如何选型及应用无线数传模块

如何选型及应用无线数传模块近期看到不少无线数传模块的宣传广告，也很多人来电话咨询我们，提出不少疑问，应该选择怎样的无线数传模块？看到这些广告以及疑问，不免解释几。市场上的无线数传模块，种类繁多，那么我们在开发系统的时候，究竟该怎么去选择无线数传模块呢？不妨来看一看我们自己的需求。我们需要用到无线数传模块，说明我们布线不方便，那么我们就该考虑无线数传模块的传输距离，无线数传模块也有的称呼为无线数传电台，其实就是一个东西，只是我们习惯上把功率较小的无线数传设备称呼为“模块”，而发射功率大的，比喻5W或者25W甚至更大功率的称之为“电台”。我们经常看到市场上不少无线厂商告诉我们，他们的无线数传模块能传输多么远的距离，而实际应用的时候，我们发现实际使用距离只有厂家宣传的距离的2/3，有的甚至只有1/2，或者更短，于是我们的用户开始怀疑厂家夸大宣传。而打电话问厂商，厂商的售后人员依旧是一口咬定，有那么远的距离，并且是经过测试的，那么到底问题出在哪里呢？是我们无线厂商夸大宣传了吗？还是我们的用户使用不当？关于无线没夸的使用我们不妨试着说几句。首先我们来看一下厂家的宣传，厂家的宣传中，一般除了彩页，还有更为详细的说明书，技术手册等等，彩页一般比较简单，要或者更详细的资料，我们不妨看看技术手册里面是怎么说的，在技术手册里，我们会看到无线模块的功率多大，还有灵敏度多高？再就是传输距离，在传输距离那一项，我们不妨仔细看看，一般厂商会写上可视距离**km，什么是可是距离，从字面上咱们就可以理解，“可视”其实就是可见，虽然几公里以外不“可见”了，但我们不难理解，实际就是直线距离，就只无线模块之间，通过望远镜是可以看见的，也就是说是两点之间是没有任何障碍物的。然而，我们用户的产品80%以上是做不到这一点的，市场的任何一种无线模块(电台)避障能力都是不强的，尤其是那种钢筋混泥土，屏蔽及其厉害，我们曾今测试过几种模块：号称通信距离达到500米的zigbee模块在那种屏蔽下，只有60米，而其他无线模块，号称2km的也只有700米。所以我们有时候使用的无线模块，发现距离大打折扣。这是我们使用无线模块距离缩短的原因之一。其二，就是一般无线厂商，在测试模块的时候，使用的环境一般都比较纯净，就是没有什么电磁干扰信号，而我们用户的产品却未必都是在那么纯净的环境使用了。既然有了外界干扰，那么直接影响的是咱们数据传输工程中的出错几率，显然这个几率是提高了，我们的系统工作的时候，就会发现数据帧错误，校验不正常了，自然不执行了，在我们看来，就是缩短了通信距离了。其三：厂商在测试的时候，天线的架设高度一般是非常之高的，大家知道天线的高度对通信距离的影响是极大的，这一点不用多讲了，部分厂商的无线模块手册上说到一点，天线架设距离地面2m以上，就是这个原因，实际上对于我们的用户来说，天线能架设高一点就尽量高一点，不过架设高了需要注意防雷等等措施而已，架设增高以后，天线发射端距离无线模块本身的距离加大，造成的损耗，也需综合考虑。其四：市场上的绝大部分模块速率是可调整的，我们看到有的使用手册上，负责一点的厂商，会说明不同的速率下的通信距离。这一点我们的用户经常会忽略掉，一开口就听说某某某家的无线模块，距离多远多远等等，实际上我们知道速率越高，占用的带宽就宽，发射传输效率等等就下降，所以我们的用户在使用无线模块的时候，尽量使用比较低一点的速率，满足使用即可，同时也该在内心明白，其实通信距离是相对而言的，不能一口确定是多少多少km，即使是对方的销售人员，说的多么眉飞色舞，多么肯定，但我们还是应该在心里有数的。（顺便说一句，很多厂商测试距离是采用最低速率的。）其五：还有我们的供电，这一点主要是我们的无线模块功耗的问题，有些用户使用的无线模块（电台）是采用电池供电的，在使用过程中。随着电池电压的下降，距离也会受到影响的，还有部分用户虽然不是采用电池供电，但电源电压不稳、电流不够大，使用起来，同样会影响我们的使用距离，顺便说一句，一般选择电源的话，在稳压电路两端的电解电容容量尽量加大点的好。其实影响距离的因素很多，有看得见的，有看不见的，总之无线模块在使用的时候，有它的优点也同样有它的弱点，咱们综合考虑一下来决定是否用它，怎么用它就可以。说完了通信距离，咱们说说数传模块的频率，经常听见有人问我：“你们的无线模块的频率是免申请使用的吗？我们在使用的时候，会受到限制吗？”实际上这个问题问得比较笼统，全球开免申请的频段很多，在市场的无线模块，基本都是免申请频段的，这一点大家尽可放心，因为咱们不妨看看所有的无线射频芯片都是国外开发生产的，这些公司肯定是遵守无线管理的条款的，只是需要说明一下的是，实际上我们使用无线模块（电台）的时候，不仅仅是要注意频段，其实还要注意一下模块(电台)发射功率，打一个非常简单的比如，两个朋友非常亲密，见面可以在对方肩膀上拍一巴掌，这个是没有问题的，不过如果是重重的一巴掌，效果就不一样了，呵呵，也就是说，即使是免申请的频段，其实也是有功率限制的，功率大了，自然会影响别人的。（顺便说一句，其实这一点尤其需要注意的是，在市区使用的无线模块和电台用户，在沙漠地区使用的无线电台，估计即使不是免申请的开放频段，估计问题也不算太大了，呵呵，意思大家应该就明白了吧）。咱们知道了这些，对于咱们选择无线数传模块(电台)应该基本有了个了解，对于我们的用户来说，还需要注意一个问题，那就是接口，无线模块终究是要接入我们的有线设备里的，大家知道，我们需要用到无线模块的设备，一般都是数据采集系统。那么我们该选择什么类型接口的无线数传模块呢？市场上无线数传模块都一般有两种接口一种串行接口的，一种是并行接口的。并行接口的咱们不用说，串行接口的又有两种:一种是SPI接口；一种是标准的异步串行接口。那么我们究竟该怎么选择呢，是串行接口的还是并行接口的无线模块呢？这个就需要根据自己的要求来确定了，不过在这里我把几种这两种接口都做一些说明，相信大家看完之后就会明白自己该如何选择。首先说一下，对于用户来说最方便的接口方式莫过于标准的异步串行接口，此类接口输出电平丰富如TTL、232、485，可想而知，只要是做过串行通信的开发人员，自然就很方便的使用这类接口的无线模块了，但相对而言，此类接口的无线模块价格稍高，至少相对于相同速率、相同功率、也就是相同距离的无线模块中，这类接口的模块价格肯定是高于SPI接口模块的的，但也是最省事的了。剩下的两种接口的无线模块，无论是SPI接口的还是并行接口的无线模块，从某种意义上讲其实就是个半成品模块，因为它只是具备了无线模块的硬件，再说白了，其实就是一个无线射频芯片，只是厂家按照数据手册，采购芯片、焊接上电阻、电容、电感、天线、引出接口线调试完成就是成品了，我们使用这类模块的时候，需要对里面的射频芯片进行操作，比喻初始化、数据处理等等（其实就是要做最底层的开发，这一点上自然比不上标准串口的无线模块了），等我们拿到手以后，会发现使用起来多么艰难，甚至有的厂商给的例程，还是原版的照搬照抄过来，可别忘了，人家老外写程序的习惯也和我们不一样呢，使用过的用户，都知道，这种模块需要读懂大篇幅的芯片手册，需要打N个无线模块厂商的技术支持电话，在网上查N遍资料，等有一天能用起来了，自己实际上也就成了无线模块软件开发工程师了。不过到不是说这种模块不好用，这种模块一般体积较小，便于嵌入我们的系统，并且价格比较便宜，还有就是速度较高。以上大致说了市场上一些无线模块的特点，所以具体使用什么样的无线模块，我想大家通过上述比较基本能明白吧。也就是说，如果你做的产品利润不大，开发周期允许的情况下，不如使用非标准的串行行接口的无线模块，而如果你的开发周期较短，经费允许的情况下，不如直接采用标准的串行接口的无线模块就是了。需要补充一点的是，如果我们买的无线模块是需要组成一个无线网络的话，对于组网，几乎任何普通的无线模块模块都难以与zigbee模块媲美了，这一点大家也不要误会，认为其他类型的模块不能组成无线网络，一般的模块通过不同地址、不同的频点，等等方法，一样可以组网的。综上所述，我们在选择无线模块的时候，不妨看看自己使用的距离、功耗、还有接口，还有就是自己希望的开发周期，最后还有一样就是自己的开支预算了！