Новая микросхема Wi-Fi Atmel WINC1500 для Интернета вещей

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.

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:

m2m_wifi_set_sleep_mode(M2M_PS_DEEP_AUTOMATIC, 1);

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:

m2m_wifi_set_sleep_mode(M2M_PS_MANUAL, 1);

Переход в режим сна обеспечивает функция

m2m_wifi_request_sleep();

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.