wifi模块开发-芯片选型对比

Wifi模块开发调研本文对几款主流的wifi芯片进行对比，包括TI公司的cc3200，乐鑫的esp8266，联发科的mt7681。通过了解它们的特点和开发环境等方面的需求，选取适用于自己使用的芯片来进行物联网wifi模块的开发。1CC32001.1芯片简介CC3200是TI无线连接SimpleLinkWi-Fi和物联网（IoT）解决方案最新推出的一款Wi-FiMCU，是业界第一个具有内置Wi-Fi的MCU，是针对物联网应用、集成高性能ARMCortex-M4的无线MCU。客户能够使用单个集成电路开发整个应用，借助片上Wi-Fi、互联网和强大的安全协议，无需Wi-Fi经验即可实现快速的开发。CC3200是一个完整平台解决方案，其中包括软件、示例应用、工具、用户和编程指南、参考设计以及TIE2E支持社区。CC3200采用易于布局的四方扁平无引线（QFN）封装。有人科技的USR-C322模块采用的是TI的CC3200方案，基于ARMCortex-M4内核，运行频率高达80MHz；超低功耗：低功耗，在网待机低至3.5mA，深度休眠最低25uA；Simplelink功能：实现一键联入Wi-Fi网络；另外支持自定义网页、websocket、httpdclient等功能。1.2特点Wi-Fi网络处理器（CC3200）包含一个Wi-Fi片上互联网和一个可完全免除应用MCU处理负担的专用ARMMCU。Wi-Fi片上互联网包含802.11b/g/n射频、基带和具有强大加密引擎的MAC，可以实现支持256位加密的快速安全的互联网连接。Wi-Fi片上互联网还包括嵌入式TCP/IP和TLS/SSL协议栈、HTTP服务器和多种互联网协议。CC3200支持站点、接入点和Wi-Fi直连3种模式，支持WPA2个人和企业安全性以及WPS2。1.3开发支持官方提供的SDK包含用于CC3200可编程MCU的驱动程序、40个以上的示例应用以及使用该解决方案所需的文档。它还包含闪存编程器，这是一款命令行工具，用于闪存软件并配置网络和软件参数（SSID、接入点通道、网络配置文件等）、系统文件和用户文件（证书、网页等）。SDK中所有的应用例程均支持CCS开发环境、并且都是不带操作系统的。当然，也有一些例程基于实时操作系统FreeRTOS和TIRTOS，也有一部分支持IAR、GCC开发环境。因此，此款芯片可以在TI的CCS集成开发环境下开发，可以不涉及操作系统，使开发更简单。2ESP82662.1芯片简介从图中可以看出,芯片内部集成CPU，是32位的处理器，既作为wifi协议处理器，也作为应用处理器，主频支持80MHz和160MHz两种频率，开发者可以编写应用程序下载到芯片，处理器可以运行开发者编写的应用程序，应用程序是使用官方提供的ESPFLASHDOWNLOADTOOL工具通过UART0烧写到芯片外接的SPIFlash；有一块SRAM，除开运行自带的程序剩余了50k给开发者；带有SDIO接口、SPI接口、GPIO接口、I2C接口，GPIO口有PWM的复用功能，实际还有两个UART口，结构图中没有给出，UART0支持流控，UART1只有TX功能；芯片内部没有集成Flash，需要外接SPIFlash，当前支持512KB，1024KB，2048KB，4096KB四种大小。2.2SmartConfig功能手机上运行ESP-TOUCH软件可以配置ESP8266连接到手机当前连接的路由器，过程是手机先给路由器发送信息包，然后路由器广播这些信息包，ESP8266再从这些信息包提取路由器SSID和Password，从启动配置到ESP8266连接到路由器所花时间在10S以下。2.3开发环境乐鑫官方暂时没有像Keil、IAR一样的集成开发环境，不像开发STM32之类的单片机，可以在线调试，它的开发方式和在Linux系统上开发应用程序相似，官方提供了SDK，开发者使用文档编辑器编写程序，如sourceinsight，程序编写好后和SDK一起使用官方提供的编译器编译，编译通过后会生成bin文件，使用官方提供的Flash烧写工具将bin烧写到芯片外接的Flash，芯片启动后则会运行应用程序。官方提供的编译器需要在Linux系统下运行，如果是Windows系统，需要安装虚拟机，官方提供的方式是在Windows下安装OracleVMVirtualBox，是免费的虚拟机软件，无需破解。2.4程序开发官方提供了底层SDK，无需开发者操作寄存器，所有的功能都有相关的函数，官方提供了两个版本的SDK，一是非操作系统的ESP8266NONOSSDK，二是基于FreeRTOS操作系统的ESP8266RTOSSDK；ESP8266NONOSSDK是官方最先推出的，功能比较全，由于SDK中需要运行自带的应用程序，开发者编写的程序需要通过设置事件触发，不能掌握程序的主动权，而ESP8266RTOSSDK是官方后期推出的，功能上会比ESP8266NONOSSDK少一些，SDK中自带的应用程序以任务的形式在运行，与SDK的关联较少，编程较为方便。3MT76813.1芯片介绍MT7681是2014年6月3日联发科技发布的专为智能家庭(SmartHome)应用而设计的系统单芯片（SoC）解决方案。MT7681主要针对如灯泡、门锁、插座等小型设备，支持802.11n，可轻松为嵌入式设备设计网络服务，整合电源管理单元、低杂讯放大器、射频切换器，所有功能都整合在40针脚的5*5毫米的封装中。其特点是：-支持Linux平台，完整的协议栈(protocolstack)有助于快速开发应用程序。-目前功耗最低的Linux平台Wi-FiSoC，功耗仅为之前产品的60%。-支持联发科技的SmartConnection智能手机应用程序。3.2SmartConnection联发科技的智能手机应用程序SmartConnection是一款卓越的解决方案，从照明灯具、智能电视、智能门锁到其他家电，各种不同的智能家庭设备都可通过Wi-Fi网络在单一接口上实现互相连接。此应用程序支持Android、iOS、Windows及Linux等平台，也支持搭载非联发科技SoC的智能手机。3.3开发环境MT7681的开发，属于嵌入式linux的开发，需要使用linux系统，比如Ubuntu/Fedora，搭建交叉编译环境，可以在windows系统下面安装虚拟机，通过在虚拟机上运行linux系统来实现。4对比与总结参数\芯片乐鑫ESP8266TICC3200联发科MT7681频段2.4G2.4G2.4GCPUTensilicaL106（80M）ARMCortex-M4(80M)32-bitRISCMCU系统FreeRTOSFreeRTOSwindows(需安装Cygwin交互式编译器)和LinuxSDK是否开源是是是内存50KB64KB64KBFLASHEXTFLASHEXTFLASHEXTFLASH工作电压范围3.0-3.6V2.1-3.6V2.97-3.63V工作温度-40~125℃-40~85℃-10~70℃功耗(54MHz)TX:140mARX:56mATX:229mARX:59mATX:210mARX:59mA封装QFN32引脚5x5mmQFN64引脚9x9mmQFN40引脚5x5mm参考价格8元28元16元（1）价格方面，esp8266比较有优势，而cc3200价格比较贵，比esp8266贵了不止3倍，mt7681价格处于中间。（2）性能方面，esp8266性能比较弱，跑不了太复杂运用，mt7681自身有个mcu跑的协议栈，cc3200相对强一点，有专门mcu给用户使用。（3）开发难度，esp8266屏蔽了部分源代码，提供API，相对开发容易，但是没有提供sock接口；mt7681也屏蔽了部分源码，就是没有mcu的问题，做简单控制可以；而cc3200，好多TI已经提供运用代码，可以很好的学习实例，适合想深入玩wifi的，兼容linux的sock，这点做的很好。总结，根据目前的需求，需要做产品级别的模块，考虑性能和开发难度，可以选用mt7681，价格适中，性能够用，可以跑linux系统，目前wifi模块的的应用主要是数据透传，完全可以满足需求。作者：浪迹天涯时间：2017年3月15日