本网页已闲置超过3分钟,按键盘任意键或点击空白处,即可回到网页

助力智能硬件开发——飞思卡尔QFM-2202A WiFi模块评测
发布时间:2015-05-15
分享到:
助力智能硬件开发——飞思卡尔QFM-2202A WiFi模块评测
发布时间:2015-05-15
分享到:

2015年什么最火?可穿戴设备?智能家居?或者说两者皆是。

作为电子工程师的你是否一直憧憬DIY一个属于自己的智能产品,可能是目前已经“烂大街”的智能插座?也可能是追逐健康生活的智能空气净化器?又或者是可以追踪运动健康数据的可穿戴设备?亦或是娱乐时尚两不误的蓝牙/Wifi 音响?你是不是满脑子的想法,却又无从下手?

其实,如果仔细调研一下目前市场上的智能硬件产品,虽然种类繁多,但主流的也不过是上面的那么几种,虽然方案各有千秋,但其本质的原理基本一致——硬件平台+软件APP+云服务平台,要设计一款出色智能硬件产品,通信方案是首当其冲要解决的问题,而WiFi则是目前使用的最多的一种将硬件接入云服务平台的通信技术,因此,踏足这一领域的厂商非常多,使得全球的WiFi模块市场可谓是红海一片,供大于求。

据笔者了解,目前主流的WiFi模块无一不是以低功耗为主打的特性,诚然,这是一个很实际的问题,在整个系统设计中也是一个关键的因素,不过若是在保持着较低功耗的同时又具有极其出色的性能优势,那是不是更好?如果说你正在苦寻这样的WiFi模块方案,那飞思卡尔最近推出的一款QFM-2202A WiFi模块一定能解你燃眉之急,而爱板网也恰好拿到了基于此款WiFi模块的QFM-BB评估板,先来简单的了解下。

初次见到QFM-BB开发板,你可能会仅仅觉得比较复杂,但也只是如此,似乎就那么平淡无奇,但当你真正了解它的功能后,又会觉得它功能太丰富了,是一个可以让你尽情地挥霍创意的开发平台。那具体有些什么功能呢?不急,这里先卖个关子。

QFM-2202-review-8

QFM-2202A WiFi模块

我们先来看下板载的这款型号为QFM-2202A WiFi模块,大小为30mm*15.3mm,这相比最近爱板网机智云平台上的庆科或者汉枫等的WiFi模块要小上很多。整个WiFi模块都用屏蔽罩盖住,在外面我们仅能看到一个I-PEX U.FL接口座。

不过,一旦打开屏蔽罩的话,内部的电路就一目了然,QFM-2202A是一个由飞思卡尔和高通共同开发并经过认证的、低功耗高性价比的嵌入式无线网络控制器模块,主要的硬件架构基于飞思卡尔K22F微控制器+高通QCA4002 WiFi芯片,如下图所示。

QFM-2202A WiFi模块特性:

  • 飞思卡尔MK22FN512VMP12微控制器,ARM Cortex-M4@120MHz,512KB Flash、128KB RAM
  • 高通QCA4002 WiFi芯片,支持IEEE802.11 b/g/n
  • 标准工作电压3.3V,工作环境温度0℃~85℃(MCU:2.7~3.6V、QCA4002:3.14~3.46V)
  • 单数据流1x1、工作频段2.4 GHz
  • 支持Green Tx节电、低功耗监听模式
  • 最高速率可达150 Mbps、802.11 b/g下速率可达54 Mbps,802.11n下(MCS0-7)速率可达150 Mbps
  • 网络协议支持IPv4/IPv6, TCP/UDP, ARP/NDP, DHCPv4, ICMPv6
  • 安全协议支持WPS, WPA, WPA2, WAPI, WEP, TKIP
  • 实时操作系统(RTOS):MQX
  • 互联网软件构架:Alljoyn
  • 软件支持iOS homekit框架&MFi
  • RSA2048/SHA-256加密的程序加载器(Bootloader)
  • 通过Wi-Fi或UART升级内置固件程序

从上面的特性中我们可以了解到,QFM-2202A WiFi模块在较小尺寸封装中集成了性能强大的基于ARM Cortex-M4的Kinetis MCU,可支持众多外设资源的扩展(详见飞思卡尔MK22FN512VMP12微控制器),并且集成Wi-Fi MAC/BB/RF/PA/LNA,板载天线,QFM-2202A WiFi模块还预留了MFi接口以及内置MFi、HomeKit的协议栈,可以实现与苹果ios系统的通信,模块的部分接口如下图所示

其中有一点是需要注意的,MFi、HomeKit的协议栈是只有型号为QFM-2202A的WiFi模块才具有,而飞思卡尔还提供不带有MFi功能的WiFi模块QFM-2202,两者除了以上的区别当然还有价格了,QFM-2202 WiFi模块 6.99美刀/片@10K PCS,而QFM-2202A 7.29美刀/片 @10K PCS。

总的来说,QFM-2202A WiFi模块在同类产品中性能和功能都处于领先。同时,笔者也同爱板网先前评测的几个WiFi模块(Murata SN8200汉枫HF-LPB100庆科EMW3162)做了下对比,如下表所示。

(点击图片放大)

可以看到飞思卡尔QFM2202A无论是在性能、模块尺寸,还是在大数据输出模式下的功耗、待机功耗都能处于领先位置,而我们同样也看到庆科的EMW3162在灵敏度方面、20kbps传输模式下的功耗以及发射功率上有一定的优势,不过,虽然同样支持IEEE802.11b/g/n,EMW3162最大传输速率也仅支持72Mbps,和飞思卡尔QFM-2202A的150Mbps相去甚远,而且在大数据传输模式下EWM3162的功耗不再有优势。(下一页

推荐开发板

QFM2202-BB

初步了解了QFM-2202A WiFi模块,我们再回到QFM2202-BB板卡上来看看板载的一些功能,如下图所示,到底可以实现哪些产品的设计、拓展。

QFM-2202-review-6

QFM-2202-review-7

QFM2202-BB板卡资源:

  • 蓝牙2.1: RDA5876A
  • BLE模块:EM9301
  • 红外遥控
  • 通过继电器实现220V电压控制
  • HiFi音频编解码器:RealtekALC5642-CG
  • PM2.5监测接口:支持SharpGP2Y1010AU0F
  • 三轴加速度计:Freescale MMA8563FCR1
  • MicroSD卡座
  • MONO LCD:128*64像素
  • 锂电池接口
  • 板载OpenSDA调试器
  • 温度/湿度传感器:Sensirion SHTxx
从QFM2202-BB板卡的资源上来看,可以实现的DIY功能确实不少,无论是时下流行的智能家居系列(如智能插座、红外遥控、空气净化器、蓝牙/WiFi音响等)或是可穿戴设备系列(如手环、计步器等)的功能都能得到满足,并且板卡还搭载了WiFi以及双模蓝牙通信,有助于工程师灵活的选择产品的通信方式。

所以看来,QFM2202-BB板卡是把现有的主流的智能家居、可穿戴设备产品等都集成到一块开发板中,方便工程师开发,整个板卡可以实现的功能如下图所示。

上电开发

仔细区分一下QFM-2202A WiFi模块以及QFM2202-BB底板我们就能发现,底板实际上是一个外设功能的扩展板,而QFM-2202A才是整个板卡的核心部分,包括了功能控制WiFi通信,而板卡运行的程序是也是直接下载到QFM-2202A WiFi模块中的飞思卡尔K22F微控制器的Flash里,并且运行的是飞思卡尔MQX实时操作系统。

有了基本的认识,我们就可以对板卡进行上电开发,由于笔者拿到的QFM2202-BB板卡是一块工程板,所以初步的上手使用指南也就不太适用了,而且也不清楚板卡内部到底是什么程序,看来要重新下载个新程序瞧瞧了。

准备工作:

  • 开发环境搭建,下载安装IDE工具IAR(并且要求版本在7.2以上),
  • 下载安装MQX RTOS实时操作系统源代码安装程序(下载地址
  • 下载QFM2202-BB WiFi模块开发包补丁(下载地址

有一点要特别注意,下载的MQX RTOS源代码安装程序必须是MQX RTOS 4.1.0,实际下载的文件名为FSLMQXOS_4_1_0_GA.exe,如下图所示。

这步很重要,因为目前官网最新的MQX RTOS 4.2.0,可能会导致很多工程师直接下载最新的,而最新的事实上与QFM-2202A WiFi模块并不适用,编译时会有错误。(下一页

推荐开发板

将MQX RTOS 4.1.0安装完成后,我们接着要将QFM2202-BB WiFi模块的开发包补丁解压覆盖到这个目录下,如下图所示

在demo文件夹下可以看到3个演示应用程序的工程文件:qca_k22fsh(Qualcomm QCA4002演示应用)、aj_k22fsh(AllJoyn演示应用)、fsl_k22fsh(Freescale QFM2202-BB音乐播放等演示应用),选择其中的一个打开,这里以qca_k22fsh为例。

此时如果你安装的IAR IDE工具提示如下错误,则可能是版本过低,需要安装目7.2版本以上(很重要)。

如果IAR版本正确,可以很快的进入IAR 工作界面,如下图所示。

qca_k22fsh项目文件下有bsp_k22fsh,mux_k22fsh,psp_k22fsh,rtcs_k22fsh,shell_k22fsh,throughput_demo_k22fsh这些不同的项目,需要先按照如上图所示①②③④⑤的顺序右击这些项目,选择Make,依次编译throughput_demo依赖的组件,最后再右击throughput_demo_k22fsh(⑥),选择Set as Active,然后选择Make。

编译完成后要进行下载,这时首先将开发板连接到PC上,通过板卡上SpenSDA调试器的MicroUSB口连接,如下图所示。

QFM-2202-review-391

按下板卡上的系统开关使板卡工作,从电脑的设备管理器上可以发现板卡已经刷好了J-LINK的驱动,如下图所示。

事实上,飞思卡尔的OpenSDA调试器有几种不同的模式,模式之间的设置可以参考爱板网关于飞思卡尔FRDM-K22F开发板的评测文章,这里就不再多做介绍了。

既然板卡已经安装好J-LINK的驱动,我们直接在IAR的下载设置中做相应的设置,选择J-LINK下载,在Flash标签中选择use Flash loader等,如下图所示。

IDE工具设置完成后就可以直接下载了,或者也可以选择下载并且调试,如下图所示。

从用户指导手册上来看,刚刚下载的 throughput_demo_k22fsh 例程可以说是原本板卡出厂默认的程序,我们可以通过串口查看Wi-Fi模块的版本信息,如下图所示。(需要输入wmiconfig --version命令)

当然,throughput_demo_k22fsh例程还可以实现WiFi吞吐量、电量消耗测量等功能(需要搭建相应的测试环境),另外,飞思卡尔官方例程的另外两个程序包括了可以通过APP显示传感器的状态、实现蓝牙音乐播放器的功能,具体的操作步骤与上述过程类似,可以参考QFM2202 Base Board演示程序用户指南文档获取更详细的说明,本篇文章就不再一一介绍了。

小结

介绍了飞思卡尔&高通共同推出的一款低功耗、高性能的WiFi模块QFM-2202A以及其外设功能扩展基板QFM2202-BB,在智能硬件设备越来越普及的今天,WiFi模块也成为了一个炙手可热的领域,而本文介绍的QFM-2202A集低功耗与高性能为一体,基于Cortex-M4主控,又内置MFi、HomeKit的协议栈,支持众多外设的扩展,相比同类产品,性能、功耗都有可观的优势,而且配合飞思卡尔推出的QFM2202-BB基板可以大大缩短智能家居、可穿戴设备等智能产品的研发周期,有兴趣的朋友一定不能错过。

参考资料

推荐开发板:

原创申明:本文为爱板网原创,谢绝转载!

加入微信技术交流群

技术交流,职业进阶

关注与非网服务号

获取电子工程师福利

加入电路城 QQ 交流群

与技术大牛交朋友

讨论 (7)

讨论区
学雷锋 ·  2015-10-28
xiaopaohu123 ·  2015-05-22
数码小叶 ·  2015-05-19
只取一瓢 ·  2015-05-18
小鹏 ·  2015-05-18
幸得安然 ·  2015-05-18

没公开透明不好比,就飞思卡尔模块的价格QFM-2202WiFi模块6.99美刀/片@10KPCS,而QFM-2202A7.29美刀/片@10KPCS汉枫、庆科在淘宝上看到有卖,单卖要50、60RMB左右SN8200的就更不说了>150RMB稳妥妥,不过做工确实好

展开
geek1024 ·  2015-05-16
幸得安然 ·  2015-05-18

:mrgreen:

展开
mido ·  2015-05-16