 、复位、电源和接地信号）与Microchip PIC18、PIC24、dsPIC33 或 PIC32 单片机连接。模块运行在标称值为 3.3V 的单电源电压上。还支持可选JTAG 和串行调试功能以实现可测试性。调试端口工作在 3.3V，需要一个电平转换器才能与 RS-232 设备配合工作。

四、Microchip WIFI产品特性：
○ 符合IEEE标准 802.11 的 RF收发器
○ 惟一的序列化MAC 地址
○ 数据速率：1 和2 Mbps
○ 兼容IEEE标准 802.11b/g/n
○ 小尺寸：21 mm x 31 mm 的 36 引脚表面贴装模块
○ 集成的PCB 天线 （MRF24WB0MA）
○ 可选配备超小型同轴（U.FL）连接器的外部天线（MRF24WB0MB）
○ 范围：最大400 米（1300 英尺）
○ 易于集成到最终产品中——加快产品开发，缩短上市时间
○ 单一工作电压：2.7V–3.6V （典型值为3.3V）
○ 温度范围：-20? C至+85? C（扩展商业级）
○ 简单的带中断的4 线 SPI 接口
○ 工作于ISM波段 2.400–2.484 GHz
○ 可对14 个信道进行分别选择或域限制
○ DSSS调制
○ 数据速率——1000 kbps
○1 Mbps 时的典型灵敏度为-91 dBm
○ 使用控制功能时的典型输出功率为+10 dBm
○ 集成的低相位噪声VCO、RF频率合成器、PLL 环路滤波器和PA
○ 数字 VCO和滤波器校准
○ 集成的 RSSI ADC 和 I/Q DAC，主机可获取 RSSI读数
○ 平衡的接收器和发射器特性，适用于低功耗应用MAC/基带特性：
○ 硬件 CSMA/CA访问控制、自动ACK 和FCS创建与检查
○ MAC数据包自动重发
○ 硬件安全引擎 （基于AES和 RC4 的加密）
○ 支持 802.1x 和 802.1i 安全性：WEP、WPA-PSK和 WPA-2-PSK
○ 低电流：
- 接收 （RX）模式——85 mA （典型值）
- 发送 （TX）模式——154 mA （+10 dBm典型值）
- 休眠——250 μA（典型值）
- 冬眠——<0.1 μA （典型值）

五、Microchip WIFI在家庭智能电量分析终端中的应用

WiFi是由 AP(Access Point)和无线网卡组成的无线网络，AP一般称为网络桥接器或接入点，是传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的 PC均可通过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由， 而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。

相比较传统智能家居系统采 用的有线布网方式，WIFI技术的应用则减少布线麻烦，具有更好的可扩展性、移动性。因此采用无线智能控制模式是智能家居发展的必然选择。

下面以Wi-Fi Power Control Box为例，讲解MRF24WB0M在智能家居中的应用。下图为Wi-Fi Power Control Box框图：
此方案 数据流向：MCP3909采集电压、电流，送给PIC24FJ256GA108并计算出功率，再通过MRF24WB0M将数据送到INTERNET中，服 务器端可以通过PC登录到固定网址查看家里用电情况，同时可以远程控制家里电器开启或是关闭，进而达到智能控制家用电器的目的。

总之，通过WIFI技术的 运用，可以成功的控制智能家居的各种设备，提供比传统智能家居更舒适、安全、便捷的智能家居生活空间，优化了人们的生活方式，从而给用户带来了全新、舒适 的家居生活。

Microchip WIFI除了在智能家居中的应用外，还在工业控制、POS 终端、医疗等行业中有着广泛的应用。