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Wi-Fi 断电快连通用方案

更新时间:2022-03-29 03:53:21下载pdf

市场上存在着许多电池供电类产品,例如安防传感器,低功耗、体积小,交互弱。Wi-Fi 低功耗方案是专门为该品类设计的。其通信原理图如下,用户只需使用涂鸦 Wi-Fi 低功耗对接协议快速完成 MCU 的对接,即可使设备实现联网,过程中涂鸦提供完整的模组、App、云端服务。

与 Wi-Fi 通用模组方案相比,Wi-Fi 低功耗模组软件上进行了裁剪优化,另外当数据发送完成后,MCU 需要对模组进行断电。

开发流程

第一步:创建产品

登录 涂鸦 IoT 平台,创建产品。根据实际需求选择产品品类,联网方式选择 Wi-Fi,产品创建完成后,可以根据产品实际需求选择功能、面板、模组、固件,就可以下载 MCU 开发包。

有些产品类别有对功耗的扩展选择,正常供电产品我们选标准功耗即可,电池供电类产品可选低功耗。

功耗选择会关系到后续模组及固件的推荐。

创建产品的详细步骤,请参考 MCU 方案概述

选定模组和固件后,可在线购买模组样品。硬件工程师可以进入画板阶段。

  • Wi-Fi 低功耗模组相比 Wi-Fi 通用模组耗电更低,但峰值电流会达到 400mA 以上(持续 μs 级别),电源设计时一定要留有余量。
  • Wi-Fi 模组低功耗是通过断电来实现的,硬件电源设计时需要能通过 MCU 控制模组电源的通断。

第二步:配网验证

用户在拿到模组后,可先不必着急编写代码,建议使用涂鸦提供的模组调试助手(MCU 模拟模式)与 Wi-Fi 模组先连接跑通,在验证模组的同时,用户可熟悉协议交互流程,后边开发调试效率将极大提升。

Wi-Fi 断电快连通用方案

Wi-Fi 断电快连通用方案

涂鸦模组调试助手 - MCU 模拟模式,助手会模拟 MCU 自动回复模组正确的协议数据,用手机给模组配网后可测试 DP 数据的上报下发。下面简要介绍助手和模组配网实操的主要步骤,使用前需提前了解涂鸦模组调试助手的使用说明,初次使用助手的用户可提前阅读:涂鸦模组调试助手使用说明

  1. 根据最小系统原理图,搭建模组外围电路,简单测试可直接飞线。

  2. 打开开发包中涂鸦模组调试助手,导入调试文件。协议选择 Wi-Fi 低功耗协议,MCU 模拟模式。

  3. 将模组串口通过 USB 转 TTL 工具接到电脑端,助手选择对应的串口及波特率,打开串口点击 启动,将看到模组和上位机自动进行初始化流程协议交互。

    Wi-Fi 低功耗模组上电发送01命令字,收到正确回复后,进行后续初始化协议的交互。若上电无数据发出,请检查模组外围电路是否正确。

  4. 点击 重置模组,模组进入配网模式。模组支持两种配网模式 EZ 和 AP 模式,重置按钮会切换配网模式。根据状态提示,App 进行相应的配网操作,配网操作可阅读 App 使用说明。附两种模式的配网演示视频:

    Wi-Fi 断电快连通用方案

第三步:软件开发

在硬件调试环节实操的过程中,用户看到模组与 MCU 有一系列的串口协议交互数据,这些数据的理解可参考开发包中协议文档。

协议主要分为两部分:基础协议和功能协议。基础协议和产品无关,是模组共有协议,包括模组初始化指令及部分扩展功能指令。功能协议部分主要基于基础协议的上报下发命令字,对 DP 数据内容格式做了详细说明。

基础协议完整内容,文档中心保持实时更新,可点击链接查看:Wi-Fi 低功耗模组串口协议

MCU 对接涂鸦模组协议,有两种途径:移植 MCU SDK 或自行对接协议。

  • 自行对接协议:

    对于 MCU 资源有限或不适宜移植 MCU SDK 情况时,客户可以选择自行对接串口协议。

  • 移植 MCU SDK:

    若 MCU 资源足够,一般建议用户直接移植 MCU SDK,开发高效便捷。开发包中 MCU SDK 是涂鸦提供的基于 C 语言的协议应用代码,可直接添加到 MCU 工程中。MCU SDK 对 MCU 硬件资源需求:Flash 4K 字节;RAM 与 DP 点数据长度有关,一百字节左右(如需 OTA 功能需大于 260 字节);函数嵌套级数 9 级。若资源不足的用户,可自行对接协议,SDK 包中的函数依然可以作为参考。更多详情,请参考 MCU SDK 移植

断电机制

配网的时候:低功耗相比通用方案,假如模组在配网 3 分钟内没有连接到云端,模组将自动进入功耗模式,具体表现为:

模组将主动下发

55 aa 00 03 00 01 01

Wi-Fi 断电快连通用方案

第四步:协议验证

移植 MCU SDK 代码开发完成后,可以使用涂鸦模组调试助手 – 模组模拟模式,验证 MCU 代码的正确性。使用方法与 MCU 模拟模式类似,模拟模组模式下,助手会自动发送初始化数据流,验证 MCU 回复是否正确,对于错误数据给予相应提示。初始化交互通过后,可以手动点击测试其他拓展功能。

涂鸦模组调试助手模组模拟模式,没有联网功能,仅用来验证 MCU 串口协议收发正确性。测试完成,MCU 可接实际模组配网联调。

Wi-Fi 断电快连通用方案

Wi-Fi 断电快连通用方案

第五步:功能联调

在使用助手验证完毕代码后,MCU 可连接模组使用 App 配网,进入功能联调阶段。功能联调主要测试各 DP 点上报下发是否正确,在调试过程有一些常用工具链接如下:

  • 运营中心,根据设备 ID 可查询相关设备后台日志数据。

  • 涂鸦在线支持入口:涂鸦提供在线化的支持服务,如问题文档资料无法解答,可直接在线提问,专业技术团队将为您答疑。

常见问题

Wi-Fi 断电快连有哪些常用模组?

在创建产品选择模组时,涂鸦 IoT 平台会有一些常用模组型号推荐。针对低功耗 Wi-Fi 通用方案推荐的模组型号如下:

  • 乐鑫平台:E2S/E3S
    固件key :keyvw8xqm89v5vr4

  • 芯之联平台:XR1/XR2/XR3
    固件key :keycnw55p5k7vueh

为什么部分断电快连模组会出现电流倒灌?

原因分析

对于断电快连等 MCU 可以控制模组上下电的设备,由于大多数 UART 的硬件设计,TX 和 RX 在空闲状态下是高电平。MCU 也一般都会将串口的 TX 配置成推挽输出,RX 配置成输入。这会导致串口的 TX 或 RX 有一定的供电能力。

因此,部分模组在断开 VCC(Voltage Common Collector) I/O 口之后,MCU 的 TX 和 RX 会有较弱的电流,使模组不能完全处于断电状态,可能出现各种异常问题。

解决方法

为了解决这种串口电流倒灌问题,在不修改硬件电路的情况下,需要 MCU 程序设计满足以下逻辑,从而失去供电能力:

  • 一般情况下,在模组断电的同时,将串口失能,让 TX 和 RX 处于开漏的高阻态或者低电平。
  • 如果 TX 或 RX 在硬件电路上接的有上拉电阻,则必须将 TX 或 RX 配置成低电平。

参考信息

以下为MCU给模组断电上电的相关图示:

  • 时序图:图中的 t 的范围建议在 5 ms 以内,您也可以适当减小,具体以实际调试结果为准。注意,t 值过小会导致模组启动异常。

    Wi-Fi 断电快连通用方案
  • 流程图:

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