CN206099965U - 一种单芯片Wi‑Fi模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种单芯片Wi‑Fi模块，所述单芯片Wi‑Fi模块与外围设备相连接，所述单芯片Wi‑Fi模块包括：通信接口，单芯片，天线匹配电路以及天线；所述通信接口分别与所述单芯片和所述外围设备相连接；所述单芯片与所述天线匹配电路连接；所述天线匹配电路与所述天线相连接，用于接收所述天线传输的Wi‑Fi信号，可以实现提高产品集成化程度，可有效降低模块开发技术难度及成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种单芯片Wi-Fi模块。
背景技术
随着互联网的高速发展，人们对利用互联网技术提高生活品质的追求越来越丰富和多样化。无线保真(WIreless-Fidelity,缩写：Wi-Fi)，作为目前无线传输的成熟技术，由于其具有传输距离远、带宽高、组网容易，在各行各业已被广泛使用。
Wi-Fi模块是实现电子设备连接无线局域网的重要载体，将Wi-Fi模块与外围设备相连接，来实现信号的收发，进而对设备的运行状态进行控制。
但是，现有的Wi-Fi模块，用户往往需要单独配置上位机或微控制单元(Microcontroller Unit，缩写：MCU)来完成与Wi-Fi模块的数据交互以及外围设备的控制，成本较高，开发难度较大。
实用新型内容
本实用新型提供一种单芯片Wi-Fi模块，以克服现有技术中开发难度大的技术问题。
本实用新型提供一种单芯片Wi-Fi模块，所述单芯片Wi-Fi模块与外围设备相连接，所述单芯片Wi-Fi模块包括：通信接口，单芯片，天线匹配电路以及天线；
所述通信接口分别与所述单芯片和所述外围设备相连接；所述单芯片与所述天线匹配电路连接；
所述天线匹配电路与所述天线相连接，用于接收所述天线传输的Wi-Fi信号。
在一种可能的实现方式中，所述单芯片包括：微控制单元、基带处理电路以及射频电路；
所述天线匹配电路，与所述射频电路相连接，用于对所述天线接收的Wi-Fi信号进行阻抗匹配以及滤波处理并将处理后的信号传输给所述射频电路；
所述射频电路，与所述基带处理电路连接，用于对所述天线匹配电路发送的信号进行解调以及射频处理，并将解调以及射频处理后的信号传输给所述基带处理电路；
所述基带处理电路，与所述微控制单元相连接，用于对所述射频电路发送的信号进行基带处理，并将所述处理后的信号发送给所述微控制单元；
所述微控制单元通过所述通信接口与所述外围设备通信，用于根据所述基带处理电路传输的信号对所述外围设备进行控制。
在一种可能的实现方式中，所述微控制单元还用于接收所述外围设备通过所述通信接口发送的信号；
所述基带处理电路还用于对所述微控制单元通过所述通信接口获取到的所述外围设备发送的信号进行基带处理，将处理后的信号发送给所述射频电路；
所述射频电路还用于将所述基带处理电路处理后的信号进行调制及功率放大处理，将经过调制及功率放大处理后的信号传输给所述天线匹配电路；
所述天线匹配电路还用于将所述射频电路处理后的信号进行阻抗匹配以及滤波处理，并传输给所述天线；
所述天线还用于将所述天线匹配电路传输的信号进行发送。
在一种可能的实现方式中，还包括嵌入式安全控制模块ESAM，所述ESAM与所述微控制单元相连接，用于对所述微控制单元接收到的已加密的所述射频电路发送的信号进行解密，或者，所述微控制单元将通过所述通信接口获取到的所述外围设备发送的信号进行加密。
在一种可能的实现方式中，所述天线匹配电路包括滤波电路以及天线阻抗匹配电路；
所述天线阻抗匹配电路分别与所述滤波电路和天线相连接，用于对所述天线接收的Wi-Fi信号进行阻抗匹配，并将所述匹配后的信号传输给所述滤波电路；
所述滤波电路分别与所述射频电路和所述天线阻抗匹配电路相连接，用于对所述天线阻抗匹配电路传输的信号进行滤波，并将所述滤波后的信号传输至所述射频电路。
在一种可能的实现方式中，所述滤波电路还用于对所述射频电路传输的信号进行滤波，并将所述滤波后的信号传输至所述天线阻抗匹配电路；
所述天线阻抗匹配电路还用于将所述滤波后的信号传输给所述天线以进行信号发送。
在一种可能的实现方式中，还包括晶体谐振电路，所述晶体谐振电路与所述单芯片相连接，用于为所述单芯片提供工作时钟。
在一种可能的实现方式中，所述通信接口包括安全数字输入输出接口SDIO、串行外设接口SPI、通用异步收发接口UART、集成电路总线I2C、脉冲宽度调制接口PWM、通用输入输出接口GPIO中的一种或多种。
在一种可能的实现方式中，所述天线为板载印制电路板PCB天线。
在一种可能的实现方式中，所述天线为外接天线，所述外接天线通过同轴电缆接口与所述天线匹配电路相连接。
本实用新型提供单芯片Wi-Fi模块，通过设置通信接口分别与所述单芯片和所述外围设备相连接；单芯片与天线匹配电路连接，天线匹配电路与所述天线相连接，用于接收所述天线传输的Wi-Fi信号，提高产品集成化程度，可有效降低模块开发技术难度及成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例一提供的单芯片Wi-Fi模块的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二提供的单芯片Wi-Fi模块的结构示意图；
图3为本实用新型实施例三提供的单芯片Wi-Fi模块的结构示意图；
图4为本实用新型实施例四提供的单芯片Wi-Fi模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一
图1为本实用新型实施例一提供的单芯片Wi-Fi模块的结构示意图，如图1，本实施例提供一种单芯片Wi-Fi模块，所述单芯片Wi-Fi模块与外围设备相连接，所述单芯片Wi-Fi模块包括：通信接口1，单芯片2，天线匹配电路3以及天线4；所述通信接口1分别与所述单芯片2和所述外围设备相连接；所述单芯片2与所述天线匹配电路3连接，用于通过所述通信接口1实现所述外围设备与所述天线匹配电路3之间的通信；所述天线匹配电路3与所述天线4相连接，用于接收所述天线4传输的Wi-Fi信号。
具体地，单芯片Wi-Fi模块可以应用在插座中，通过通信接口与插座中的继电器开关相连接。Wi-Fi信号可以为单芯片Wi-Fi模块发送的外围设备的数据信息，也可以是其他设备发送的对外围设备的控制信号。
Wi-Fi：无线保真，是一种可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。无线保真是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟所持有。
SoC(System on Chip)：直译是“芯片级系统”，通常简称“片上系统”。因为涉及到“Chip”，SoC身上也会体现出“集成电路”与“芯片”之间的联系和区别，其相关内容包括集成电路的设计、系统集成、芯片设计、生产、封装、测试等等。跟“芯片”的定义类似，SoC更强调的是一个整体，在集成电路领域，给它的定义为：由多个具有特定功能的集成电路组合在一个芯片上形成的系统或产品，其中包含完整的硬件系统及其承载的嵌入式软件。
SINGLE-CHIP WLAN SoC：单芯片无线片上系统，采用SoC技术在单一芯片上集成了功率放大器、低噪声放大器、射频收发器、处理器、通用异步收发器等，在应用处理器中灵活实现了实时操作系统、网络协议栈，为低功耗、高性能、互操作性强的无线连接功能奠定了基础，使微控制单元嵌入式设备的功耗和成本大大降低。
由此，本实用新型提供的单芯片Wi-Fi模块，通过设置通信接口1分别与所述单芯片2和所述外围设备相连接；单芯片2与天线匹配电路3连接，用于通过所述通信接口1实现所述外围设备与所述天线匹配电路3之间的通信；天线匹配电路3与所述天线4相连接，用于接收所述天线4传输的Wi-Fi信号，提高产品集成化程度，可有效降低模块开发技术难度及成本。
实施例二
本实施例中对实施例一进行进一步限定。图2为本实用新型实施例二提供的单芯片Wi-Fi模块的结构示意图，请参阅图2，单芯片2包括：微控制单元21、基带处理电路22以及射频电路23。
所述天线匹配电路3，与所述射频电路23相连接，用于对所述天线4接收的Wi-Fi信号进行阻抗匹配以及滤波处理，并将处理后的信号传输给所述射频电路23；所述射频电路23，与所述基带处理电路22连接，用于对所述天线匹配电路3发送的信号进行进行解调以及射频处理，并将进行解调以及射频处理后的信号传输给所述基带处理电路22；所述基带处理电路22，与所述微控制单元21相连接，用于对所述射频电路23发送的信号进行基带处理，并将所述处理后的信号发送给所述微控制单元21；所述微控制单元21通过所述通信接口1与所述外围设备通信，用于根据所述基带处理电路22传输的信号对所述外围设备进行控制。
或者，所述微控制单元21还用于接收所述外围设备通过所述通信接口1发送的信号；所述基带处理电路22还用于对所述微控制单元21通过所述通信接口1获取到的所述外围设备发送的信号进行基带处理，将处理后的信号发送给所述射频电路23；所述射频电路23还用于将所述基带处理电路22处理后的信号进行调制及功率放大处理，将经过进行调制及功率放大处理后的信号传输给所述天线匹配电路3；所述天线匹配电路3还用于将所述射频电路23处理后的信号进行阻抗匹配以及滤波处理，并传输给所述天线4；所述天线4还用于将所述天线匹配电路3传输的信号进行发送。
其中，所述通信接口1可以包括所述通信接口包括安全数字输入输出接口(SecureDigital Input and Output，缩写：SDIO)、串行外设接口(Serial Peripheral interface，缩写：SPI)、通用异步收发接口(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，缩写：UART)、集成电路总线(inter-integrated circuit，缩写：I2C)、脉冲宽度调制接口(PulseWidth Modulation，缩写：PWM)、通用输入输出接口(General Purpose Input Output，缩写：GPIO)中的一种或多种，便于用户进行系统开发及扩展。基带处理电路包括MAC层处理器和WLAN基带电路，实现Wi-Fi的媒体访问层和物理层相关功能。射频电路23可以包括射频收发器、功放、功率匹配电路和巴伦电路实现信号的调制解调和功率放大及匹配功能。
所述天线为板载印制电路板(Printed Circuit Board，缩写：PCB)天线，或者，所述天线为外接天线，通过同轴电缆接口与所述天线匹配电路相连接。具体可以通过IPEX天线座实现外接天线，方便对模块的射频性能进行测试。
具体地，本实用新型Wi-Fi模块还包括晶体谐振电路，所述晶体谐振电路与所述单芯片相连接，用于为所述单芯片提供工作时钟。其中，晶体谐振电路为处理器提供稳定的工作时钟，具体可以为频率为40MHz，精度为10ppm的贴片无源晶体谐振器。
单芯片2可以采用RTL8711AF芯片，其内部集成ARM cortex M3处理器、MAC层处理器、基带电路、射频电路等。此外单芯片Wi-Fi模块提供丰富的专用与通用数据接口，包括SDIO、SPI、UART、I2C、PWM以及GPIO接口，便于进行系统扩展及开发。
本实用新型提出一种单芯片Wi-Fi模块，其是一种基于SINGLE-CHIP WLAN SoC(单芯片无线片上系统)及信息安全加密技术的Wi-Fi模块。模块采用SINGLE-CHIP WLAN SoC方案替代原有“MCU+Wi-Fi芯片”方案，提高产品集成化程度，可有效降低模块开发技术难度及成本。
实施例三
本实施例中对实施例二进行进一步限定。图3为本实用新型实施例三提供的单芯片Wi-Fi模块的结构示意图，所述天线匹配电路3包括滤波电路31以及天线阻抗匹配电路32。
所述天线阻抗匹配电路32分别与所述滤波电路31和天线4相连接，用于对所述天线4接收的Wi-Fi信号进行阻抗匹配，并将所述匹配后的信号传输给所述滤波电路31；所述滤波电路31分别与所述射频电路23和所述天线阻抗匹配电路32相连接，用于对所述天线阻抗匹配32传输的信号进行滤波，并将所述滤波后的信号传输至所述射频电路23。
所述滤波电路31还用于对所述射频电路23传输的信号进行滤波，并将所述滤波后的信号传输至所述天线阻抗匹配电路32；所述天线阻抗匹配电路32还用于将所述滤波后的信号传输给所述天线4以进行信号发送。
由此，可以提高产品集成化程度，可有效降低模块开发技术难度及成本。
实施例四
在实施例二的基础上进行进一步限定。图4为本实用新型实施例四提供的单芯片Wi-Fi模块的结构示意图，请参阅图4，所述的单芯片Wi-Fi模块还包括嵌入式安全控制模块5(Embedded Secure Access Module，简称ESAM)。所述ESAM5与所述微控制单元相连接。
所述ESAM5用于对所述微控制单元21接收到的已加密的所述射频电路23发送的信号进行解密，或者，对所述微控制单元21通过所述通信接口1获取到的所述外围设备发送的信号进行加密。
具体地，所述微控制单元21将通过所述通信接口1获取到的所述外围设备发送的信号传输给所述ESAM5，所述ESAM5对所述信息进行加密，将加密后的信号传输至所述微控制单元21。所述微控制单元21将接收到的已加密的所述射频电路23发送的信号传输给所述ESAM5，所述ESAM5对所述信息进行解密，将解密后的信号传输至所述微控制单元21。
ESAM5中存储有硬件加密解密装置，对传输数据进行加密或解密，实现通信的保密性与高安全性。ESAM5可独立进行密钥生成、加解密的装，内部拥有独立的处理器和存储单元，可存储密钥和特征数据，为通信模块提供加密和安全认证服务。用安全芯片进行加密，密钥被存储在硬件中，被窃的数据无法解密，从而保护客户隐私和数据安全。ESAM5与单芯片之间通过SPI接口进行数据通信。
由此，本实施例提供的单芯片Wi-Fi模块，通过设置ESAM5，实现了通信数据的硬件加密处理，在保障了数据的实时传输的基础上提高了通信安全。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，所述单芯片Wi-Fi模块与外围设备相连接，所述单芯片Wi-Fi模块包括：通信接口，单芯片，天线匹配电路以及天线；
所述通信接口分别与所述单芯片和所述外围设备相连接；
所述单芯片与所述天线匹配电路连接；
所述天线匹配电路与所述天线相连接，用于接收所述天线传输的Wi-Fi信号。
2.根据权利要求1所述的单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，所述单芯片包括：微控制单元、基带处理电路以及射频电路；
所述天线匹配电路，与所述射频电路相连接，用于对所述天线接收的Wi-Fi信号进行阻抗匹配以及滤波处理并将处理后的信号传输给所述射频电路；
所述射频电路，与所述基带处理电路连接，用于对所述天线匹配电路发送的信号进行解调以及射频处理，并将解调以及射频处理处理后的信号传输给所述基带处理电路；
所述基带处理电路，与所述微控制单元相连接，用于对所述射频电路发送的信号进行基带处理，并将所述处理后的信号发送给所述微控制单元；
所述微控制单元通过所述通信接口与所述外围设备通信，用于根据所述基带处理电路传输的信号对所述外围设备进行控制。
3.根据权利要求2所述的单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，
所述微控制单元还用于接收所述外围设备通过所述通信接口发送的信号；
所述基带处理电路还用于对所述微控制单元通过所述通信接口获取到的所述外围设备发送的信号进行基带处理，将处理后的信号发送给所述射频电路；
所述射频电路还用于将所述基带处理电路处理后的信号进行调制及功率放大处理，将经过调制及功率放大处理后的信号传输给所述天线匹配电路；
所述天线匹配电路还用于将所述射频电路处理后的信号进行阻抗匹配以及滤波处理，并传输给所述天线；
所述天线还用于将所述天线匹配电路传输的信号进行发送。
4.根据权利要求2或3所述的单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，还包括嵌入式安全控制模块ESAM，所述ESAM与所述微控制单元相连接，用于对所述微控制单元接收到的已加密的所述射频电路发送的信号进行解密，或者，所述微控制单元将通过所述通信接口获取到的所述外围设备发送的信号进行加密。
5.根据权利要求2或3所述的单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，所述天线匹配电路包括：滤波电路以及天线阻抗匹配电路；
所述天线阻抗匹配电路分别与所述滤波电路和天线相连接，用于对所述天线接收的Wi-Fi信号进行阻抗匹配，并将所述匹配后的信号传输给所述滤波电路；
所述滤波电路分别与所述射频电路和所述天线阻抗匹配电路相连接，用于对所述天线阻抗匹配电路传输的信号进行滤波，并将所述滤波后的信号传输至所述射频电路。
6.根据权利要求5所述的单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，
所述滤波电路还用于对所述射频电路传输的信号进行滤波，并将所述滤波后的信号传输至所述天线阻抗匹配电路；
所述天线阻抗匹配电路还用于将所述滤波后的信号传输给所述天线以进行信号发送。
7.根据权利要求1所述的单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，还包括晶体谐振电路，所述晶体谐振电路与所述单芯片相连接，用于为所述单芯片提供工作时钟。
8.根据权利要求1所述的单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，所述通信接口包括安全数字输入输出接口SDIO、串行外设接口SPI、通用异步收发接口UART、集成电路总线I2C、脉冲宽度调制接口PWM、通用输入输出接口GPIO中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，
所述天线为板载印制电路板PCB天线。
10.根据权利要求1所述的单芯片Wi-Fi模块，其特征在于，
所述天线为外接天线，所述外接天线通过同轴电缆接口与所述天线匹配电路相连接。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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