wifi模块调研

一.目的

项目应用中，越来越多的设备需要通过网络与外界进行通讯，制作一款通用的wifi模块是非常有必要的，故对市场上常用的wifi解决方案进行调研，综合各个因素，选取最优的解决方案。

二. 关键术语

 

      

术语、缩略语	解      释
AP/STA模式	AP：无线接入点，是一个无线网络的创造者（路由器等） Sta：sta站点，网络中的终端（手机电脑等）
IEEE 802.11 n/b/g	无线常用的三种标准 IEEE 802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，工作在5GHz） IEEE 802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s工作在2.4GHz） IEEE 802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）。 IEEE 802.11n，草案，更高传输速率的改善，支持多输入多输出技术（600Mbit/s 2.4GHz或者5GHZ）

三.技术调研

1. WIFI芯片原厂及模组方案厂商

 

芯片原厂	主推芯片	厂商信息
TI（德州仪器）	CC3200/3100(有人科技模组)	http://www.ti.com.cn/ 美国
Realtek（瑞昱半导体）	RTL8711/8710/8188/8812	http://www.realtek.com.tw/ 台湾
乐鑫科技	ESP8266/ESP32	http://espressif.com/ 上海
MTK 联发科（收购雷凌-Ralink）	MT7687/1/6 MT7620 MT7601u（小米wifi模块） RT5370（360wifi模块）RT5350	http://www.mediatek.com/ 台湾
cypress（收购博通）	bcm43341	http://www.broadcom.com 美国
高通	QCA4002/4004	http://www.qualcomm.cn/ 美国
Marvell(美满科技)	88NW300 MW300	http://www.marvell.com/ 美国
联盛德微电子	W500	http://www.winnermicro.com/ 北京
南方硅谷	SSV6060P	http://www.southsv.com.cn/ 深圳
澜起科技	M88WI6032D	http://www.montage-tech.com/ 上海

 

还有蓝牙+wifi合二为一的芯片。

厂商	蓝牙wifi 共用芯片	价格	封装	性能参数	wifi标准协议	蓝牙标准	wifi频段
乐鑫	ESP32			• Xtensa® 32-bit LX6 单/双核处理器 240MHZ	802.11 /b/g/n	V4.2
MTK	MT7697			Cortex-M4 192MHZ	802.11 a/b/g/n	V4.2	双频2.4GHz+5G wifi
TI
博通	BCM43438
瑞昱	RTL8723				802.11 a/b/g/n	V4.2和V2.1+EDR	单频2.4GHz
	RTL8821				802.11 a/b/g/n/ac	V4.2和V2.1+EDR	双频2.4GHz+5G wifi

模组方案商	主推方案使用主控芯片	方案商信息	总部
村田(muRata)	cypress(CYW43364/43907/43362) TI（CC3220/3120,wl1801） Marvell(MW300)	http://www.murata.com/	日本
环旭电子股份有限公司（USI）	博通，MTK,realtek	http://www.usish.com/
TDK	博通	http://www.tdk.co.jp/	日本
正基科技	博通	http://www.ampak.com.tw/	台湾
海华科技(AzureWave)	Marvell、博通、高通Atheros、MTK雷凌	http://www.azurewave.com/	台湾
群登科技股份有限公司	南方硅谷6060P、联发科MT7688	www.acsip.com.tw	台湾
深圳市博鹏发科技股份有限公司（RF-LINK）	联发科MT7601	http://www.rflink.cc/	深圳
深圳市必联电子有限公司（B-link）	Marvell 88MW300，联发科MT7681	http://www.b-link.net.cn/	深圳
深圳市科中龙光电科技有限公司	瑞昱RTL8711	http://www.kzlgd.com/	深圳
深圳市欧智通科技有限公司	瑞昱RTL8188ETV、RTL8711、RTL8812、 RTL8811、RTL8192、RTL8723、RTL8189， 高通QCA6174、QCA9377	http://www.fn-link.com/	深圳
上海庆科信息技术有限公司(MXCHIP)	博通、ST	http://www.mxchip.com/	上海
上海汉枫电子科技有限公司	Marvell 88MW300	http://gb.hi-flying.com/	上海
博联（Broadlink）	Marvell、MTK	http://www.broadlink.com.cn/	杭州
江波龙电子(longsys)	高通	http://www.foresee.cc/	深圳
济南有人物联网技术有限公司	TI CC3200、Marvell、Realtek	http://www.usr.cn/	济南
深圳市安信可科技有限公司	乐鑫ESP8266	http://www.ai-thinker.com/	深圳
锐凌微南京电子科技有限公司		http://www.ralinwi.com/	南京
深圳市奥金瑞科技有限公司	TI CC3200、 MT7681、高通QCA400	http://www.ogemray.com/	深圳
深圳市海凌科电子有限公司	MT7681、MT7688K、RT5350	http://www.hlktech.com/	深圳
深圳市红心物联科技有限公司	联盛德HED10W07SN、RT5350	http://www.wuxiankaifa.com/	深圳
深圳市天工测控技术有限公司		http://www.skylab.com.cn/	深圳
杭州德澜科技有限公司	高通AR9331、高通QCA4004	http://www.idelan.cn/	杭州
深圳市捷博科技有限公司	RTL8723、RTL8188、RTL8189、RT3070、 RT5390、MT7601、MTK5931高通QCA4004	http://www.japoo.hk/	深圳
深圳市远嘉科技有限公司	联盛德HED10W07SN	http://www.wifitop.com/	深圳
深圳市旭瑞昇科技有限公司	RT3070、MT7681、高通QCA4004、RT5350、 RT3070MT7601、RT5370、MT7681、RTL8188、RT3072、RT2070	http://www.szxures.com/	深圳
深圳市东恒电子有限公司	MT7620、RT5350、ESP8266	http://www.dh-tech.com.cn/	深圳
深圳市酷宅科技有限公司	瑞昱RTL8711AF，上海乐鑫esp8266， 联发科MT7681	http://www.coolkit.cn/	深圳
浙江风向标科技有限公司	澜起M88WI6032D、联发科MT7681、乐鑫ESP8266、 瑞昱RTL8711	http://www.vanelife.com/	深圳
深圳市中易腾达科技股份有限公司	博通 MTK7603/7612/7632 QCA9379 CYW43438	http://www.sziton.com/	深圳
太阳诱电（Taiyo-Yuden）		http://www.t-yuden.com/	日本
三星机电	三星芯片		韩国
致远电子(周立功)	博通	http://www.zlg.cn/wireless/wireless/index.html	深圳

（1）为减小芯片停产风险，市场占有率相对较小的芯片公司，不参与下面的芯片参数对比。

（Marvell,联盛德微电子,南方硅谷，澜起科技 ）

（2）高通 QCA4002（5美元），芯片方案总体成本相对较高，排除掉。博通主要业务在    消费级产品主要应用到手机平板等，芯片价格较贵，排除掉。

 

四.市面上的wifi方案实现方式

4.1.1 硬件实现方式

（1）单片机+芯片

（2）内部soc 芯片（集成wifi）

4.1.2 软件开发方式

网络协议栈：将通信协议TCP/IP写入MCU的方式实现WIFI的数据传输

SDK开发方式（修改sdk）

4.1.3 常用wifii外部接口

SDIO ,SPI,USART,USB等

五.常见问题

5.1wifi模块的几大指标

(1)Wifi模块发射功率

在不同无线协议下，发射功率均不同，一般模块的发射功率在18dbm，大功率模块，发射 功率在28dbm。

(2)wifi模块的传输效率

不同协议下，及硬件配置，wifi传输速率也会有所不同.

 

5.2wifi 传输距离

5.3wifi功耗

Wifi模块的功耗与wifi模块的发射功率，以及传输距离是密切相关。发射功率越大，传输距离越远，功耗越大。

5.4wifi模块的接收灵敏度

接收机灵敏度是指给定接收机解调器前要求信噪比的条件下，接收机所能检测的最小信号的电平。接收灵敏度是表征待测无接收性能的一个参数，其接收的有用信号越多，其无线覆盖范围越大。

 

​​​​​​​六.wifi芯片综合对比

6.1

型号	开发环境	性能资源	参考价格(RMB)	封装	设计复杂度	解决方案成本	工作温度范围	数据吞吐量	wifi标准协议
RTL8711AF	IAR	M3,无需外挂flash 166MHZ	15	QFN48	低	低	‘-20 ~ 125	802.11g 54Mbps 802.11n 150Mbps	802.11 /g/n
ESP8266	GCC	32位 CPU， 时钟最高160MHZ 片上SRAM(用户可用50K) 需外部flash存储用户程序	9	QFN32	低	低	‘-40 ~ 125	802.11g 最大54Mbps 802.11n 最大65Mbps	802.11 b/g/n
MT7687	IAR/MDK/GCC	M4内核 192MHZ 352k SRAM	18	QFN	低	中	‘-40 ~ 125	802.11n 最大150Mbps	802.11 b/g/n
MT7681	IAR/MDK/GCC	32位 CPU， 80Mhz	15	QFN40	低	低	‘-40 ~ 125		802.11 b/g/n
CC3200	IAR/GCC/CCS	M4内核 80MHZ RAM 256K	32	QFN64	低	高	‘-40 ~ 85		802.11 /g/n

 

1.综合以上几款芯片，功耗上总体相差不大，需要看应用场景和软件设计

2.除ESP8266必须外扩flash芯片外，硬件上几款芯片的外围芯片均不多，但在PCB的布局    布线上都要特别注意。

3.CC3200,MT7687处理能力更强，可使用IAR等环境开发，上手相对快一点。高性能wifi 模块可考虑使用CC3200和MT7687。

4.ESP8266和RTL8711AF，MT7681适合低成本方案，设计上都比较简单。几款芯片中RTL8711性价比    最高，ESP8266价格最低，市面上的模组方案最多。

 

 

七.技术解决方案

 

通过各个指标对比，在目前的应用中，主要作为透传模块使用，对性能方面的要求相对较低。TI

CC3xxx方案暂时不考虑，其他三种芯片可根据供货情况进行选择，更倾向于ESP8266和MT7681。

 

芯片型号（Cellwise）	优点	缺点
ESP8266	价格便宜，模组方案多。 2方案总体成本较低。	官方推荐使用GCC开发环境，官方历程都是该种方式 需要外挂FLSH芯片
RTL8711AF	1.同等级芯片中性价比最高 2.市面基于该芯片的模组方案较多。	官方软件资源相对较少
MT7681	1.支持多种开发环境，官方开放资源相对较多	外设资源相对较少

 

7.1硬件设计方案

7.1.1典型电路图

(1)ESP8266电路图

硬件设计可参考esp8266_hardware_design_guidelines_cn.pdf文档（硬件设计规范可同时应用到其他wifi芯片）

 

 

(2)MT7681电路图查看附件。

电路关键元器件

序号	物料名称	物料编码	型号	数量	备注
ESP8266	TZ1387A (recommended),			1	26M
	ESP8266EX			1	QFN32_5x5
	GD25Q32C（FM25Q16A）			1
MT7681	MT7681
	W25X40BV
	XTAL/40MHZ

7.2通讯设计

设备通过串口与wifi模块进行通讯，wifi模块通过网络上传到APP端。

AP+STA模式，方便设备的维护。Wifi芯片内部使用LWIP网络协议栈。

 

八.总结

1.市面上的wifi模组方案众多，且价格优惠，稳定性较高，功能全面，如果用量较小，建议采购模组进行对接。（模组方案有国外的大厂，芯片厂商也有提供模组方案，也有许多例如致远电子，野火，有人，庆科等国内厂家可根据供应链采购容易程度进行选择）

2.芯片方案CC3200,RTL8711,ESP8266，MT7687,MT7681都有各自的优势可根据不同要求进行选择。（PCB布线要特别注意）

3.蓝牙+wifi方案建议使用乐鑫ESP32单核

附件：

MT7687F-MEDIATEK.pdf

esp8266ex_datasheet_cn.pdf

cc3200.pdf

RTL8711AF-Realtek.pdf等