wifi模块的数据传输应用与开发毕业设计要点.docx

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wifi模块的数据传输应用与开发毕业设计要点

摘要

随着互联网越来越快的发展，以及手机、笔记本电脑的普及，用户对能够随时随地上网的需求越来越迫切，WiFi通信技术在手机上网、电脑上网的应用越来越广泛，WiFi的发展与应用在实际生活中得到了越来越快的发展。

WiFi的全称是WirelessFidelity，又叫802.11b标准，是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准,是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，它可以帮助用户访问电子邮件、Web和流媒体。

其主要特性为：

速度快、可靠性高、通信距离远。

在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，在家庭上网、办公室上网和旅途上网方便快捷。

由于WiFi覆盖范围广、速度快、可靠性高、无需布线、健康安全及计费便宜等特点，已成为当今无线网络接入的主流标准，只要随身携带的电子设备集成了WiFi无线通信终端用户，就可以在WiFi覆盖区域内随时拨打或接听电话、快速浏览网页、下载或上传音视频文件、收发电子邮件，而无需担心花费太高和网速太慢等问题。

目前，我国许多的车站、机场、学校、办公密集区、繁华商场、图书馆、知名旅游景点都有WiFi信号的覆盖。

鉴于ARM微处理器的众多优点，随着国内外嵌入式应用领域的逐步发展，ARM微处理器必然会获得广泛的重视和应用[1]。

但是，由于ARM微处理器有多达十几种的内核结构，几十个芯片生产厂家，以及千变万化的内部功能配置组合，给开发人员在选择方案时带来一定的困难，所以，对ARM芯片做一些对比研究是十分必要的[2]。

基于WiFi的许多优点，我们对进行便携式电子产品开发的主流芯片ARM架构下WiFi无线技术的研究，我使用并编写串口调试工具，成功的利用WiFi实现了电脑与电脑之间的数据传输。

关键词：

WIFI；嵌入式系统；ARM微处理器；串口调试

ABSTRACT

WiththedevelopmentofInternet,moreandmorequickly,andthepopularizationofmobilephone,notebookcomputer,theusercanaccessondemandwheneverandwhereverpossiblethemoreurgent,theapplicationofWiFicommunicationtechnologyinmobilephone,computerInternetismoreandmorewidely,thedevelopmentandapplicationofWiFiisdevelopedmoreandmorerapidlyinreallife.

WiFiistheabbreviationofWirelessFidelity,alsocalled802.11b,isaIEEEdefinitionofawirelessnetworkcommunicationindustrystandards,isapersonalcomputer,handhelddevices（suchasPDA,mobilephone）,terminalinwirelessconnectionwitheachother,whichcanhelpuserstoaccesse-mail,Webandstreamingmedia.Itsmaincharacteristicsare:

speed,highreliability,longcommunicationdistance.Inanopenarea,communicationdistanceupto305meters,intheclosedarea,communicationdistanceof76metersto122meters,inthefamily,officeandtravelontheInternetconvenience.DuetothecharacteristicsofWiFicoveringawiderange,fastspeed,highreliability,nowiring,healthsecurityandbillingischeap,hasbecomethemainstreamstandardofwirelessinternetaccess,aslongastheelectronicequipmenttocarrytheintegratedWiFiwirelesscommunicationterminalusers,WiFicancovertheareaatanytimetomakeorreceiveacall,fastbrowsingwebpage,downloadoruploadaudioandvideofiles,e-mail,withouthavingtoworryaboutthecostsaretoohighandtooslowspeedetc..Atpresent,manyofChina'srailwaystation,airport,school,officearea,bustlingshoppingmalls,library,thewell-knowntouristattractionsaretheWiFisignalcoverage.

InviewofthemanyadvantagesofARMmicroprocessor,withthegradualdevelopmentoftheembeddedapplicationfield,theARMmicroprocessorwillreceivewidespreadattentionandapplication.However,duetotheARMmicroprocessorcorestructureuptoadozen,dozensofchipmanufacturers,aswellasthemyriadsofchangesoftheinternalfunctioncombination,developmentstaffbroughtcertaindifficulty,intheselectionofprogrammesso,ontheARMchipdosomecomparativestudyisverynecessaryInviewofthemanyadvantagesofARMmicroprocessor,withthegradualdevelopmentoftheembeddedapplicationfield,theARMmicroprocessorwillreceivewidespreadattentionandapplication.However,duetotheARMmicroprocessorcorestructureuptoadozen,dozensofchipmanufacturers,aswellasthemyriadsofchangesoftheinternalfunctioncombination,developmentstaffbroughtcertaindifficulty,intheselectionofprogrammesso,ontheARMchipdosomecomparativestudyisverynecessaryInviewofthemanyadvantagesofARMmicroprocessor,withthegradualdevelopmentoftheembeddedapplicationfield,theARMmicroprocessorwillreceivewidespreadattentionandapplication.However,duetotheARMmicroprocessorcorestructureuptoadozen,dozensofchipmanufacturers,aswellasthemyriadsofchangesoftheinternalfunctioncombination,developmentstaffbroughtcertaindifficulty,intheselectionofprogrammesso,ontheARMchipdosomecomparativestudyisverynecessary

MostoftheadvantagesofWiFiBasedonwirelesstechnologyresearch,wecarriedonportableelectronicproductdevelopmentmainstreamchipundertheframeworkofARMWiFi,Iuseandwritetheserialdebuggingtools,WiFisuccessfullyappliedtorealizethedatatransmissionbetweenthecomputerandthecomputer.MostoftheadvantagesofWiFiBasedonwirelesstechnologyresearch,wecarriedonportableelectronicproductdevelopmentmainstreamchipundertheframeworkofARMWiFi,Iuseandwritetheserialdebuggingtools,WiFisuccessfullyappliedtorealizethedatatransmissionbetweenthecomputerandthecomputer.

Keywords:

WIFI;embeddedsystem;ARM；Serialdebugging

引言

WiFi的全称是WirelessFidelity，又叫802.11b标准，是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准。

其主要特性为：

速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达305米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。

根据无线网卡使用的标准不同，WIFI的速度也有所不同。

其中IEEE802.11b最高为11Mbps（部分厂商在设备配套的情况下可以达到22Mbps），IEEE802.11a为54Mbps、IEEE802.11g也是54Mbps。

该技术使用的使2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。

随着技术的发展，各种传输方式不断的更新，WiFi所谓一种可移动的高速传输方式，受到了世界各国的广泛关注。

目前我们上网主要采用的是有线接入的方式，正因为这样的接入方式，导致了我们享受网络咨询的同时，受到了上网地点的限制，从而使网络咨询的快速传达大打折扣。

而WiFi技术，就解决了这一难题。

不仅如此，WiFi作为一种更加方便的接入方式，在同样身为无线接入方式的3G技术，WiMAX等技术中也有着自己的优势。

3G传输速率只有2M，而且还只限于话音跟数据业务，而WiMAX的构建更加的复杂，WiFi与之相比，有着更快的传输速率，更丰富的业务和更简单的构建方法，所以WiFi必将在未来很长一段时间内占据这无线接入方式的主流地位。

我国目前也在大力发展WiFi技术，无线网络覆盖的热点也越来越多，相信WiFi这个方便快捷的无线接入技术，必将有美好的前景。

在WiFi的诸多优势之下，其本身也得到了越来越快的发展与应用，强大的前景也是毋庸置疑的，作为系统发射和接收电磁波的重要前段器件——天线，其性能对整个系统的通信质量至关重要。

天线的小型化、多频带和多天线等技术成为研究的热点；与此同时，准确测了小天线也面临着很大的困难。

而一个好的WiFi天线也决定了WiFi的应用前景，因此，便宜高质量WIFI天线将会是无线网络用户喜爱的产品。

第一章WiFi技术及其特点

1.1WiFi的概述

WiFi技术由澳洲政府的研究机构CSIRO在90年代发明并于1996年在美国成功申请了无线网技术专利。

（USPatentNumber5,487,069）发明人是悉尼大学工程系毕业生DrJohnO'Sullivan领导的一群由悉尼大学工程系毕业生组成的研究小组。

WiFi被澳洲媒体誉为澳洲有史以来最重要的科技发明，其发明人JohnO'Sullivan被澳洲媒体称为”WiFi之父“并获得了澳洲的国家最高科学奖和全世界的众多赞誉,其中包括欧盟机构，欧洲专利局，EuropeanPatentOffice（EPO）颁发的EuropeanInventorAward2012，即2012年欧洲发明者大奖。

WiFi英文全称为wirelessfidelity,，实质上是一种商业认证，具有Wi－Fi认证的产品符合IEEE802.11a/b/g/n无线网络规范，它是当前应用最为广泛的WLAN标准，一般工作在2.4Ghz频段。

IEEE80211第一个版本发表于1997年，1999年加上了两个补充Ieee802.11a和Ieee802.11b。

目前最新的标准为2009年得到IEEE批准的Ieee802.11n。

在传输速率方面，802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提高到300Mbps甚至高达600Mbps，信号的覆盖范围也扩大到好几平方公里。

现在IEEE802.11这个标准已被统称作WiFi。

从应用层面来说，WiFi能够帮助用户访问电子邮箱、Web和流媒体，与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。

它为用户提供了访问互联网的无线途径。

同时，它也是一种在家里、办公室或在旅途中上网的快速、便捷途径。

WiFi上网可以简单的理解为无线上网，2010年不少智能手机与多数平板电脑都支持WiFi上网，是当今使用最广的一种无线网络传输技术。

实际上就是把有线网络信号转换成无线信号，使用无线路由器供支持其技术的相关电脑，手机，平板等接收。

WiFi信号也是由有线网提供的，比如家里的ADSL啊，小区宽带之类的，只要接一个无线路由器，就可以把有线信号转换成WiFi信号。

国外很多发达国家城市里到处覆盖着由政府或大公司提供的WiFi信号供居民使用，我国2010年该技术还没得到推广。

所以WiFi上网当前还是非常容易实现的，只要将我们家用传统的路由器换成无线路由器，简单设置下即可实现WiFi无线网络共享了，一般WiFi信号接收半径约95米，但会受墙壁等影响，实际距离会小一些，但办公室自不用说，就是在整栋大楼中也可使用，因为距离也不是很远了。

Wi-Fi产品的标准是遵循IEEE——美国电工电子技术协会所制定的802.11系列标准，它是美国电机电子工程师协会为解决无线网络设备互连，于1997年6月制定发布的无线局域网标准。

所以一般所谓的802.11X系列标准都属于Wi-Fi。

IEEE802.11主要用于解决办公室局域网和校园中用户与用户终端的无线连接，其业务主要局限于数据访问，速率最高只能达到2Mbps。

由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE又相继推出了802.11b，802.11a和802.11g3个新标准，下面分别进行简要的介绍。

IEEE802.11标准的制定推动了无线网络的发展，但由于传输速率只有1~2Mbps，该标准未能得到广泛的发展与应用。

1999年，IEEE通过了新的IEEE802.11a和IEEE802.11b标准。

IEEE802.11b定义了使用直接序列扩频调制技术，在2.4GHz频带实现速率为11Mbps的无线传输。

由于DSSS技术的实现比OFDM容易，IEEE802.11b标准的发展比IEEE802.11a快得多，在1999年年末首先出现了支持IEEE802.11b标准的产品，随后得到广泛商用，并通过互通性测试。

IEEE802.11b已成为当今WLAN的主流标准。

随着用户需求的增加，又诞生了IEEE802.11a标准，该标准工作在5GHz频段，最大速率可达54Mbps。

采用OFDM调制技术的IEEE802.11a标准与IEEE802.11b相比，具有两个明显的优点：

第一，提高了每个信道的最大传输速率（11~54Mbps）第二，增加了非重叠的信道数。

因此，采用IEEE802.11a标准的WLAN可以同时支持多个相互不干扰的高速WLAN用户。

不过这些优点是以兼容性和传输距离为代价。

IEEE802.11a和IEEE802.11b工作在不同的频段，俩个标准的产品不能兼容。

由于传输距离的减小，要覆盖相同的范围，就需要更多的IEEE802.11a接入点。

2002年年初，首次出现了支持IEEE802.11a标准的产品。

2001年1月，IEEE802.11g标准以草案的形式面世，在2003年5月以成为正式标准。

IEEE802.11g标准既能提供与IEEE802.11a相同的传输速率，又能与已有的IEEE802.11b设备后向兼容。

IEEE802.11g也工作在ISM2.4GHz频段，在速率不大于11Mbps时，仍采用DSSS调制技术；当传输速率高于11Mbps时，则采用传输效率更高的OFDM调制技术。

与IEEE802.11a相比，IEEE802.11g的优点是以性能的降低为代价的。

虽然OFDM调制技术能达到更高的速率，但2.4GHz频带的可用带宽是固定的，IEEE802.11g只能使用2.4Hz频段的3个信道，而IEEE802.11a在5GHz频带室内∕室外可用的信道各有8个。

由于IEEE802.11a的可用信道数比IEEE802.11g多，在相同传输速率下，频道重叠少，干扰就小。

所以，IEEE802.11a与IEEE802.11g相比，具有较强的抗干扰能力。

1.2WiFi的主要技术优势

WiFi的技术优势主要体现在:

1.建设便捷。

因为WiFi是无线技术，所以组建网络时免去了布线工作，只需一个或多个无线AP，就可以满足一定范围的上网需求。

节省了安装成本，缩短了安装时间。

ADSL、光纤等有线网络到户后，只需连接到无线AP，再在电脑中安装一块无线网卡即可。

一般家庭只需一个AP，如果用户的邻居得到授权，也可以通过同一个无线AP上网。

2.无线电波覆盖范围广。

最新的WiFi半径可达900英尺左右，约合300米，而蓝牙的电波半径只有50英尺左右，约合15米，差距非常大。

3.投资经济。

缺乏灵活性是有线网络的固有缺点。

在规划有线网络的时候，需要提前考虑到以后的发展需求，这就会导致大量的超前投资，进而出现线路利用率低的情况。

而WiFi网络可以随着用户数的增加而逐步扩展。

一旦用户数量增加，只需增加无线AP，不需要重新布线，与有线网络相比节约了很多网络建设成本。

4.传输速度快。

可达到37．5Mbit/s，能够满足绝大多数个人和社会信息化的需求。

5.业务可集成。

WiFi技术在OSI参考模型的数据链路层上与以太网完全一致，所以可以利用已有的有线接入资源，迅速部署无线网络，形成无缝覆盖。

6.较低的厂商进入门槛。

在机场、长途客运站、酒店、图书馆等人员较密集的地方设置无线网络“热点”，并与高速互联网连接。

只要用户的无线上网设备处于“热点”所覆盖的区域内，即可高速接入因特网。

也就是说厂商因不用耗费资金来进行网络布线而节省了大量的成本。

根据无线网卡使用的标准不同，网络接入速度也有所不同。

其中IEEE802．11b最高为11Mbps，在设备配套的情况下可以达到22Mbps，IEEE802．11a/g为54Mbps，最新的IEEE802．11n为300Mbps。

较有线网络相比的优势:

（1）无须布线。

作为无线网络WiFi最主要的优势就是无须布线从而摆脱了布线的烦恼，因此非常适合移动办公用户，市场前景非常广阔。

目前WiFi已经从医疗保健、管理等特殊行业拓展进了家庭、公共服务、办公等领域。

（2）健康安全。

IEEE802．11规定的发射功率在100毫瓦以内，实际发射功率约60～70毫瓦。

而蜂窝电话的发射功率在200毫瓦至1瓦之间，手持式对讲机的发射功率高达5瓦，另外无线网络在使用时不会直接接触人体，更加健康安全。

（3）简单的组建方法。

组建无线网络只需要无线网卡、无线AP和有线架构，费用和复杂度远远低于有线网络。

如果要用几台电脑组建对等网，也可不要无线AP，只需要为每台电脑配备一个无线网卡。

它的作用主要是在媒体存取控制层中扮演无线工作站和有线局域网的桥梁。

无线AP就像有线网络的Hub，无线工作站可以快速且容易地与网络相连。

（4）长距离工作。

在网络建设完备的情况下，最新的802．11n标准的真实工作距离可以达到300米以上，得益于将MIMO（多入多出）与OFDM（正交频分复用）技术相结合而应用的MIMOOFDM技术，提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。

1.3WIFI组建方法

WIFI是由AP（AccessPoint）和无线网卡组成的无线网络。

一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程序远远低于传统的有线网络。

如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。

AP一般翻译为“无线访问节点”，或“桥接器”。

它主要当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。

有了AP就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。

特别是对于宽带的使用，WiFi更显优势，有线宽带网络（ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。

普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。

1.4WiFi的应用与未来

基于Wi-Fi的组网架构，市场上出现了三种Wi-Fi的应用模式。

第一，企业或者家庭内部接入模式，在企业内部或者家庭架设AP，所有在覆盖范围内的Wi-Fi终端，通过这个AP实现内部通信，或者通过AP作为宽带接入出口链接到互联网