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之前的两编Blog都说了一些关于Zigbee和蓝牙的示范及技术信息之后,相信大家都会无线传输技术有一定的了解,可能你会观察得到虽然蓝牙各方面都比Zigbee优胜 (这样说可能会有些不公平,因为Zigbee设计的目标与蓝牙不一样,产品的表现当然都会不相同),例如蓝牙会比Zigbee更方便于连接,因为有更多的设备支持蓝牙技术;而且速度更快,可以用来传输图片等的细小档案。但是无论是Zigbee或蓝牙技术,它们的传输速度和传输距离都追不上现时的要求,例如视讯串流等,所以WiFi就用以填补这个技术需求。
WiFI
WiFi(Wireless Fidelity,无线保真技术)即IEEE 802.11标准,是一种短程无线传输技术,能够在数百米范围内支持互联网接人的无线电信号。IEEE 802.11的设备已安装在市面上的许多产品,如个人计算机,游戏机,MP3播放器,智能型手机,打印机以及其他外围设备,和新笔记本电脑。
Wi-Fi联盟成立于1999年,当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance(WECA)。在2002年10月,正式改名为Wi-Fi Alliance。WiFi的第一个版本发表于1997年,其中定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层。1999年又增加了IEEE 802.11a和IEEE 802.11g标准。其传输速率最高可达54 Mb/s。能够广泛支持数据、图像、语音和多媒体等。
802.11标准和补充
- 802.11,1997年,原始标准(2Mbit/s,2.4GHz频道)。
- 802.11a,1999年,物理层补充(54Mbit/s,5GHz频道)。
- 802.11b,1999年,物理层补充(11Mbit/s,2.4GHz频道)。*
2007年
- 802.11c,符合802.1D的媒体接入控制层(MAC)桥接(MAC Layer Bridging)。
- 802.11d,根据各国无线电规定做的调整。
- 802.11e,对服务等级(Quality of Service, QoS)的支持。 Clause 9
- 802.11f,基站的互连性(Interoperability)。
- 802.11g,物理层补充(54Mbit/s,2.4GHz频道)。 Clause 18
- 802.11h,DFS /TPC,信道(5GHz频段)。
- 802.11i,安全和鉴权(Authentication)方面的补充。 Clause 8
2008年以后
- 802.11k,
- 802.11n,2009年,导入多重输入输出(MIMO)和40Mbit信道宽度(HT40)技术,基本上是802.11a/g的延伸版。
- 802.11r,
- 802.11t,
- 802.11u,
- 802.11v,
- 802.11w,
- 802.11z,
2011年以后
- 802.11ac,物理层补充(1×1 MIMO,433Mbit/s,5GHz频道),80Mbit信道宽度。
WiFi不是只是用来上网吗?
大家可以会有一个疑问:WiFi明明就是大家常用想上网,游览youtube等网站的技术,与WPAN有什么关系呢?虽然Wi-Fi在一般消费者的心目中还是无线局域网络技术,但其实WiFi亦都拥有组成WPAN的能力,近年Wi-Fi联盟亦都制订了一套可以建立点对点(Peer-to-peer, P2P)连接的标准协议Wi-Fi Direct(但说穿了这亦都是基于IEEE 802.11技术之一),直接与蓝牙直接竞争。
WiFi优势
蓝牙的电波覆盖范围很小,半径大约只有15 m,而WiFi的半径可达100 m,甚至可以覆盖整栋大楼。WiFi的传输速度很快:最高可达54Mb/s,符合现时的需求。在网络覆盖范围内,允许用户在任何地点登入网络,并随时随地享受网上服务、视频串流、视频会议、网络游戏等服务。其次,IEEE 802.11规定的发射功率不可超过100 mW,而手机的发射功率约200 mW~1 W,手持式对讲机高达5 W。与后者相比,WiFi产品的辐射更小。现时WiFi应用现在已经非常普遍,支持WiFi的电子产品越来越多,像手机、MP4、计算机等,基本上已经成为了主流标准配置。
Wi-Fi Direct
蓝牙与Wi-Fi Direct技术比较 |
||
特性 |
Bluetooth |
Wi-Fi Direct |
距离 |
10~20米 |
100米以上 |
带宽 |
3Mbit/s(BT3.0+HS虽然利用WLAN传输较大档案, 但因只支持802.11g,目前只能达到54Mbit/s) |
300Mbit/s |
耗电量 |
较小 |
较大 |
配对方式 |
PIN码或配对钮 |
WPS、PIN码或配对钮 |
搜寻服务 |
SDP |
Bonjour、UPnP |
应用程序 |
Bluetooth Profile如FTP、A2DP、HFP等等 |
TCP/IP网络应用程序如FTP、HTTP、DLNA等等 |
与蓝牙相比,Wi-Fi Direct除了耗电量较大的问题外,在距离、带宽两个项目上均有极大的优势。另外,蓝牙对于上层的应用程序有各种的标准定义,例如文件传输使用FTP,立体声传输使用立体声音讯传输协议(2DP),Wi-Fi Direct并未规范上层应用程序的标准,而是直接采用各种TCP/IP网络应用程序。Wi-Fi Direct除了改善以往Wi-Fi联机不方便的问题外,因为装置之间可以直接联机而不必透过AP转送封包。
Wifly RN-XV示范
这款RN-XV WiFly 模块是一款WiFi模块,是专门为那些想将他们现有的802.15.4架构转移到TCP/IP平台而不需要重新设计现有的硬件的客户设计的。换句话说,如果你的项目是之前是设置为XBee的,而你现在想将它移到WiFi网络标准,你只要将它插在同样的插座里而不需要其他硬件设备。
今次的示范将会基于WebClient范例,这个功用就是将在Google.com上找到的搜索结果透过串行端口传送到你的计算机。
首准备的硬件有:一块面包板,一块Arduino及一块RN-XV WiFly 模块。之后就要汇入WiFly Serial Library以及NewSoftSerial, Streaming, Time and PString libraries(http://arduino.cc/en/Reference/Libraries)到你的Arduino library文件夹内并重开Arduino IDE,现在你应该可以看到library 和一些范例。
下一步将会说明一下硬件的接驳方法:
接驳WiFly Tx 引脚到Arduino的 Rx引脚,接驳WiFly Rx 引脚到Arduino的 Tx引脚,接驳WiFly VDD-BATT引脚到Arduino的3.3v引脚,WiFly GND引脚与Arduino GND引脚连接起来。
接下来的工作比教简单,就是将以下的程序代码写入Arduino,运行后开启串行端口就会见到回传的结果。
#include "WiFly.h" |
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