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以 AFW121TI 为例,从模组应用描述芯片性能,包括 Realtek 的 IoT Wi-Fi 芯片 RTL8710BX 的基本性能以及参数。
1、资源浅析
a、模组基本外设:
b、Wi-Fi 模块上电初始化最大工作电流
Wi-Fi 模块在上电初始化时候,RF 校准和配置片内寄存器需要大电流,需要 500mA,在连接 AP 时候也需要一定的电流支持,建议电源设计最大电流超过 500mA。
c、同一路由(AP)下,可支持模组设备在线数量
常用路由连接数量经验值为 20-30 个,低端路由器通常支持 15 个,工业级别路由器数量增加数量可以到 300 个。
WIFI 2.4G 的 13 个信道里面可以重复使用。
d、配网模式支持以及原理
1、一键直连 Fast-link 2、微信 Airkiss 3、SoftAP热点配网
前两者操作简单,wifi 模块空中抓包方式,模块通过手机 app 配置信号(或者其它人机界面),提取无线网络中路由器信息并配置入网,入网同手机兼容性和路由器加密协议相关,目前配网成功率大约 85%-90%。
SoftAP 是 wifi 产生 AP 热点,手机(或者其它人机界面)主动搜寻模块 AP 热点,将网络配置写入路由器用户名密码,配网成功率接近 100%。
推荐用户 APP 端两者结合使用,提高产品配网体验(九九物联提供 app 配网界面,自动切换源代码)。
通常有 AP+STA 模式来解决现场配网问题。
e、模块设置成 AP 热点模式,支持连接个数
目前的 WLAN Driver 支持 3 个 Station 连接,如有需求可调整连接上限。
f、模块支持 Soft-AP 和 Station 模式共存
Wi-Fi模块建立 Soft-AP 后,可同时做为 Station 模式并入其他 AP。
g、二次焊接
模块可接受二次回流焊,回流焊最高温度在 260 摄氏度左右,注意焊接温度曲线,焊接温区最好是上层温度低于下层温度,以避免屏蔽罩过热。
h、连接距离
模块可分为:
板载天线和外接天线(不包括穿透带钢筋混凝土楼板)
板载天线空旷距离 60 米左右,外接 PCB 天线空旷距离可在 160 米左右,办公室环境非承重墙通常连接距离为 25 米(同苹果手机 wifi 信号距离相近)i、丢包现象
由于网络速率快于串口速率,通常需要设备端,wifi 模组,服务器端的三方协议进行数据包调整。
本 wifi 模块默认串口接收缓冲 buff 为 1.5KB,每个 socket 缓冲为 2KB,能满足 IoT 数据的传输的需求。
2、功耗参数
a、功率模式小结和典型功耗参数
1)continuous TX 峰值功耗 320mA (配网时功耗最高)
2)模块保持连接时平均功耗 70mA
3)模块保持路由连接状态,Tickless睡眠模式功耗平均值5mA
模组深度休眠功耗:小于10Ua(Wifi 以及 ARM 内核休眠,需要外部 I/O 唤醒)。
3、Flash 和 RAM 架构RTL8710BX 内部 Flash1MB(可支持到 4MB),SRAM 256KB,Flash 可以执行代码。
4、Wi-Fi 模块发射功率性能指标
备注: 模块射频的 TX 性能主要体现在三个参数:Power(功率)、EVM(误差向量幅度)、FreqErr(频偏)。
5、软件相关
1)初始化、连接时间
a、Wi-Fi 模块初始化时间:500ms 以内b、一键快连,Fast-link配网:轮询信道过程保持 40s,配网成功时间 5s 内c、AT+指令操作写入配网信息,进行配网:2 秒d、TCP 连接的时间:AT+指令模式 2s 内e、Deep sleep 模式时钟细节:Deep sleep mode 下面使用的 wake up timer 是一个外部低精度 timer(1Khz),最多能够设置到 140 分钟,实测设置 140 分钟,会约有 10 分钟左右的误差。f、deep sleep mode wake up system reboot time:system reboot time = 98~100ms;
2)AT+指令集实现功能
a、无线通信协议:支持 IEEE802.11b/g/n,默认 n 频段连接
b、MAC 地址:支持 MAC 地址获取(AT+指令操作) c、扫描 AP 的全部信息:单指令操作实现1)支持SSID的获取(允许最大长度128字节,支持中文和特殊字符,单引号除外)2)支持获取AP的MAC地址3)支持获取AP的安全模式4)支持获取AP的频率5)支持获取AP的信号(RSSI)6)支持获取AP的个数7)支持扫描AP时结果按信号强弱由强至弱排序 8)支持支持连接广播与非广播的SSID 9)支持IP的设置和获取
d、数据安全:
支持的安全模式以及加密算法,支持如下五种安全模式:
无安全(无密码)、WEP_OPEN(开放认证)、WEP_SHARED(共享密钥认证)、WPA、WPA2。
e、动态IP获取:
使用 DHCP 设置静态 IP非使用 DHCP
对于非使用 DHCP 的情况,AT+指令设置网络掩码地址、网络网关地址和DNS地址;
f、重连 AP 机制:支持开机自动重连,异常断开时自动重连。
g、HTTP服务端:支持AT+指令操作打开HTTP服务端
h、系统稳定性:为了提供系统的稳定性,以应对多冲突的操作环境,模块集成了看门狗机制,断线重连机制
i、烧录程序不成功:检查Jtag接线是否正确,检查LOG_Uart是否接反 j、二次开发:提供Ameba系列C_SDK以及设计参考 k、Wifi模块通讯时间RTL8710BX 系列,由于原生态 AT+指令集包含了 Log 调试信息,Wifi 模块软件调试时间通常为 200ms 有返回值。
经过去除 Log 输出后,大约为 40ms 左右反馈时间。
3)WIFI 模块应用软件问答
1、固件重启后自动完成 AP 的自动重连,重连规则:两种情况:A、断电重启时候,模块会读取上次成功连接上AP后保存的信息,搜索周围AP信息,如果有相符合的,就去连接AP,如果周围存在这个AP热点,模块会连接上,如果不存在这个AP,模块会尝试发起8次的重连机制(可设置),每次的间隔为5s(可设置)B、模块在正常工作时候,当它连接的AP断开了,模块在18s(这个时间后期要改为5s内)后告诉MCU已经断开AP的连接,接下来会发起8次的重连机制,每次间隔为5s2、针对 AP 热点加密类型 WEP/WPA/WPA2/WAP ENT 的支持覆盖情况:支持如下五种安全模式:无安全(无密码)、WEP_OPEN(开放认证)、WEP_SHARED(共享密钥认证)、WPA、WPA2。对于WPA/WPA2,要支持加密算法为AES以及TKIP的AP。ENT不支持3、SCAN 出来的热点信息,不能识别中文字符以及乱码?中文字符的AP,模块会把会把中文字符进行UTF-8编码,如果路由器不支持Utf-8,需要单片机驱动端对编码进行调整,否则会出现乱字符或者空ap名称。4、SCAN 多久可以返回结果[包含扫描不到热点]2 秒,没有任何 AP,超时是 2 秒,可设置5、扫描到的热点信号值[dbm]最低是多少?或者说扫描可以返回热点数目最多有几个?热点信号值应用层看不到,目前我们测试的经验看到的范围-15~-100dbm,扫描返回的热点数目最多支持64个6、Wifi工作模式为AP+STA工作模式解释,从性能上对比单一的AP/STA模式有什么差异?该模式的具体应用场景?AP+STA模式的原理是模块先建立热点(AP),然后再连接其它AP(路由),相当于AP和STA两种模式同时生效。对比单一的AP和STA模式,它是采用轮询的方式在两者之间的模式切换,如果用同时存在的两个模式去收发数据,可能会丢失数据目前客户使用情况为:开始AP+STA模式,有以下用法:A、LED控制卡行业,客户用这个模式作为单机和联网灵活切换使用B、打印机行业,客户用在联网情况下,开启自身的热点手机状态反馈信息。C、pos机行业,通常设备端有人机界面,可以直接输入路由器信息,不需要ap热点方式连接7、AP 的 SSID 名称最大长度支持多少?SSID 最大长度为 32 字节8、快速发送两条AT指令会有什么反应?[第一条未响应返回值就立刻发送第二条AT命令]?模块接收做了循环队列,第一条未响应也不会丢掉第二条指令的接收9、连接上热点后,长时间放置,是否会被路由器踢掉【WIFI链路】?设备不会被路由踢掉,因为模块会有 beacan 发出10、网络连接最多支持有几个句柄?长时间不操作是否会被主动释放?能建立8个Socket连接,超过8个会建立不成功长时间不操作不会被主动释放11、TCP连接的时效机制是什么?[是否会维持长时间的TCP连接不断开]?作为CLIENT端,服务器不主动断开,会保持连接,作为SERVER,会一直保持等待设备接入12、TCP 断开的机制主动断开:需要发送指令被动断开:服务器会发连接断开报文两者都可以快速断开,断开都能释放端口,ID 等资源。13、TCP 最长发送和接收字节数文档标记,最长发送不超过1500字节,边界测试TCP 最长发送字节数为 1400Byte(不包括指令头,纯数据)TCP 最长接收字节数为 1460Byte(不包括指令头,纯数据)14、wifi 通讯性能模块有做过大数据并发压力测试,和数据下载时,同时串口发送上行数据,保持数据不丢。15、AT 命令的响应时间本地配置查询类命令:10ms之内,能收到回复数据,例如查询模块 MAC 地址、查询模块 IP 等。网络查询类命令:根据查询指令的功能执行时间。16、如果 wifi 关断,多久模块可以检测到连接丢失最少要 4-5s 时间,收不到 beacon,会通知上层。17、连接内测成功时间内测连接成功的时间为 2-3s,与网络环境有关。18、UDP 数据传输方式,一次可以发送数据量参照上面 TCP 通讯 13 条答复,与 TCP 的标准一致。19、TCP SERVER 模式下,收到远端 client 连接请求没有上报通知?关闭的时候倒是有通知;目前的机制是当连接被动断开,会上报通知告诉M CU。20、Wifi 默认配置参数配置软件默认的是 STA 工作模式,DHCP 默认是开启,默认波特率是 115200。21、IPV6 环境下,功能使用范例支持 IPV6,不过国内目前无 IPV6 环境,测试环境需要客户自行搭建。22、模块开机流程说明?引脚操作时序要求?模块开机只需要供电满足即可,如果设备端开启比较慢,建议分开电源控制,可以控制模块的 CHIP_EN 管脚,保证设备在启动过程中不被模块的管脚电平影响。23、设置波特率命令,设置后要求的后置动作?波特率设置完成后会被写到 flash 里面保存,设置完成后不需要重启。24、不用选择 WLMODE 就可以设置 STATICPARAM【操作问题】?这个是上电默认的状态25、同名、同密码的 AP 间切换是否支持?如果支持需要多长时间相应?[设备漫游]可以支持,但是自动切换 AP 时机需要主 MCU 根据信号强度设置命令切换。26、是否支持连接企业 WPA ENT 加密类型热点不支持27、不同路由连接及长时间工作的兼容性,是否有保证?需要不同路由器方案下的结论,配置不同信道连接和长时间工作的稳定性; 28、不同信道下,数据传输能力是否有差异信道、负载相同情况下,数据传输能力无差异29、当前支持的所有可能的固件升级方案有几种?SWD 接口局域网OTAUART_Log30、后续开发调试、出货售后问题的整机调试手段?Debug 信息log 信息UART 接口监控31、提供 SSL,TLS 等加密的实现,输出 AT+SSL 类功能接口九九物联根据应用提供 Config_rsa.h 文件配置文件提供客户选择。32、提供设置对 WPA/WPA2 之外的热点类型连接限制的接口POS 行业可以根据路由器的型号进行筛选认证。33、提供对 OTAx 下载失败时,下载导致损坏的 OTAx 分区“自愈”需求的支持通过分区升级解决。flash 有两个区域 defult 和 update 区域。原则上断电,断线等不会影响使用。35、提供当模块处于升级过程中时,获取升级进度的接口通过回显字符确认。36、软件是否支持语音协议目前软件支持亚马逊,天猫精灵等标准语音控制端协议,但是 wifi 没有支持到语音输入。37、软件支持云协议种类模组提供标准协议以及定制协议支持,提供 mqtt demo 以及 app demo 源代码,双云端支持。
6、产品一致性控制
A、生产材料控制内容
1.PCB板材工艺控制(要求沉金工艺)2.板子阻抗匹配控制3.晶振频偏测试(一致性保证)4.射频容性感性器件测试(一致性保证)
B、射频校准测试流程
1.烧录产测固件,写入map表2.配合射频测试仪器和屏蔽箱测试,测试TX、RX性能参数,写入K值(功率、EVM、频偏),写入mac地址。3.检查每一模块测试射频性能的参数4.复检模块MAC地址5.上电连接路由,确认连接性能和射频效果
C、产品稳定性
1. 连接、断开频率:模块在网络一般的环境内工作,都能保持常连接,如果网络环境的问题导致模块断开连接,短时间内模块就会进入重连机制,反复去连接AP。2.数据收发完整性:模块无论在STA、AP、STA+AP模式下,建立TCP\UDP 网络连接时,保证大数据量稳定传输3. 批量产品,提供产品log参数
7、天线
天线主要的标准,可以根据三个图分析:
场型图、S11、SWR
RTL8710BX Wifi 模块频段 2400~2500MHz
天线增益 ≥ 3dBi:3dBi 的天线可以在 5 米内信号非常好,它是以池塘形状向外发送信号。阻抗 50 ohm,实际应用中 50 欧姆的匹配兼顾了耐压,功率传输和损耗等。
优势:
驻波比 ≤2,表示天线和电波发射台是否匹配,等于 1,表示给天线的电波没有任何反射,大于 1,表示有部分电波被反射回来。
要求模块输出端匹配阻抗一致性稳定,按照标准为 50 欧姆。
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