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基于单片机和WIFI无线传输模块的设计

Xinghong Kuang *a, Haibo Huo

自动化系，上海海洋大学，201306，中国，axhkuang@shou.edu.cn, bhbo-huo@shou.edu.cn

关键词：WiFi模块；无线通信；单片机

摘要：本设计是基于单片机控制和WIFI无线传输模块来实现的。它可以实现WiFi模块之间的点对点通信。设计包括硬件原理图和无线传输程序，介绍了基于单片机的WiFi无线传输原理。由于它具许多优点，如快速和稳定，因此应用前景宽广。本文对基于WiFi模块的无线传输模块电路进行了介绍。主通信流程下面进行了详细阐述。

介绍

随着网络和通信技术的飞速发展，对无线通信的需求导致许多无线通信协议的产生。WiFi是由一个“无线以太网兼容性联盟”（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA ）的行业组织发布的术语，中文翻译为“WiFi”。这是一个短程无线传输技术。无线电信号可以支持在几个百尺范围内的互联接入。

WiFi的商业化应用在全球范围内难以获得成功。这个问题主要集中在两个方面：一是大型运营商不认可这种模式：二是缺乏有效商业模式。但是基于WiFi技术的无线局域网已为越来越受欢迎。这意味着应用将非常方便。

随着WiFi的日益普及，传统的串口设备通过WiFi加入到网络中成为未来的发展趋势。本设计介绍了硬件原理图和通信程序。详细介绍了ssc-03-wifi无线模块。通过ssc-03-wifi模块，传统的串口设备可以很容易的接入网络进行控制，不需要任何改造。

剩下的部分可以描述如下：第一，该系统的整体结构是确定在第2节，然后简要介绍了该项目以及微控制器和WiFi，第3节讨论了无线模块，最后完成了软件设计，系统第4节介绍了主程序流程图和子程序流程图。

基于WiFi的无线传输模块总体框图

WiFi无线传输模块是基于单片机工作的。可以实现WiFi模块与计算机之间的通信。传输模块可以分为控制端（SCM）和无线接入点（STA WiFi无线模块或PC）。这个模块包括嵌入式微处理器、外围硬件设备、应用软件及其他组件。

系统的结构如图1所示。

图1 基于WIFI模块的系统结构图

微处理器系统包括许多部分，如晶体振荡器，复位电路，和单片机。单片机完全兼容8051的CIP-51微处理器内核。它最大可以在25MHZ系统时钟频率下工作，峰值高达25 MIPS的速度。单片机需要扩展存储单元与集成到内部的RAM和ROM单元。这样可以简化系统的硬件设计[ 5 ]。

我们选择使用ssc-03-wifi模块来做本设计。ssc-03-wifi是第三代UART -WIFI模块，内嵌UART接口。UART -WiFI是兼容WiFi无线网络标准和UART接口的模块，内置无线网络协议IEEE802.11协议和TCP/IP协议栈，可以实现用户串行数据到无线之间的网络通信.通过UART WiFi模块，传统的串口设备可以方便地接入无线网络。

其他部分，如电源模块是用来提供系统的电源。这个单元是用于管理节点的能量，以减少系统功耗。

基于WiFi的无线传输模块硬件设计

下面详细介绍基于WiFi的无线传输模块的关键技术。模块电路的设计如图2所示。

图2 基于ssc03-wifi模块的设计模块图

图3 wifi模块的对外接口

单片机和无线模块直接连接（通过两引脚RXD和TXD），如图2所示。C8051F020具有发送缓冲区和接收缓冲区。两个缓冲区是物理上彼此独立，但他们占据相同的地址，他们可以同一时间发送或接收数据。在串行通信过程中，TX引脚用于发送数据，RX引脚用于接收数据。接收时8位数据存储在SBUF0，停止位存储在RB80（SCON0.2）。当软写入位写到寄存器时，TX引脚开始发送数据。中断标志位Ti0（scon0.1）在数据通信完成后设置为1。数据接收时，启用接收标志位设置为1。

嵌入式WiFi模块内嵌一个UART接口，符合WiFi无线网络标准，是一个符合IEEE802.11协议TCP/IP协议栈的模块。它使无线网络之间通过串行通信成为可能，传统的串行设备可以通过WiFi模块顺利接入无线网络。支持透明数据传输模式，其最大速度可达11kb／s。WiFi模块界面如图3所示。主要引脚功能可以描述如表1。

表1：主要引脚功能

图4 模块主电路图

基于WiFi的无线传输模块软件设计

我们使用C51调试环境，它是一个在线全速调试的方法。调试环境支持断点、监视点和单步调试方法。

所设计的WiFi无线传输模块包括：发送部分和接收部分。在在发送过程中，设置发送模块状态并将发送数据写入寄存器，然后该无线模块将自动开始发送数据。传输过程中不需要软件干预。当模块上电时，其默认模式为透明传输模式，三个字符“ ”发送到模块，以改变模块为命令模式。再多的命令可以发送给用户所订购的模块。整个发送流程如图5所示。

图5 发送程序流程图

图6 基于wifi模块的测试实例

应用软件的实现（C51）。主要功能可以描述如下：

void main (void)
{
init_devices( ) ; //initial MCU
rf_init( ) ; //initial wireless WIFI module
radio_chanle(0x15 ) ; //set the wireless communication channel
while(1)
{
key_work() ; //keyboard scan
uart_tx_data() ; //data communication
}
}

总结

本文介绍了一种基于WiFi模块的短距离无线通信模块，详细介绍了传输的原理和结构，最后实验验证了设计的功能。相信越来越多的基于WiFi的应用将成为现实。

致谢

这项工作是由上海市教委创新计划支持。(13YZ099)

联系作者

Kuang xinghong, xhkuang@shou.edu.cn, 15692166337

参考文献

[1] Wu jinran, Li xiufen, etc. Design of under ground intelligent terminal based on Wifi, Industry
and Mine Automation, 2013, 39(4):5-8
[2] Li qi,Bian Qing,Zhang Xiao-jian, Design of Wifi Handheld Terminal with Low power
Consumtion, Industry and Mine Automation,2012,38(12):20-24
[3] Wang weixue, Gu gang, Design and Realization of Intelligent Order Terminal System Based on
Android and Wifi, Computer Development amp; Applications,2011,24(12):40-43
[4] Zeng Lei,Zhang Hai-feng2 etc., Design and Implement of WiFi Wireless Measurement and
Control Network, Electrical Measurement amp; Instrumentation,2011,48(7)81:83
[5] Cignal C8051 Datasheet, New China Dragon Electronic Co., Ltd ,2005

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