WIFI技术及ESP8266芯片简介

1、弟 Falcon Image WIFI技术及ESP8266 芯片简介 1 WIFI技术及ESP826615片简介 Falcon Image Technologies, Co., Ltd. Rev. 1.0 April 29, 2015弟 Falcon Image WIFI技术及ESP8266 芯片简介 2 Version History Version Date Author Comment 1.0 April 24, 2015 Shuaixing Peng The theoretical introduction of WIFI and ESP8266 弟 Falcon Image WIFI

2、技术及ESP8266 芯片简介 3 1.WIFI 技术简介 1.1 wifi1.1 wifi 发展及历史 为了实现工业、家庭和楼宇的自动化控制，将人类从有线的环境中解放出来， 以取代线缆为目标，用丁无线个人区域网(WPANWireless Personal Area Network 范围的短距离无线通信技术标准得到了迅速的发展，典型技术标准有蓝牙 (Bluetooth)、ZigBee无线 USBWirelessUSB、无线局域网 Wi-Fi(IEEE 802.11b/g 等。在人们享受方便快捷的时候，这些技术的电磁兼容问题日益凸现。 由丁这些 技术均选择了 2.4GHz (2.4 2.483G

3、HZ ISM频段，再加上无绳电话和微波炉等 干扰源，就使得该频段日益拥挤，各种信号带宽见图 WLAN是英文 WirelessLAN的缩写，就是无线局域网的意思。无线以太网技术是 一种基丁无线传输的局域网技术，与有线网络技术相比，具有灵活、建网迅速、 个人化等特点。将这一技术应用丁电信网的接入网领域， 能够方便、灵活地为用 户提供网络接入，适合丁用户流动性较大、有数据业务需求的公共场所、高端的 企业及家庭用户、需要临时建网的场合以及难以采用有线接入方式的环境等 作为全球公认的局域网权威，IEEE802工作组建立的标准在过去二十年内在局域 网领域独领风骚。这些协议包括了 802.3Ethernet

4、协议、802.5TokenRing协议、 802.3z100BASET快速以太网协议。在 1997年，经过了 7年的工作以后，IEEE 发布了 802.11协议，这也是在无线局域网领域内的第一个国际上被认可的协议。 在1999年9月,他们乂提出了 802.11bHighRate协议，用来对802.11协议进行 补充,802.11b 在 802.11 的 1Mbps 和 2Mbps 速率下乂增加了 5.5Mbps 和 11Mbps 两个新的网络吞吐速率。利用 802.11b,移动用户能够获得同Ethernet 样的性 能、网络吞吐率、可用性。这个基丁标准的技术使得管理员可以根据环境选择合 适的局

5、域网技术来构造自己的网络，满足他们的商业用户和其他用户的需求。 802.11协议主要工作在ISO协议的最低两层上，并在物理层上进行了一些改动， 加入了高速数字传输的特性和连接的稳定性。 1.21.2 802.11802.11 无线网络的物理组件 802.11无线网络包含四种主要物理组件，如下所示 1. 工作站(Station)弟 Falcon Image WIFI技术及ESP8266 芯片简介 4 构建网络的主要目的是为了在工作站问传送数据。所谓工作站，是指配备无线网 络接口的计算设备，即支持802.11的终端设备。如安装了无线网卡的 PC,支持 WLAN勺手机等。 2. 接入点(Access

6、 Point) 802.11网络所使用的帧必须经过转换，方能被传递至其他不同类型的网络。具 备无线至有线的桥接功能的设备称为接入点， 接入点的功能不仅丁此，但桥接最 为重要。为STA提供基丁 802.11的接入服务，同时将802.11mac帧格式转换为 以太网帧，相当丁有限设备和无线设备的桥接器。 3. 无线媒介(Wireless Medium) 802.11标准以无线媒介在工作站之间传递帧。 其定义的物理层不只一种，802.11 最初标准化了两种射频物理层(2.4GHz和5GHz以及一种红外线物理层。 4. 分布式系统(Distribution System) 当几个接入点申联以覆盖较大区域

7、时，彼此之间必须相互通信以掌握移动式工作 站的行踪。 1.3 Wifi 的协议机构 2. ESP8266 的简介 Wifi协议内容网络结构相对 zigbee来说并不复杂，下面结合具体芯片来对 wifi 的组网模式及步骤进行解释： 2.12.1 硬件结构及功能 ESP8266尺寸为5x5 mm, ESP8266模组需要的外围器件有：10个电阻电容电感、 1个无源晶振、1个flasho工作温度范围：-40125 C。 ESP8266是一个完整且自成体系的 WiFi网络解决方案，能够独立运行， 也可 ApplicatioApplicatio 移动终端 固定终端 fl 弟 Falcon Image W

8、IFI技术及ESP8266 芯片简介 5 以作为slave搭载丁其他Host运行。 ESP8266在搭载应用并作为设备中唯一的应用处理器时，能够直接从外接闪存中 启动。内置的高速缓冲存储器有利丁提高系统性能，并减少内存需求。 另外一种情况是，无线上网接入承担 WiFi适配器的任务时，可以将其添加到任 何基丁微控制器的设计中，连接简单易行，只需通过 SPI/SDI。接口或中央处理 器AHB桥接口即可。 ESP8266强大的片上处理和存储能力，使其可通过GPIO 口集成传感器及其他应 用的特定设备，实现了最低前期的开发和运行中最少地占用系统资源。 2.2无线组网 ESP8266支持softAP模式

9、，station模式，softAP + station共存模式三种。利用 ESP8266可以实现十分灵活的组网方式和网络拓扑。（SoftAP:即无线接入点， 是一个无线网络的中心节点。通常使用的无线路由器就是一个无线接入点。 Station:即无线终端，是一个无线网络的终端端。） 2.2.12.2.1 ESP8266ESP8266 在 SoftAP SoftAP 模式 ESP8266作为softAP,手机、电脑、用户设备、其他 ESP8266 station接口等均 可以作为station连入ESP8266组建成一个局域网。 2.2.2 ESP82662.2.2 ESP8266 在 stati

10、on station 模式 ESP8266作为station,通过路由器（AP）连入internet，可向云端服务器上传、 下载数据。用户可随时使用移动终端 （手机、笔记本等） ，通过云端监控ESP8266 模块的状况，向ESP8266模块发送控制指令。弟 Falcon Image WIFI技术及ESP8266 芯片简介 6 2.3 ESP8266ESP8266 勺透传功能 透传，即透明传输功能。Host通过uart将数据发给ESP8266 ESP8266再通过 无线网络将数据传出去；ESP8266通过无线网络接收到的数据，同理通过uart传 到Host。ESP8266只负责将数据传到目标地址

11、，不对数据进行处理，发送方和 接收方的数据内容、长度完全一致，传输过程就好像透明一样。 2.4 UARTUART帧机制 ESP8266判断UAR舶来的数据时间间隔，若时间间隔大丁 20ms,则认为一帧结 束；否则，一直接收数据到上限值2KB,认为一帧结束。ESP826僚块判断UART 来的数据一帧结束后，通过 WIF接口将数据转发出去。 成帧时间间隔为20ms, 一帧上限值为2KB= 固件升级 2.5 ESP8266勺烧写方式 ESP8266除了传统的申口烧录方式，还支持云端升级的方式来更新固件。 只需将 新版固件上路由 User Device 2.2.32.2.3 ESP8266ESP826

12、6 在 SoftAP + stationSoftAP + station 共存模式 ESP8266支持softAP+station共存的模式，用户设备、手机等可以作为station连 入ESP8266的softAP接口，同时，可以控制 ESP8266的station接口通过路 由器 （AP）连入internet 弟 Falcon Image WIFI技术及ESP8266 芯片简介 7 传至服务器，在ESP8266联网的情况下，服务器会推送更新消息到用 户，用户可自行选择是否升级。 2.6 ESP8266勺网络接口 ESP8266有两种组网接口，softAP接口和station接口，且两种接口可同时并存 使用。 用户按照实际需求应用： softAP 接口 Phone或PC作为station，连入 ESP8266的softAP接口，如需调试，可用PC 连接ESP8266的申口查看log信息。 station 接口 ESP8266作为statio