仅需6美元，Raspberry Pi Pico W为物联网设计带来Wi-Fi
首先，树莓派推出了树莓派Pico，这是该公司的第一款MCU级产品。现在，同一块板正在进行无线连接改造。2022年7月13日Steve Arar博士
树莓派的首款硅解决方案RP2040于2021年1月推出。最近，该公司发布了一款新的RP2040板，其中包括Wi-Fi功能。让我们看看这个新板如何帮助设计师在更快的上市时间内打造出更整洁的产品。
RP2040的亮点
树莓派的第一个硅解决方案，RP2040微控制器，包括两个运行频率为133 MHz的Arm Cortex M0+内核，包括264 KB的片上RAM。该设备还通过专用QSPI总线支持高达16 MB的片外闪存。
树莓派Pico。图片由Raspberry Pi提供
与类似产品相比，RP2040的一个关键优势是其可编程I/O（PIO）外围设备，可用于实现不同的数字通信协议以及不太常见的协议，如WS2812LED协议。该公司还发布了Raspberry Pi Pico，这是一款售价4美元的微控制器板，使用RP2040 MCU构建。
引人注目的短板和两个潜在的解决方案
复盆子Pi Pico是RP2040的低成本转接板。它将RP2040与2 MB闪存和支持1.8–5.5 V输入电压的电源芯片配对。然而，这种低成本板的一个主要缺点是它不提供无线连接。
虽然物联网应用同时使用有线和无线连接技术，但无线解决方案通常是首选，因为它们简化了部署和配置。为了给物联网设备增加无线连接，我们可以使用无线SoC或无线模块。
选项一：使用无线SoC
虽然无线SoC（如德州仪器公司的CC3100 Wi-Fi网络处理器）可以用于为物联网设备添加无线连接，但基于SoC的设计需要时间、金钱和工程专业知识。
CC3100的框图。图片由德州仪器公司提供
在构建定制射频板时，许多因素会影响电路性能，包括板布局和材料、天线类型、天线迹线形状、迹线长度、组件类型和组件供应商。即使是板上螺丝和电池的放置也可能造成未知的不良影响。还需要匹配网络来确保信号在天线和SoC之间传播时不会衰减。
这些复杂的射频设计是经验丰富的射频工程师昂贵的原因。此外，射频设计需要昂贵的实验室设备和工具。考虑到所有这些障碍，定制RF实现似乎不是为Raspberry Pi Pico这样的低成本板添加无线连接的合理解决方案。
选项二：使用无线模块
另一种解决方案是使用无线模块。不同的芯片制造商，如Espressif Systems和Silicon Labs，已经发布了许多此类模块的选项。对于无线模块，大部分设计已经完成。
PCB具有充分的特性，并针对射频性能进行了优化。天线布局、屏蔽、定时部件（晶体）以及监管批准和标准认证均由模块制造商完成。这大大简化了项目的设计过程。
树莓派Pico W内置无线连接
尽管无线模块使工程师和制造商能够访问无线连接，但它们仍然需要额外的板。为了解决这个问题，树莓派最近推出了一款新版本的Pico板，其中包括英飞凌的CYW43439无线SoC（数据表）。
树莓派Pico W.图片由树莓派提供
这款名为Raspberry Pi Pico W的新主板售价为6美元。无线电电路封装在金属屏蔽中，以降低客户最终产品的合规成本。CYW43439包括IEEE 802.11 b/g/n MAC、基带和无线电电路。无线SoC还集成了满足大多数手持系统输出功率要求的功率放大器（PA），以及用于提高接收器灵敏度的低噪声放大器（LNA）。
除了上述Wi-Fi标准外，CYW43439还支持蓝牙经典和蓝牙低能耗。虽然Pico W板上的蓝牙连接目前尚未激活，但树莓派可能会在未来版本中包含此功能。
其他RP2040板，也包括眼睛连接
自2021年1月RP2040发布以来，不同的供应商已经生产了许多第三方RP2040板。这些第三方主板中的每一个都试图在最初的Raspberry Pi Pico主板上进行改进，这是最便宜的选择。在这些板中，也有内置无线连接的解决方案。一个例子是Arduino的Nano RP2040 Connect。该板的功能框图如下所示。
Nano RP2040 Connect的框图。图片由Arduino提供
Nano RP2040 Connect使用u-blox Nina W102模块提供Wi-Fi和蓝牙连接。u-blox的无线模块支持IEEE 802.11 b/g/n和蓝牙4.2标准。该模块还包括一个集成平面倒F天线（PIFA）。
Nano RP2040 Connect具有一些附加组件，如6轴IMU和全向数字麦克风。该板的价格约为30美元，比Pico W板贵得多。
最后的思考：Wi-Fi的优点和缺点
有几种不同的无线协议，如Wi-Fi、蓝牙LE、Zigbee和Z-Wave，通常用于物联网应用。在评估物联网应用的无线解决方案时，“一种尺寸并不适合所有人。”但Wi-Fi的优缺点是什么，尤其是对于Pico W板和互联网上的其他一些RP2040项目？
Wi-Fi有一个突出的特点：它本身就是基于IP的。这是因为，从第一天起，Wi-Fi就被创建用于互联网连接，作为有线以太网标准的无线替代品。考虑到这一点，当我们希望物联网设备以本地方式连接到互联网时，Wi-Fi是最佳选择。
使用蓝牙和Zigbee等协议的设备无法直接连接到互联网进行云或远程访问。在这些情况下，在通过Wi-Fi路由器通过互联网发送数据之前，需要集线器或网关设备将信息从蓝牙/紫蜂/Z-Wave格式转换为Wi-Fi。这个额外的网关增加了系统成本和复杂性。
然而，当应用于物联网应用时，传统的Wi-Fi有两个主要限制：它不能同时有效地支持大量设备，而且功耗很高。最近对Wi-Fi的升级，称为Wi-Fi 6或802.11ax，旨在促进物联网应用。Wi-Fi 6支持拥挤的物联网网络，同时消耗更少的电力。
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