毕业设计-基于pic单片机的wifi控制系统设计

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1、本科毕业设计第52页共52页1引言随着移动技术的不断发展，整个世界在走向移动化。现阶段，通信技术正面临一场深刻的变革，传统的有线网络已不能满足日益增长的通信需要。无线通信技术越来越受到关注，人们需要一种不受约束的通信技术，能够随时随地的获取信息。随着互联网越来越深入的走进人们的生活，用户对能够随时随地上网的需求越来越迫切，WIFI无线通信技术也得到了迅速发展。WiFi(WirelessFidelity)是无线局域网(WLAN)技术——IEEE802.11系列标准的商用名称。IEEE802.11系列标准主要包括IEEE802.11

2、a/b/g/n5种。WIFI是由AP(AccessPoint)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点,它是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。WIFI主要技术优点是无线接入、高速传输以及传输距离远其中，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。在开放性区域通讯距离可达305m，在封闭性区域通讯距离76～122m，方便与现有的有

3、线以太网整合，组网的成本更低。WIFI设备使用的频段为2.4～2.4835GHz的免许可频段，在频率资源上不存在限制，因此使用成本低廉也成为了WIFI技术的又一大优势。现阶段的WIFI控制方案一般基于PC机或是高性能的ARM嵌入系统，并且目前价格便宜的WIFI无线网卡一般都定位于PC机，接口一般为PCI接口或是USB接口。诚然，以上两种方案的优势明显，主要体现在传输速度高，软件编制容易等方面，缺点是单个节点造价较高。在一些工业控制系统中，有时仅需要WIFI网络节点传送少量的数据，此时对传输性能要求并不高，当我们需要大量的这种节点

4、时，选用PC机或是ARM的控制方案显然成本会很高。在这种情况下，需寻找一种可替代的方案，要求是对性能要求不高，但是单个节点的成本要低。随着单片机技术的发展，现阶段一些单片机的资源已经足够驾驭802.11协议和TCP/IP协议，并且我们也可以对802.11和TCP/IP协议进行适当的精简，只保留基本数据传输部分，以此实现低成本低性能的WIFI控制系统。本科毕业设计第52页共52页2总体设计方案2.1系统概述WIFI控制系统主要由两部分构成，主控部分和无线通信部分。主控部分主要完成如下的控制功能：a)数据采集和处理。此部分是整个系统

5、的核心功能，数据采集和处理的方式决定了系统的总体功能。b)通信协议控制。此部分控制无线通信的具体过程，具体来说就是建立无线连接，传送采集和处理后的数据。无线通信部分主要完成如下功能：a)无线数据帧的封装，数据的加密解密等基带处理。b)无线数据从媒介控制层到物理层的映射，完成实际的数据收发。图2.1WIFI控制系统整体框图2.2控制核心的选择：由于802.11通信的速度较高，而且较高的通信速率又是802.11无线网络主要特点，故需选择一款数据处理能力强的MCU，同时802.11无线通信协议是一种比较复杂的通信协议，如果还需实现TC

6、P/IP的通信则系统的开销会更大，所以选择的MCU应该具有比较大的片上RAM和程序存储空间。基于以上的考虑，课题最终选择了PIC32MX440这款单片机作为核心控制MCU。PIC32MX单片机（MCU）是一款基于MIPS®Technologies的M4K™内核的复杂片上系统，M4K™是最新型的32位低功耗RISC处理器内核，采用了增强型MIPS32®Release2指令集构。本节概述PIC32MX系列单片机的CPU特性和系统架构。主要特性：a)最高可达到1.5DMIPS/MHz的性能b)可编程预取高速缓存存储器，以增强闪存中的执

7、行效率本科毕业设计第52页共52页a)16位指令模式（MIPS16e），用于紧凑型代码b)带有63个优先级的向量中断控制器c)可编程的用户和内核工作模式d)可对外设寄存器执行原子级位操作（单周期）e)乘法/除法单元，最高指令发出速率为每个时钟一条32×16乘法指令f)高速MicrochipICD端口，具有基于硬件的非侵入式数据监视和应用程序数据流功能g)EJTAG调试端口，支持广泛的第三方调试、编程和测试工具h)指令控制的功耗管理模式i)5级流水线指令执行j)内部代码保护，以帮助保护知识产权k)PIC32MX440系列单片机具有

8、USB-HOST外设，可以方便的和具有USB接口的WIFI无线网卡连接。片上USB-HOST外设具有如下特性：1.作为主机和设备的USB全速支持；2.低速主机支持；3.USBOn-The-Go（OTG）支持；4.集成信号传输电阻；5.用于VBUS监视的集成模拟比