WINC1500 — Wi-Fi для IoT от Atmel
Компания Atmel представила новую микросхему Wi-Fi, WINC1500. Как и многие другие высокотехнологичные компании, Atmel боится пропустить большую волну под названием Internet of Things, на которой лучше прокатиться верхом, чем быть застигнутым врасплох и пришлепнутым ею сверху.
WINC1500 — одно из решений, ориентированных на IoT и призванных помочь подключить к Паутине всё что угодно. Вообще, Atmel анонсировал несколько Wi-Fi и Wi-Fi/Bluetooth-решений, но WINC1500 пока (на начало 2015 г.) единственная микросхема, которая реально поставляется.
Микросхема подключается по интерфейсу SPI к микроконтроллеру и управляется при помощи API-функций. Точнее, возможны и другие варианты подключения (UART, I2C), но вариант со SPI считается основным.
Основные характеристики:
| Название | Значение |
|---|---|
| Тип корпуса, размеры, мм | QFN, 5×5 |
| Количество выводов | 40 |
| Напряжение питания, В | VBAT: 3,0…4,2 VDDIO: 2,7…3,6 |
| Режимы работы | Station, Soft AP, P2P |
| Режимы безопасности | WEP, WPA, WPA2, WPS |
| Внешние интерфейсы | I²C, SPI, UART, SDIO,GPIO, Wi-Fi/Bluetooth Coexistence |
| Чувствительность, дБм | 802.11b: до -98 802.11g: до -90 802.11n: до -89 |
| Выходная мощность, дБм | 802.11b: 19±1 802.11g: 15,5±1 802.11n: 13±1 |
| Поддерживаемые протоколы | TCP, UDP, DHCP, ARP, HTTP, SSL, DNS |
| Температурный диапазон, ºC | -30…+85 |
Демонстрационные проекты (более трёх десятков: точка доступа/станция, прием/передача TCP/UDP, чат MQTT, мост WiFi-to-Serial, считывание RSSI, отправка e-mail, скачивание HTTP, сниффер и др.) для контроллера SAMD21 можно скачать на Atmel Gallery в виде расширения для Atmel Studio.
Интересные документы можно найти на wless.ru (справа).
Средние измеренные Атмелом скорости приема/передачи:
| Микроконтроллер, тактовая частота | SPI CLK, МГц | Прием/передача | Скорость передачи по TCP, Мбит/с | Скорость передачи по UDP, Мбит/с |
|---|---|---|---|---|
| SAM4S, 120 МГц | 60 | Прием | 6,7 | 9,4 |
| SAM4S, 120 МГц | 60 | Передача | 2,8 | 12,7 |
| SAM4S, 48 МГц | 12 | Прием | 2,8 | 5,4 |
| SAM4S, 48 МГц | 12 | Передача | 3,0 | 8,2 |
| SAMG53, 48 МГц | 48 | Прием | 5,5 | 6,8 |
| SAMG53, 48 МГц | 48 | Передача | 2,9 | 13,2 |
| SAMG53, 48 МГц | 12 | Прием | 2,8 | 5,1 |
| SAMG53, 48 МГц | 12 | Передача | 2,3 | 8,1 |
| SAMD21, 48 МГц | 12 | Прием | 1,2 | 2,1 |
| SAMD21, 48 МГц | 12 | Передача | 1,4 | 2,1 |
Интересно, что в мануале на микросхему указана максимальная тактовая частота SPI 45 МГц, а сам же Atmel тестирует её на SPI 60 МГц)
При работе в режиме станции можно включить режим энергосбережения с длинным названием Automatic Deep Power Save mode. При этом WINC1500 автоматически распознает интервал между маяками (beacons), которые излучает точка доступа, и «засыпает» в интервалах между ними. Перед излучением маяка микросхема просыпается и принимает сообщения, если таковые имеются. Другими словами, такой режим энергосбережения является «прозрачным» для точки доступа и удаленных устройств, ибо не влияет на процессы приема/передачи данных.
Новая микросхема Wi-Fi Atmel WINC1500 для Интернета вещей
Одним из приоритетных направлений деятельности компании Atmel на ближайшие годы являются разработка и производство микросхем для Интернета вещей — глобальной сети взаимосвязанных физических объектов, способной изменить существующую структуру экономических и общественных отношений. В статье рассказывается об одной из таких ИМС — микросхеме Wi-Fi ATWINC1500, набирающей популярность среди разработчиков благодаря своей компактности, надежности и низкой стоимости.
Рис. 1. Микросхема Wi-Fi ATWINC1500
Atmel WINC1500 (рис. 1) — Wi-Fi-микросхема стандарта IEEE 802.11 b/g/n оптимизированная для использования в устройствах с автономным питанием. Она содержит встроенный усилитель мощности и малошумящий усилитель, для ее работы требуется лишь небольшое число внешних компонентов.
Микросхема, включающая встроенный стек TCP/IP, управляется внешним микроконтроллером по интерфейсу SPI или UART. Для разработчиков доступен соответствующий бесплатный API. Особенности программирования микросхемы рассмотрены в [2], особенности портирования ПО в [3]. Дополнительную документацию и примеры можно получить у официального дистрибьютора Atmel в России — компании «ЭФО».
На основе микросхемы Atmel WINC1500 производитель также выпускает модуль ATWINC1500-MR210PA с интегрированной PCB-антенной (рис. 2).
Рис. 2. Wi-Fi-модуль ATWINC1500-MR210PA
Основные характеристики микросхемы и модуля представлены в таблице.
Таблица 1. Основные характеристики микросхемы ATWINC1500 и модуля ATWINC1500-MR210PA
I²C, SPI, UART, SDIO, GPIO, Wi-Fi/Bluetooth Coexistence
Поддерживаемые протоколы TCP/IP
TCP, UDP, DHCP, ARP, HTTP, SSL, DNS
Рис. 3. Отладочный комплект ATWINC1500-XSTK содержит основную плату SAMD21 Xplained Pro и платы расширения WINC1500 и IO1 (с датчиками и SD-картой)
В настоящее время разработчикам предлагается отладочный комплект ATWINC1500-XSTK на базе микроконтроллера Atmel SAMD21 (рис. 3) и более трех десятков программных примеров (проектов), поясняющих работу с API-модуля. Программные примеры доступны также и для некоторых других микроконтроллеров Atmel. Демонстрационные проекты для SAMD21 можно скачать по ссылке [5] в виде расширения для Atmel Studio. Оно включает в себя примеры работы микросхемы в режимах точки доступа и клиента (станции), скачивания файла по протоколу HTTP, передачи и приема данных по протоколам TCP и UDP, считывания текущего значения RSSI, чата MQTT, моста Wi-Fi-to-Serial, отправки e-mail, использования режимов энергосбережения и некоторые другие.
В API используется привычная программистам концепция сокетов BSD. События сокета включают в себя:
- SOCKET_MSG_BIND — связывание сокета;
- SOCKET_MSG_LISTEN — ожидание сокетом сервера подключения клиентов;
- SOCKET_MSG_ACCEPT — подключение клиента к серверу;
- SOCKET_MSG_CONNECT — подключение к TCP-серверу;
- SOCKET_MSG_RECV — сообщение TCP принято;
- SOCKET_MSG_SEND — сообщение TCP отправлено;
- SOCKET_MSG_SENDTO — сообщение UDP отправлено;
- SOCKET_MSG_RECVFROM — сообщение UDP принято;
- SOCKET_MSG_DNS_RESOLVE — обработанзапрос
Измеренные производителем скорости приема и передачи микросхемы ATWINC1500 при использовании его с микроконтроллерами SAMD21, SAM4S и SAMG53 представлены в табл. 2.
Режимы пониженного энергопотребления
Одна из особенностей микросхемы ATWINC1500 — наличие двух режимов пониженного энергопотребления: Automatic Deep Power Save и Manual Power Save. Включение нужного режима осуществляется с помощью функции m2m_wifi_set_sleep_mode().
Режим Automatic Deep Power Save
В этом режиме микросхема WINC1500, работающая как клиент (станция), автоматически распознает интервал между маячками (beacons), излучаемыми точкой доступа, и «засыпает» в интервалах между ними. Перед излучением маячка микросхема просыпается и принимает сообщения, передаваемые точкой доступа. Благодаря такому алгоритму работы этот режим является «прозрачным» для точки доступа и удаленных устройств, так как не влияет на процессы приема и передачи данных.
Ток потребления в промежутках между маячками составляет 0,84 мА при напряжениях питания VBAT и VDDIO, равных 3,3 В. Средний ток потребления в этом режиме зависит от настроек точки доступа и интенсивности приема/передачи данных.
Включение режима Automatic Deep Power Save осуществляется посредством выражения:
Осциллограмма тока потребления микросхемы в режиме Automatic Power Save представлена на рис. 4.
Рис. 4. Осциллограмма тока потребления WINC1500 в режиме Automatic Deep Power Save
Режим Manual Power Save
В режиме энергосбережения модуля — Manual Power Save — управляющий микроконтроллер сам определяет периодичность, с которой модуль будет засыпать и просыпаться, при этом автоматического «отслеживания» маячков не происходит. Разработчик должен предусмотреть ситуации, когда возможно отключение от точки доступа или обрыв TCP-соединения. Ток потребления в данном режиме составляет приблизительно 0,84 мА.
Включение режима Manual Power Save осуществляется с помощью выражения:
Переход в режим сна обеспечивает функция
Возврат из режима энергосбережения может осуществляться как при вызове какой-либо Wi-Fi-функции, так и с помощью GPIO.
Заключение
Поскольку сегодня основной технологией беспроводного подключения устройств к Всемирной сети является Wi-Fi, производители компонентов для Интернета вещей уделяют особое внимание разработке недорогих Wi-Fi-микросхем, а также модулей на их основе. Компания Atmel, один из мировых лидеров в производстве электронных компонентов, предлагает решения, позволяющие быстро и эффективно интегрировать функцию Wi-Fi в любое электронное устройство. Одним из наиболее интересных предложений производителя является микросхема ATWINC1500. Кроме того, в ближайшее время Atmel планирует существенно расширить линейку продуктов Wi-Fi, в том числе выпуском комбинированных микросхем Wi-Fi/Bluetooth и модулей, содержащих одновременно микросхему Wi-Fi и микроконтроллер.
- Atmel_42353-SmartConnect-WINC1500_datasheet.pdf
- ATWINC1500A Programming Guide
- WINC1500 SPI Porting Guide
- Atmel_WINC1500_Training_Manual.pdf
- https://gallery.atmel.com
- wless.ru
Broadcom BCM4389 — первая в мире микросхема для мобильных устройств, поддерживающая Wi-Fi 6E
Компания Broadcom представила микросхему BCM4389. Новинка предназначена для мобильных устройств. В ней интегрированы блоки, необходимые для поддержки Wi-Fi 6E и Bluetooth 5.
Напомним, обозначение Wi-Fi 6E было принято организацией Wi-Fi Alliance, чтобы отличать устройства Wi-Fi 6, способные работать на частоте 6 ГГц. Использование каналов шириной 160 МГц позволяет таким устройствам вдвое превосходить по скорости устройства, поддерживающие Wi-Fi 5. В случае BCM4389 реальная скорость превышает 2 Гбит/с. К тому же обеспечивается значительный выигрыш в энергетической эффективности (до пяти раз), что особенно ценно в случае смартфонов и других устройств с питанием от аккумулятора.
Еще одним новшеством в BCM4389 является использование архитектуры MIMO для Bluetooth, чем обеспечивается высокая устойчивость подключения. Производитель отмечает также, что в дополнение к основным радиочастотным блокам Wi-Fi и Bluetooth, в BCM4389 интегрирован третий, независимый, с ультранизким энергопотреблением. Он позволяет оптимизировать работу Wi-Fi и Bluetooth. В частности, обеспечивает постоянное обнаружение Bluetooth для более быстрого сопряжения и уменьшения помех, быстрое сканирование сетей Wi-Fi, повышение точности определения местоположения, снижение энергопотребления.
Конечно, достоинства BCM4389 раскроются в полной экосистеме Wi-Fi 6E, включая маршрутизаторы, шлюзы, точки доступа и гарнитуры. Ожидается, что широкий спектр устройств с поддержкой 6 ГГц будет доступен уже в этом году.