您的無線選擇：Wi-Fi、藍牙，還是兩者兼而有之？

為設(shè)備提供無線連接的最佳方式是什么？答案是“視情況而定”。這取決于設(shè)備的用途、需要連接的對象、需要支持的數(shù)據(jù)速率和容量、功率預算、射頻 (RF) 環(huán)境、預期價格以及許多其他因素。

縮小選項范圍的一種方法是查看最流行的無線協(xié)議的來源，以此了解在您的設(shè)計中應用它們的適當方法。

以近乎無處不在的 Wi-Fi 為例，它的開發(fā)旨在將流行的有線 IEEE 802.3 以太網(wǎng)標準擴展到粗 Cat5 電纜和 RJ45 連接器之外的更優(yōu)雅的無線物理接口。由于其有線網(wǎng)絡(luò)傳統(tǒng)，Wi-Fi 是實現(xiàn)無線接口的一種相對復雜且耗電的方式。Wi-Fi 芯片和模塊通常集成了對傳輸控制協(xié)議 (TCP)/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) 堆棧的支持，可實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接，但這種集成意味著必須運行相對復雜的軟件。這反過來又會影響實施的成本和功耗?；?Wi-Fi 的網(wǎng)絡(luò)也往往具有星形拓撲結(jié)構(gòu)，其中一個接入點充當多個設(shè)備的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。

另一方面，藍牙是作為一種“無線線路”或通用無線方法開發(fā)的，用于取代移動電話早期使用的多種“有線連接”標準。（有趣的是，無線通用串行總線 (WUSB) 試圖為現(xiàn)在無處不在的 USB 連接器做類似的事情，但盡管投入了數(shù)億美元，但不知何故它并沒有成功。）由于其傳統(tǒng)，藍牙實現(xiàn)傾向于比 Wi-Fi 連接使用更少的能量，傳輸數(shù)據(jù)更慢，并且覆蓋范圍更短。他們建立點對點或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓撲，而不是 Wi-Fi 的星形拓撲。

對于許多物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備設(shè)計人員而言，功耗是選擇使用哪種無線接口的決定性因素。Wi-Fi 通常在這里失敗，因為與藍牙的 3mA 相比，常見的實現(xiàn)在活動數(shù)據(jù)傳輸期間可以消耗高達 300mA 的電流，而與藍牙的 50nA 相比，它在空閑狀態(tài)下消耗 1mA。如果您正在嘗試構(gòu)建可以在紐扣電池上運行十年的設(shè)備（例如，想想關(guān)門傳感器），那么這些數(shù)字將有效地為您做出選擇。藍牙自推出以來也穩(wěn)步發(fā)展，例如可顯著降低功耗的低功耗藍牙 (BLE)，成功實現(xiàn)了健身監(jiān)視器、玩具和遙感等新應用。

設(shè)計人員在選擇無線標準時面臨的另一個重要問題是“自制還是外購”問題：也就是說，無線接口的實現(xiàn)方式是否會定義您設(shè)計的差異化價值，還是僅僅擁有一個無線接口就足夠了？如果是后者，那么設(shè)計人員只需購買一個封裝解決方案，就可以從大量復雜的射頻工程、印刷電路板 (PCB) 設(shè)計、固件開發(fā)和驗證以及認證挑戰(zhàn)中解脫出來。當然，這些可能看起來比自己動手 (DIY) 的方法成本更高，但它們可能會大大縮短設(shè)計的上市時間，使您的設(shè)計能夠搶占競爭對手的先機，從而達到更高的批量定價比其他方式更快。

探索您的選擇的一種實用方法是找到一家供應商，該供應商生產(chǎn)一系列尺寸相似的 Wi-Fi 和/或藍牙模塊。松下可以在這方面提供幫助，提供 Wi-Fi 模塊和集成 Wi-Fi 和藍牙的模塊系列。

Panasonic PAN9420 嵌入式 Wi-Fi 模塊支持 2.4GHz的802.11 b/g/n Wi-Fi 標準。它有一個板載中央處理器 (CPU) 來運行完整的網(wǎng)絡(luò) IP 堆棧以及 Web 服務(wù)器、內(nèi)部靜態(tài)隨機存取存儲器 (SRAM) 和系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存（圖 1）。該模塊同時支持接入點和基礎(chǔ)設(shè)施模式，可以輕松設(shè)置與智能設(shè)備和家庭網(wǎng)絡(luò)路由器的同步 Wi-Fi 連接。該固件還支持客戶端、微接入點和臨時模式應用程序。它還可以通過無線方式接收更新，這是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的一項至關(guān)重要的功能。

圖 1：Panasonic PAN9420 Wi-Fi 模塊有一個板載 CPU 來運行完整的網(wǎng)絡(luò)堆棧。（來源：松下）

對于更復雜的應用，松下提供PAN9026 Wi-Fi 和藍牙無線電模塊（圖 2). 這些模塊在 2.4GHz 和 5GHz 以及藍牙和 BLE 協(xié)議下運行 802.11 a/b/g/n Wi-Fi。這些模塊的功能使設(shè)計人員能夠構(gòu)建包括 Wi-Fi 和藍牙連接的混合設(shè)備。這允許諸如 Wi-Fi 接入點之類的用例，這些用例也可以提供對在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中相互連接的低成本 BLE 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)訪問。此外，這些模塊還有一個“共存接口”，可以在多個共址 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)、藍牙和/或移動網(wǎng)絡(luò)（如長期演進 (LTE)）之間進行仲裁，所有這些都意味著這些模塊可以與更靈活的連接解決方案一起使用。

圖 2：PAN9026 Wi-Fi 和藍牙無線電模塊可以充當在不同無線接口上運行的設(shè)備之間的橋梁。（來源：松下）

PAN9420 和 PAN9026 模塊均提供支持。PAN9420 評估套件包括一個 PAN9420 主機板，帶有兩個 USB 到通用異步接收器/發(fā)送器 (UART) 轉(zhuǎn)換器，以及一個 PAN9420 目標板，帶有一個 PAN9420 Wi-Fi 模塊。該模塊本身加載了用于 IoT 應用程序和服務(wù) Web 內(nèi)容的示例固件。

PAN9026 評估套件包括微型安全數(shù)字 (SD) 適配器、Cortex A9 微控制器和微型 SD 卡，以及 Yocto Linux XFCE 桌面環(huán)境映像。還有一根電源線，可將 USB-A 連接器適配到 5.5/2.5 毫米插頭。

在本次討論開始時，我們問道：“為設(shè)備提供無線連接的最佳方式是什么？” 答案可能仍然是“視情況而定”，但嵌入式模塊（如本文中概述的模塊）的可用性至少使探索這些選項變得更加容易。這也可能意味著在某些情況下您不必選擇其中之一，因為您可以兩者兼得。

審核編輯黃昊宇