连接到物联网 (IoT) 的设备数量每年呈指数级增长。推动这一增长的因素有多种，包括 Wi-Fi 在消费者家庭和工作场所的普及、Wi-Fi 连接价格的下降以及消费者期望更多的设备可以使用移动或桌面应用程序进行控制。
物联网采用的基础是连接性，特别是 Wi-Fi 模块。因此，在开发自己的 IoT 项目时，确定最适合您的 IoT Wi-Fi 模块至关重要。让我们讨论一下您在做出选择时需要考虑的事项。
什么是物联网WiFi模块？
用于物联网的 Wi-Fi 模块主要有两类：
- 一种“单一”模型，其中 MCU 在一个集成芯片上运行 Wi-Fi 系统和主机处理器
- “主机处理器 + Wi-Fi 模块”模型，其中模块包含 Wi-Fi 堆栈，单独的处理器运行主机应用程序
下一节提供了有关这两个类别的更多详细信息。这里我们主要关注第二类，因为这是商业物联网项目更常用的架构。此类Wi-Fi模块包含两个主要硬件部分：
- Wi-Fi 片上系统 (SoC)
- 外部主机处理器
Wi-Fi SoC 子系统包括集成无线电天线或用于外部天线的射频 (RF) 连接器、802.11 功能以及具有安全加密功能的访问控制功能。主机处理器包含 ROM、RAM 以及内部或外部闪存。
此类模块的电源管理子系统支持低功耗模式，并且还支持多种电源。模块通常带有一些输入和输出 (I/O)，例如定时器、通信接口等，以支持广泛的应用。然而，这些模块通常没有像真正的嵌入式 MCU 那样多的 I/O，而真正的嵌入式 MCU 是专门为设备的主主机微控制器而设计的。因此，模块最适合简单、高度特定的用例，除非开发人员选择将模块与专用 I/O 芯片结合起来。然而，这会增加成本，使得带有 I/O 芯片的模块几乎与常规 MCU 一样昂贵。
在软件方面，物联网 Wi-Fi 模块通常包含设备驱动程序（特定于设备硬件的专用软件）、802.11 加密层以及管理和监控实用程序。
使用物联网WiFi模块有哪些优势？
使用物联网 Wi-Fi 模块极大地简化了将物联网设备连接到互联网的过程，因为您可以使用已经设计和测试的现有非互联网 Wi-Fi 设计，只需在其上放置一个 Wi-Fi 模块即可。虽然可以拥有未预先安装到模块上的 Wi-Fi 芯片并将该芯片安装到您的设备上，但您必须构建自己的自定义实现，这意味着需要大量的额外时间和精力。
除此之外，互联网协议涉及对分配给设备的主要任务的大量中断，因为互联网信息包通常以相当混乱的方式传输。有一个模块来处理这个问题，而不必多次中断核心系统，使得与互联网相关的进程变得不那么麻烦并且更容易调试。
使用 Wi-Fi 模块还有一个安全优势。由于主机系统和Wi-Fi模块之间的连接通常是通过通用异步接收器-发送器（UART）等简单技术进行的，因此该模块可以限制来自互联网侧的攻击。换句话说，如果有人在 Wi-FiI 模块上发现安全漏洞，他们可能能够闯入该模块，但主机系统可以应用规则来处理或允许来自该模块的命令。当然，确保基本的 UART 命令协议没有缺陷或容易受到攻击也比确保完整的 Wi-Fi 和互联网堆栈要容易得多，后者需要很多很多行代码，因此破解以这种方式应该很容易使几乎不可能。
此外，大多数模块都经过相关监管机构的校准、测试和认证，例如美国联邦通信委员会（FCC）。在欧盟，模块必须遵守该地区的电磁兼容性 (EMC) 指令。因此，可以提供即插即用选项的模块可以减少定制硬件开发的需求，从而实现更快的上市设计。
选择 IoT Wi-Fi 模块时需要考虑什么
制造商通常按各种参数列出模块，包括它们运行的射频、数据速率（例如每秒字节数）、范围和认证。因此，根据满足您的特定 IoT 需求的参数来过滤 Wi-Fi 模块搜索非常重要。
以下是您需要考虑的一些最重要的参数
(1) 物联网架构：
您必须做出的一个重要决定是模块应该是“单个”模块还是“主机处理器+ Wi-Fi 模块”模块。
在“单一”模块中，物联网 MCU在一个芯片中运行 Wi-Fi 连接和主机计算。这种配置非常适合以小物理布局尺寸为主要优先考虑的嵌入式设备，因为它消除了多个外部组件，这些组件现在全部集成到一个小型设备上。这有助于最大限度地减少材料清单和物理电路板空间，以适应尺寸受限和成本优化的物联网应用。ESP32 、CC3200 和 SAMW25等一些 Wi-Fi 模块非常适合此类 IoT 架构。远程监控、智能安全系统、资产跟踪和可穿戴设备是基于此架构构建的一些常见物联网应用。
在“主机处理器 + Wi-Fi 模块”模型中，该模块包含用于 Wi-Fi 连接的硬件，并由一个单独的处理器运行主机应用程序。该架构可将 MCU 上的 Wi-Fi 功耗降至最低，并简化代码开发工作，因为开发人员可以依赖预封装的 Wi-Fi 堆栈。ESP8266 、CC3100等Wi-Fi模块适合这种物联网架构。家庭自动化、智能家电和智能电表等物联网应用是使用此类架构的一些示例。
(2) Wi-Fi 协议支持：
IEEE 802.11 代表了全世界最常用的无线 LAN 标准系列。如今，802.11 系列中有许多标准在使用，每个标准都有不同的规范。选择这些协议时需要考虑三个关键因素：数据速率、范围和功率要求。802.11n、802.11ac 和 802.11ah 等协议的优点是为物联网多媒体应用提供更快的数据速率。另外，802.11b/g 等协议具有降低功耗要求的优势。因此，最适合您的 IoT Wi-FI 模块取决于您的 IoT 项目的需求和用途。
(3) 工作频率：
IEEE 802.11 标准在不同的指定频率范围内运行，并分为多个通道。各国都有自己的规则和法规来确定这些频段内可以使用的用途、频道和最大功率水平。如今，许多 Wi-Fi 模块（例如 CC3235MOD、RS9113-N00-D0C-X68 等）都支持 5GHz 和 2.4GHz 两种不同的频率，从而为物联网设备提供了更大的工作频率灵活性，并提高了设备之间的互操作性和兼容性。各种物联网设备和系统。
(4) 安全 Wi-Fi 支持：
如今，互联网数据传输的安全性是一个重大挑战。因此，在允许物联网设备使用 Wi-Fi 连接到网络之前，确保 Wi-Fi 模块支持所需的安全标准非常重要。所有最好的 IoT Wi-Fi 模块都至少支持各种 Wi-Fi 安全标准之一，例如 Wi-Fi 保护访问、Wi-Fi 保护设置等。每个安全标准都有其优点和缺点，因此选择最适合您的安全需求的模块非常重要。
(5) 硬件接口：
通常，Wi-Fi 模块捆绑有许多不同的连接和接口选项，以满足不同的需求。USB、SPI 或 SDIO 接口是支持高数据吞吐量应用的首选。否则，典型的接口是通过 UART、I2C、I2S 或类似选项。
(6) 认证：
不同的国家/地区都有自己的监管认证，物联网设备要进入这些市场，就需要遵守这些法规。因此，对于商业应用，选择具有FCC或类似组织合规认证的Wi-Fi模块至关重要。
流行的物联网 Wi-Fi 模块
市场上有许多来自不同制造商的 Wi-Fi IoT 模块。每个模块都有不同的规格，因此在做出决定之前先了解每个模块的功能非常重要。
为了帮助您选择最适合 IoT 的 Wi-Fi 模块，我们在此列出了来自三个最大制造商的热门模块：Espressif、Texas Instruments和Microchip。
(1) 乐鑫 ESP32
ESP32是乐鑫强大的模块系列，集成了 Wi-Fi、蓝牙和低功耗蓝牙 (BLE)，可支持广泛的 IoT 和 AIoT（人工智能 + IoT）应用。
这些模块配备 802.11 b/g/n（802.11n 高达 150 Mbps）2.4 GHz Wi-Fi 协议、蓝牙 V4.2 BR/EDR 和 BLE 规范协议。它们具有广泛的功能和选项，例如 UART、SPI、SDIO、I2C、I2S、IR、脉冲计数器、触摸传感器等。它们分为三个不同的类别：
- ESP32-WROOM 系列：双核处理，尺寸 18 × 25.5 × 3.1 mm，最高时钟频率 240 MHz，集成闪存高达 16MB，完美适配物联网应用
- ESP32-SOLO 系列：物联网应用的经济型选择，尺寸为 18 × 25.5 × 3.1 mm，使用 ESP32-S0WD RF SoC，最大时钟频率为 160 MHz，外加 4MB 集成闪存，
- ESP32-WROVER 系列：尺寸为 18 × 31.4 × 3.3 mm，基于 ESP32-D0WD SoC，时钟频率高达 240 MHz，集成闪存容量高达 16MB，提供良好的双核性能，适合 AIoT 和需要的应用更高的计算能力
(2) 德州仪器 (TI) 的 CC3200
CC3200是德州仪器 (TI) 的物联网 Wi-Fi 模块。它具有 32 位 ARM Cortex-M4 无线 MCU。Wi-Fi 网络处理器子系统具有 Wi-Fi 片上互联网，工作频率为 2.4 GHz，具有 WPA2 网络安全性。
它还包括 802.11b/g/n 无线电、基带和强大的安全加密引擎。它具有多种外设，如UART、SPI、I2S、I2C、ADC等。CC3200 系列 Wi-Fi 模块包括带有外部闪存引导加载程序和驱动程序的 ROM，以及用于存储代码和数据的灵活嵌入式 RAM。CC3200 系列的变体也很受欢迎，包括 CC3200MOD、CC3220S、CC3220R、CC3220SF、CC3220MOD 和 CC3230S。
(3) Microchip 的 SAMW25
SAMW25是 Microchip 的 Wi-Fi IoT 模块。它使用 SAMD21 ARM Cortex-M0 plus MCU 来运行主机应用程序，并使用 SPI 驱动程序来连接板载 Wi-Fi SoC。Wi-Fi 子系统使用超低功耗 WINC1500，这是一款经过全面认证的 IEEE 802.11 b/g/n 物联网网络控制器，具有集成的 TCP/IP 和 Wi-Fi 堆栈。该模块还包括4MB内部闪存，支持OTA固件升级；SPI、UART、I2C作为主机接口；和许多其他外围设备。SAMW25 支持 Wi-Fi Direct、工作站模式和 TLS 等网络协议，而且该模块可以在大多数应用中完全无主机运行。
总结
物联网为世界各地的设备制造商提供了巨大的机遇。实际上，根据您的个人用例和 IoT 应用程序，您可能需要与我们在此推荐的三个选项完全不同的选项，但现在至少您对 IoT Wi-Fi 模块的不同功能和选项有了更多了解，因此您可以决定什么最适合您。
