Arduino通讯模块-wifi shield V2.2低功耗Wifi扩展板支持b/g/n

外观

概述

这款扩展板采用Wizfi210模块，可以利用动态电源管理达至低功耗(待机：34.0μA；接收：124mA；输出：126mA)。如果使用WizFi210来设计产品，其功耗也相对较低，而且可以设置待机模式。
基于WizFi210的WIFI无线模块提供TTL电平串口到IEEE802.11b/g/n无线通信的桥接。
IEEE802.11n是IEEE最新批准的无线传输标准协议，具备更高传输速度，更广网络覆盖，更强兼容性，更加安全的特点。
目前许多无线电子设备厂商已经在大量产品中应用这一标准。如果你想兼容更多最新设备，Wizfi210是一极佳的方案。通过Wizfi210，任何具有TTL串口的设备都可以很容易地建立起无线网络，实现远程管理和控制。
wizfi210内部集成多种通信协议及其加密算法。只需要简单的设置即可实现多种场合的应用。兼容Arduino 接口规格，方便应用到Arduino项目中。

性能描述

标准Arduino叠层设计，可轻松插接到标准Arduino、MEGA、Romeo等控制器上
嵌入式IEEE802.11b/g/n无线网络
支持访问接入点(AP)、客户端、网关以及串口到WLAN等模式
支持协议：UDP, TCP/IP (IPv4), DHCP, ARP, DNS, HTTP/HTTPS Client and Server(*)
支持WEP, WPA/WPA2–PSK, Enterprise, EAP-FAST, EAP-TLS, EAP-TTLS, PEAP 加密
支持UART, SPI(), I2C()接口
支持TTL串口到无线的应用
数据流传输速率:11、5.5、2Mpbs (802.11b)
工作电压：5V，功耗<200Ma
无线标准:IEEE802.11b/g/n
频率范围: 2.4 - 2.497 GHz
输出功率:8dBm ± 1dBm
数据速率:54Mbps-1Mbps
调制类型:DSSS, CCK
尺寸：长54× 宽49 × 高11mm
重量：约40g

引脚分配图

Led指示灯说明

Power: 电源信号指示
STW: 串口到wifi网络通道状态指示
SDR:

    闪烁（-1-）：串行数据收发（数据模式） 
    闪烁（-1-1-）：串行数据收发（命令模式）

ASSOC: wifi Shield V2模块连接到AP的状态指示

应用实例

在这个部分我们做个简单的应用，用Wifi模块来创建一个网络服务器，跟着一步步做吧！

STEP 1: 所需硬件

1xDFRduino UNO R3
1xWiFi shield
1xUSB数据线
1x路由器

STEP 2: 硬件连接

首先，给UNO下载一个简单的Led闪烁的代码（Arduino IDE--File--Examples--Basics--Blink），避免wifi和USB之间串口通信出现冲突。
把wifi扩展板插到UNO上，连接好天线。
将“USB/Arduino”开关拨到“USB“，用来电脑串口直接发送AT指令给Wifi模块。
设置“Run/Prog”开关拨在“Run”。
插上USB数据线，“POWER”灯将同时亮起。

STEP 3: 通过串口指令来配置Wifi模块

在这个部分，我们需要用串口监视器来完成配置。有很多好用的串口调试软件，比如putty，CoolTerm，当然也可以用Arduino IDE的自带的串口监视器。在这里，我们就选用Arduino IDE自带的串口监视器来完成wifi配置。首先，打开IDE,查看是否显示串口，打开串口监视器界面，设置波特率115200，选择“换行和回车模式”（Both NL&CR）。

设置完成后，在串口中输入“at”，测试wifi模块与USB串口是否建立连接，如果连接成功，会显示“[OK]”。之后再输入“at+ws”指令，浏览wifi搜索到的周围所有路由器，查看是否有搜索到你的路由器。下图就是搜索到的结果。

开始配置你的wifi模块，根据你的路由器的设置，按以下指令顺序输入进行配对。

当得到来自wifi模块的反馈是，说明连接建立成功，我们已经完成wifi模块设置，并且在本地网络创建了一个TCP服务器。此时，指示灯“STW”和“ASSOC”会同时亮起，说明已和路由器建立连接。

注意:
    SSID,密码取决于你的路由器的设置。所以，先检查你的路由器。否则，如果设置不匹配，wifi模块与路由器无法建立连接。
    “at+nset”是给wifi模块一个IP地址，IP地址由你给定，但必须确保这个IP地址不要和其他IP发生冲突。可以通过下面方法来查看你的IP地址。“运行”输入“cmd”，在跳出的窗口输入“ipconfig”，会显示“IPv4”、“子网掩码”、“默认网关”。

然后...我们就可以开始创建一个客户端，发送数据给我们wifi模块啦！

STEP 4: Wifi模块连接到TCP服务器

在这个部分，我选择putty作为一个TCP客户端，发送指令给WIFI模块。

在Host Name中输入，你前面给wifi配置的IP地址。在Port输入，在“at+nauto=1,1,.4000”设置地址4000。（可查询Wizi210/220用户手册，wifi模块做为服务端和客户端的配置有所不同，这里是做为服务器）。Connection type选择Raw。点击Open。
点击Open，会弹出一个黑色的对话框，你就可以通过putty模拟的TCP服务器给wifi模块发送指令了。同样putty也能接收到来自串口的字符串。

//以下翻译自WizFi210 User manual，原文可参考相关链接//

应用指导及使用指令说明

AP 搜寻

串口转WIFI的接口通过指定的SSID，BSSID或通道在指定的时间内命令无线通道搜寻WIFI无线AP和 ad hoc网络。
搜寻可以查找指定SSID、BSSID的网络，指定的无线通道的网络或是这些条件的组合网络。

网络连接管理

网络连接管理单元处理相关连接的事件，提供UDP、TCP连接端口（与我们熟知的BSD端口类似）。
每个端口既可以和服务器也可以和客户端的连接。每一个连接有一个唯一的、单一16进制值（0~15）作为CID。
可以在编译的时候允许有最大的连接数（达到16）。
注意:这个单一的十六进制数字的CID用于TCP、UDP、服务器和客户端的连接。

自动连接操作

自动连接成功可以在有效的通信范围内充当一个串口通信接口，在不需要命令或用户干涉的情况下进行连接管理，这相当于替换了电缆通信。
这种模式下，根据当前有效的参数值，基站自动建立无线网络连接，然后在主机和目标WizFi210之间透明地传输数据（数据模式）。没有状态信息发送到主机。
WizFi210的操作模式如下：
命令模式：在这种模式下，数据解析为WizFi210的控制命令。
数据模式：在这样模式下，串行数据传送到WiFi接口。
在数据模式，WizFi210的功能：
从串口接收字符并通过连接的端口发送数据。
从连接的端口接收数据然后通过串口发送数据。

1.串口主机可以发送退出命令来获得接口控制权，退出命令是“+++”序列，后面有一秒钟的间歇，在这一秒钟期间，串口不能收到其它字符。当WizFi210 收到这样的字符，WizFi210 将退出数据模式而进入到命令模式。
2.在需要时，主求机可以通过串口修改网络配置或其它参数。然而，WizFi210 不接收任何新的TCP/UDP、客户端/服务器或者数据请连接。
3.ATO命令（ASCII 字符‘O’，不是数字‘0’）用于从命令模式返回到数据模式。应用“AT+XETH=1”命令（允许硬件触发），通过GPIO29(GPIO10)端口，你可以在数据模式和命令模式之间切换，而不需要使用退出序列命令(“+++”)。但是要注意的是不同的固件版本GPIO端口也是不同的。但是当你使用 GPIO29(GPIO10) 来转换数据/命令模式时, 应该保证该转换以及缓冲处理过程前后300ms内无UART输入。
4.使用WizFi210 的D2（GPIO31）、D4（GPIO28），你可以查看WizFi210 是否跟AP 关联，以及串口转WIFI 网络通道是否正常。运行“AT+XDUM=1”命令（关闭UART消息），在数据模式下，所有UART 的信息将会被阻止。在这种情况下，你必须检查GPIO28 和GPIO31 确定关联断开还是网络连接关闭。
5.在数据模式，为了避免发送大量的数据包和小负载到网络，Nagle算法的等待时间可用于缓存将要发送的任何字符。等待时间是以10ms为单位进行设定的，该功能适合于UDP和TCP连接。

应答代码

WizFi210通过串口可能返回给主机的代码，具体描述如下:

返回代码可以了解WizFi210是否执行了AT命令。在ASCII字符串的前面和后面都有回车字符(Carriage Return)(\r, 0x0d) 和上面是换行字符(Line Feed) (\n, 0x0a) 下面是ASCII字符。如果用戶向WizFi210输入了“at”字符和换行字符(Line Feed )：

at +换行字符(Line Feed)(0x61 0x74 0x0d)

你能看到下面的数据：

at + 回车字符(Carriage Return)(0x61 0x74 0x0d) + \r\n[OK]\r\n (0x0d 0x0a 0x5b 0x4f 0x4b 0x5d 0x0d 0x0a)

V2 10.png
VV2 40.jpg

AT命令举例

下面描述了AT命令。在应用例子中，WizFi210建立了与AP的连接，重启后自动打开了串口转无线网的通道。

V2 12.png
V2 13.jpg

AT命令

这一部分提供了串口转无线网的命令列表和它们的作用。
参数都是ASCII码，比如：ATEn（n=1的时候）表示的是ASCII中的“A”、“T”、“E”、“1”。
如果哪些参数是可供选择的，必选参数需加<>，可选参数需加[ ].
如果一个参数是必选的，任何与之相关的子参数也是必选的；一个可选参数的子参数也是可选的。
参数需按照命令描述中的顺序给出。当一个可选参数没有被提供时，逗号也应该保留在命令中。每个命令需以“AT”开头；任何其他其实字符可能会导致返回一个错误。

命令应答：在大多数情况下，有效命令返回OK。无效的输入返回ERROR：INVALID INPUT.

一些命令或许在此版本不被支持。