Spis treści:
Integracja z siecią WiFi to łatwy dostęp do internetu, komunikacja między urządzeniami, mobilność i wygoda. Trudno wyobrazić sobie bez niej dzisiejsze urządzenia komunikacyjne. Objaśniamy zaprojektowane ku temu specjalne akcesoria, czyli moduły WiFi.
Moduł WiFi to urządzenie elektroniczne zawierające specjalizowane układy półprzewodnikowe, które umożliwiają połączenie z bezprzewodową siecią WiFi. Moduł WiFi działa jako interfejs komunikacyjny między urządzeniem a siecią WiFi, umożliwiając przesyłanie danych w standardzie IEEE 802.11. Wśród elektroników, dla których branża jest nieco bardziej wyspecjalizowana niż smartfony czy tablety, moduły WiFi są używane jako dodatkowy komponent w urządzeniach takich jak mikrokontrolery, mikrokomputery, płytki rozwojowe i inne układy elektroniczne, na przykład spod szyldu Raspberry Pi i Arduino. Dzięki temu nawet urządzenia, które pierwotnie nie były wyposażone w funkcję WiFi, mogą uzyskać możliwość połączenia z internetem lub innymi urządzeniami w sieci lokalnej. Stąd niedaleko już do zastosowań Internetu Rzeczy (IoT) czy systemów automatyki domowej smart home.
Wprowadzenie do modułów WiFi
Samo słowo “modułowość” zdaje się jakoś zniechęcać wielu początkujących. Posiadanie smartfona z opcją korzystania z WiFi lub tetheringu i korzystanie z jego funkcjonalności niekoniecznie musi zachęcać do prób zrozumienia, jak to właściwie działa.
Moduły WiFi dla początkujących są jednak zaprojektowane tak, aby ułatwić integrację funkcji WiFi w projektach elektronicznych. Są przeznaczone dla osób bez dużego doświadczenia w programowaniu lub elektronice, więc są stosunkowo łatwe w użyciu.
Większość modułów WiFi dla początkujących obsługuje popularne platformy programistyczne, takie jak Arduino, Raspberry Pi itp. Dzięki temu można łatwo rozpocząć projektowanie bez potrzeby zgłębiania specyfikacji sprzętu. Producenci dostarczają szczegółową dokumentację i przykłady kodu, które pomagają w rozpoczęciu pracy z modułem, co pozwala na zrozumienie działania modułu i implementację pierwszych projektów. Większość modułów dla początkujących posiada również zintegrowane anteny, co eliminuje potrzebę konstruowania i dostosowywania anten zewnętrznych – zacięcie do projektowania i DIY przecież niekoniecznie musi oznaczać chęć konstruowania wszystkiego od podstaw. Wreszcie łatwe do zrozumienia i obsługi interfejsy posiadają standardowe złącza, takie jak UART, SPI czy I2C, które znajdziemy właściwie wszędzie.
Podłączenie modułu WiFi nie takie trudne
Coraz więcej modułów WiFi jest kompatybilnych z popularnymi płytkami rozwojowymi z platformy Arduino, gamy urządzeń Raspberry Pi czy układów ESP32. Te płytki mają zintegrowane złącza i odpowiednie biblioteki, które ułatwiają komunikację z modułem. W większości przypadków wystarczy podłączyć moduł do odpowiednich pinów i skorzystać z gotowych bibliotek do sterowania komunikacją WiFi.
Jeżeli mowa o interfejsach UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) lub SPI (Serial Peripheral Interface), to podłączenie modułu WiFi za pomocą tych interfejsów wymaga połączeń z pinami transmitera (TX), receivera (RX), zasilania i masy. Niektóre moduły WiFi można podłączyć bezpośrednio do odpowiednich pinów GPIO w mikrokontrolerach lub mikrokomputerach. Ta metoda wymaga ustawienia odpowiednich pinów jako wejście/wyjście i programowania obsługi komunikacji WiFi. Pierwszy krok to zawsze dokładne zapoznanie się z dokumentacją modułu oraz platformy, z którą będzie on zintegrowany, aby prawidłowo skonfigurować połączenia i programowanie. Szczególnie zachęcamy do zapoznania się z tematyką interfejsów GPIO, których uniwersalność w mikrokontrolerach i mikrokomputerach pozwala na pracę z urządzeniami takimi jak czujniki, diody LED, wyświetlacze czy przyciski, a stąd niedaleko już do programowania i projektów zrób-to-sam.
Standardy, czyli wersje modułów WiFi
Historia modułów WiFi od roku 2000 była niezwykle dynamiczna. Rozwój technologii przyspieszył wraz z coraz większym zapotrzebowaniem na bezprzewodowe połączenia internetowe. W latach 2000-2001 wprowadzono na rynek pierwsze moduły WiFi zgodne z standardem IEEE 802.11b, który oferował maksymalną prędkość przesyłu danych do 11 Mb/s. To był przełomowy moment w rozwoju technologii WiFi, ponieważ zapewnił stosunkowo szybkie połączenia bezprzewodowe dla użytkowników domowych i małych firm. Rozpoczęła się istna rewolucja dostrzegana zwłaszcza przez pryzmat rosnącej liczby dostawców “osiedlowego internetu”, a charakterystyczne “puszki od WiFi” przyozdobiły fasady buddynków. W ciągu kilku lat po wprowadzeniu standardu 802.11b pojawiły się moduły WiFi zgodne z nowszymi standardami 802.11g (do 54 Mb/s) i 802.11n (do 300 Mb/s). To umożliwiło jeszcze szybsze i bardziej stabilne połączenia bezprzewodowe. Lata 2006-2007 to z kolei świt modułów WiFi z technologią Multiple-Input Multiple-Output (MIMO), która umożliwia równoczesne przesyłanie i odbieranie wielu strumieni danych. Po raz kolejny zwiększono przepustowość i poprawiono jakość połączeń. Trend kontynuowano poprzez standardy 802.11ac i 802.11ax (WiFi 6), aż do znanego nam współcześnie osiągnięcia wyników rzędu więcej niż 1 Gb/s. Obecnie wiele modułów WiFi obsługuje także inne częstotliwości, takie jak 5 GHz, co pozwala na uniknięcie zatłoczenia w paśmie 2,4 GHz i uzyskanie bardziej stabilnych połączeń.
