WiFi模块联网真香！让物与物不再“单机”，智能家居全屋梦幻联动

Posted 2021-09-10 成都泽耀科技有限公司Ashining

WiFi密码是什么？

“你家WiFi密码是什么”，颇有成为现代人新型招呼语的趋势。

随着全球每年数以亿记的智能手机、电脑平板的出厂，WiFi的普及就如同呼吸一般自然。

而在下一个万物智联的时代，WiFi作为通信层的新基建之一，消除了人与物、物与物间数据交互的障碍。

像我们耳熟能详的智能家居，WiFi模块的市场占比便是遥遥领先。

在过去，让硬件联网一直以来都是比较麻烦的事情，内到频段、协议、芯片，外至距离、能耗、成本、封装大小，无一不需要考虑。

啊，麻烦？复杂？

但劳动人民的智慧是无穷的，这个时候就不得不提到专为移动设备、可穿戴电子产品和物联网应用而生的ESP8266EX芯片了。如你所知，ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi透传模块，拥有业内极富竞争力的封装尺寸和超低能耗技术，可将用户的物理设备连接到Wi-Fi 无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能。

而为了帮助工程师们节省开发时间，真正实现了即拿即用，方便大家直接上手“盘”它。泽耀科技选用ESP8266芯片研发出了A51这款WiFi模块，仅需要通过串口使用AT指令控制，就能满足大部分的网络功能需求。

而小巧的WiFi模块通过串口AT指令与单片机通讯，实现串口透传，非常好上手。

将硬件联网之后，就再也不是“玩单机”了，像全屋家居等场景就能轻松实现“梦幻联动”。

A51 WiFi模块

模块特征

产品尺寸：25.6516mm，19.6516mm，19.65*16mm

封装形式：贴片封装

传输距离：100米

发射功率：20dBm

接收电流：70mA

发射电流：TX 802.11b: 300mA; TX 802.11g和TX 802.11n: 200mA

WiFi模式：STATION 模式和 AP 模式

工作温度：-40~ +85°C

信道数：14

模块优势

1.每路Socket有个5K环形缓冲区，不怕数据丢失。

2.心跳包与注册包，防止服务器与模块断连，保证数据在身份合法的客户端间通讯。

3.支持多种加密方式，例如ESP IE加密系统，用于两个设备快速交换key或其他信息。

4.云端下载固件升级，支持通过WiFi从云端下载新版本的ESP8266固件进行升级。

5.专业防护屏蔽罩，抗电磁干扰、防静电不易损坏、EMC电磁兼容、防腐蚀保护电路元件。

6.丰富的外设接口

7.采用了三种天线接口，适合更多使用场景。IPEX天线接口，可连接高增益（远距离）天线；PCB板载天线，直接使用，无需另外购买天线；半空引脚，预留位置，用户可自行设计天线，更方便地实现二次开发。

8.且均采用1.27mm间距的半孔引脚的SMD封装，重量轻，体积小，方便集成。模块引出芯片全部IO，用户可根据应用场景自行开发固件。

模块性能

A51支持多种功耗模式：灵敏模式、普通模式、省电模式、超省模式、睡眠模式、深度睡眠模式。

适用更多不同场景，低功耗模式延长使用寿命。

1.灵敏模式（Active 模式）：模块的工作主频为 160MHz，模块全速运行，模块不做任何省电操作，因此此模式下模块工作最灵敏，性能最优，响应速度最快，数据传输延迟最低。

2.普通模式：模块主频降低为80MHz，其他和灵敏模式一致。此模式下数据收发流畅，延迟小。

3.省电模式：模块主频为 80MHz，CPU一直保持工作状态，可以响应外部的所有输入，模块的无线部分会跟随连接的路由器的DTIM Beacon节拍睡眠和醒来，因此不会丢失网络下发的数据和模块上传的数据，用户可以在任何时间从串口输入透传数据，数据不会丢失，用户数据会在无线醒来期间发送到网络端。

4.超省模式：模块主频为 80MHz，CPU和无线部分一同跟随连接的路由器的DTIM Beacon节拍睡眠和醒来，因此不会丢失网络下发的数据和模块上传的数据。所以在睡眠期间的所有输入，CPU将都不能响应。如果用户在睡眠期间向串口发送数据，那么这些数据将丢失，用户在此模式下想要发送数据到网络端，需要重复提交数据，以达到数据在模块醒来期间被收到的目的。网络端下发的数据，模块将会在醒来期间发送给串口设备，因此，网络端下发的数据将不会丢失。

5.睡眠模式：模块的主频为 80MHz，睡眠期间模块将关闭 CPU 和无线，因此睡眠期间模块不能收到网络端的数据。用户可以设置模块在网络连接成功，并且没有接收和发送任何数据开始计时多长时间进入睡眠，也可以设置模块从睡眠开始多长时间自动醒来，如果用户想要模块一直睡眠，直到串口有数据才被唤醒，那么可以将醒来时间设置为 268436ms（即最大值）。

模块在睡眠期间 CPU 停止工作，不会响应外部中断，用户如果想要发送数据，可以先从串口发送一个唤醒包，然后等待 CHSTA 引脚输出低电平，用户再将要发送的数据从串口输入，这样数据就不会丢失。

睡眠模式下，为了让功耗尽量降低，用户可以配置模块在睡眠期间是否保持 GPIO 的输出状态，如果睡眠期间GPIO 不输出，那么 GPIO 将变为高阻态。

6.深度睡眠模式：在深度睡眠模式下，模块主频为80MHz，深度睡眠期间模块将关闭 CPU 和无线，因此深度睡眠期间模块不能收到网络端的数据。用户可以设置模块在网络连接成功，并且没有接收和发送任何数据开始计时多长时间进入深度睡眠，也可以设置模块从深度睡眠开始多长时间自动醒来，如果用户想要模块一直处于深度睡眠，直到通过外部被唤醒，那么可以将醒来时间设置为 268436ms（即最大值）。

模块在深度睡眠期间 CPU 停止工作，不会响应外部的所有输入，用户如果想要发送数据，只能通过模块复位让模块重新运行。如果用户设置了醒来时间，那么模块会 在时间到时自动复位重新运行。

深度睡眠模式下，为了让功耗降到最低，用户可以配置模块在深度睡眠期间是否保持 GPIO 的输出状态，如果睡眠期间 GPIO 不输出，那么 GPIO 将变为高阻态。

这些模式只有模块工作在透传模式下才起作用，在配置模式和 Smartconfig 模式下被使用。用户可以根据现场情况，选择使用不同的模式，来达到最佳效果。

模块配网

介绍两种配网方式：Smartconfig配网和局域网内模块配网。

01
Smartconfig配网

乐鑫自主研发的ESP-TOUCH协议采用的是Smart Config (智能配置)技术，帮助用户将采用ESP8266EX设备连接至Wi-Fi网络。

Smartconfig配网方式非常适用于智能家居设备的入网操作，用户只需在手机上进行简单操作即可实现智能配置，像我们熟知的小米智能家居也多用WiFi一键配网smartconfig技术。

智能配置操作

1.用手机连接模块将要连接的WiFi。

2.打开EspTouchAPP，这时会显示已经连接的WiFi名称。

3.输入此WiFi的密码。

4.拉低模块INSCFG引脚至少2s，看到 smartcfg指示引脚高低电平变换3次，然后保持低电平，代表已经进入smartcfg 模式。

5.此时点击手机 APP 上面的“确认按钮”。

6.观察模块串口输出状态，如果连接正常会打印以下信息：

SmartConfig start!

V2.5.4

SC_STATUS_FIND_CHANNEL

SC_STATUS_GETTING_SSID_PSWD

SC_TYPE:SC_TYPE_ESPTOUCH

SC_STATUS_LINK

SC_STATUS_LINK_OVER

got ip: 192.168.43.64

7.模块连接 wifi 成功，smartcfg 指示引脚变为高阻态。

智能配置原理

由于设备在-开始并未连接至网络，ESP-TOUCH App无法直接向设备发送信息。通过ESP-TOUCH通信协议,具备Wi-Fi网络接入能力的设备(例如智能手机)就可以向接入点(AP)发送一系列UDP包,其中每一包的长度(即Length字段)都按照ESP-TOUCH通信协议进编码，SSID和密码就包含在Length字段中,随后设备便可以获得并解析出所需的信息。

02
局域网内模块配网

例如，假如用户想要使用其中一个模块配置其他的模块连接一个已知 WIFI：“test_wifi”，密码为：“123456789”，那么操作步骤如下：

1. 用户可以使用其中一个模块作为操作机，其他模块为被操作机。

2.用户使用 AT 指令先连接被操作机（需要先将操作机设为 STA 模式，每次操作只能连接一个其他模块）。

3.在配置模式下发送“AT+WIFI_LISTMODEL”，如果局域网里面存在本系列模块，则这些模块会返回自己的模块名称（如果已经知道可以不用搜索）。

4.然后发送“AT+WIFI_OTAWIFI=modelname,connect, test_wifi,123456789”。

5.如果被操作模块收到连接命令，会返回 received。

6.然后被操作模块会自动断开 wifi（关闭AP站点），开启 STA 模式以开始连接指令指定的 wifi。

模块应用

典型应用电路图

典型应用场景

智能家居