ماژول وای فای

ماژول‌های وای‌فای قطعات الکترونیکی هستند که با ایجاد اتصال بی‌سیم به شبکه اینترنت امکان مدیریت لوازم الکترونیکی از راه دور را فراهم می‌کنند. این ماژول‌ها از استانداردهای مختلفی مثل 802.11b/g/n و 802.11ac و یا 802.11ax پیروی می‌کنند که سرعت، فرکانس و محدوده ارتباطات وایرلس آن‌ها را تعیین می‌کند و دانستن این مشخصات می‌تواند به ما در انتخاب ماژول وای‌فای مناسب توسعه پروژه‌مان کمک کند.

معرفی انواع مختلف ماژول‌های وای‌فای و مقایسه آن‌ها

ماژول‌های وای‌فای در انواع مختلف با کاربری‌های متفاوت طراحی و تولید می‌شوند و معمولا براساس پارامترهایی مثل باند فرکانس رادیویی، گواهی‌نامه‌ها، پوشش‌دهی مکانی و نوع پکیج دسته‌بندی می‌شوند. ماژول‌های وای‌فای را از لحاظ نوع قرار گرفتن در مدار به دو دسته امبدد و خارجی و از لحاظ نوع تراشه به دو دسته ماژول تک‌ تراشه‌ای و ماژول دارای پردازنده مجزا، می‌توان تقسیم‌بندی کرد:

ماژول‌های وای‌فای امبدد

ماژول‌های وای‌فای امبدد قطعاتی هستند که در زمان تولید به‌صورت مستقیم در وسایل قرار می‌گیرند و عموما در تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها برای دسترسی به اینترنت، در لوازم خانگی هوشمند برای کنترل از راه دور و در خودروها برای اتصال به سیستم ناوبری و عیب‌یابی مورد استفاده قرار می‌گیرند و رابط آن‌ها یک رابط MCU عمومی مثل UART است. ماژول‌های ESP8266 و سری‌های مختلف ESP32 از شرکت Espressif و ماژول ESP-01 و ESP-12F از شرکت AI Thinker از نوع ماژول وای‌فای امبدد به حساب می‌آیند.

ماژول‌های وای‌فای خارجی

این ماژول‌های وای‌فای به صورت پیش‌فرض در یک وسیله الکتریکی قرار ندارند و تنها درصورت نیاز پس از توسعه نهایی پروژه به آن اضافه می‌شوند. این قطعات در کامپیوترهای شخصی و لپ‌تاپ‌ها از طریق پورت USB اضافه می‌شوند. در بردهای توسعه مثل آردوینو و رزبری‌پای نیز می‌توان از آن‌ها برای طراحی نمونه جدید استفاده کرد. پروتکل‌ها و درایورهای وای‌فای این قطعات در سیستم‌عامل‌های اندروید، ویندوز و IOS قابل اجرا هستند و نیاز به CPU قدرتمند دارند. ماژول ESP32-CAM از تولیدات شرکت Espressif و ماژول ESP-07S از محصولات شرکت AI Thinker در این دسته از قطعات قرار می‌گیرند.

مقایسه ماژول‌های وای‌فای امبدد با ماژول‌های وای‌فای خارجی

از مزایای استفاده از ماژول‌های وای‌فای خارجی می‌توان به این مورد اشاره کرد که این ماژول‌ها به‌راحتی قابل تعویض هستند و در صورت خرابی می‌توان آن‌ها را به‌سرعت جایگزین کرد. همچنین توسعه مدار را انعطاف‌پذیر می‌کنند چرا که امکان استفاده از ماژول‌های مختلف با ویژگی‌های متفاوت بدون نیاز به تغییرات عمده در طراحی مدار وجود دارد. اما باید توجه داشت که این ماژول‌ها از ماژول‌های وای‌فای امبدد بزرگتر هستند و می‌توانند فضای بیشتری را اشغال کنند و در نتیجه برای توسعه همه انواع پروژه‌ها مناسب نیستند. همچنین نیاز به اتصالات بیشتری دارند و معمولا باعث پیچیدگی بیشتر مدار می‌شوند. ضمنا در برخی موارد، اتصالات خارجی ممکن است پایداری کمتری داشته باشند و احتمال قطع شدن و یا خرابی را افزایش دهند.

ماژول‌های وای‌فای تک تراشه‌ای

در این دسته از ماژول‌های وای‌فای معمولا یک واحد میکروکنترلر هر دو وظیفه اتصال وایرلس و پردازش داده را انجام می‌دهد و بنابراین این قطعات برای توسعه لوازم فشرده با مصرف انرژی بهینه و همچنین دستگاه‌هایی که نیاز به عملکرد پیچیده‌ای ندارند مناسب هستند. به‌عنوان نمونه‌ای از اعضای این گروه می‌توان به ماژول وای‌فای ESP8266 اشاره کرد که توسط شرکت Espressif تولید و ارائه می‌شود و برای پروژه‌های مختلف اینترنت اشیا می‌توان از آن استفاده کرد.

ماژول‌های وای‌فای دارای پردازنده مجزا

دسته دیگری از ماژول‌های وای‌فای وجود دارند که در آن‌ها هسته پردازنده و ماژول وای‌فای روی تراشه‌های متفاوت قرار دارند. این پیکربندی برای کاربردهای پیچیده‌تر که نیاز به قدرت پردازشی بالاتری دارند مناسب است. برخی از این ماژول‌ها تکنولوژی وایرلس را با تکنولوژی‌های دیگری نظیر بلوتوث و زیگ‌بی ترکیب می‌کنند. به این دسته خاص، ماژول وای‌فای کومبو نیز گفته می‌شود. این قطعات بیشتر برای وسایلی که نیاز به ارتباطات وایرلس چندگانه دارند، مثل لوازم پوشیدنی، به‌کار می‌روند. برخی از ماژول‌های این دسته که از آخرین استانداردهای وای‌فای پیروی می‌کنند سرعت انتقال اطلاعات بسیار بالایی دارند و در محیط‌های شلوغ نیز عملکرد خوبی از خود نشان می‌دهند. این قطعات برای کاربردهایی که نیازمند پهنای باند زیاد هستند مناسبند. از این نوع ماژول وای‌فای می‌توان به ESP32-WROOM-32 از شرکت Espressif اشاره کرد.

مقایسه ماژول‌های وای‌فای تک‌تراشه‌ای با ماژول‌های وای‌فای دارای پردازنده مجزا

چنین مقایسه ای به شما کمک می‌کند تا بهترین ماژول وای‌فای را برای توسعه پروژه‌تان انتخاب کنید. ماژول‌های وای‌فای تک‌تراشه‌ای به دلیل یکپارچه بودن معمولا اندازه کوچکتری دارند و فضای کمتری را اشغال می‌کنند. به دلیل کاهش تعداد قطعات، هزینه تولید و خرید آن‌ها معمولا کمتر است و مصرف انرژی کمتری نیز دارند. همچنین طراحی مدار با آن‌ها ساده‌تر است. اما امکان تعویض و به‌روز رسانی آن‌ها به صورت جداگانه وجود ندارد و معمولا قدرت پردازشی آن‌ها نیز کمتر است. در مقابل ماژول‌های وای‌فای دارای تراشه مجزا، معمولا ابعاد بزرگتری دارند و فضای بیشتری را اشغال می‌کنند، انعطاف‌پذیری آن‌ها بیشتر است و راحت‌تر و به صورت جداگانه به‌روز رسانی می‌شوند. این قطعات معمولا قابلیت‌های جانبی بیشتری دارند و امکانات ارتباطی متنوع‌تری را ایجاد می‌کنند. فقط باید توجه داشت که این قطعات اندازه بزرگتر، مصرف انرژی بیشتر و قیمت بالاتری دارند. همچنین طراحی مدار با این ماژول‌های وای‌فای پیچیده‌تر است زیرا به هماهنگی بین قطعات مختلف نیاز دارد.

مزایا و معایب ماژول‌های وای‌فای

ماژول‌های وای‌فای با ایجاد ارتباط وایرلس نیاز به کابل‌های فیزیکی را از بین برده و انعطاف‌پذیری در استفاده از وسایل را ایجاد می‌کنند. این قطعات عموما به راحتی تنظیم می‌شوند و نیاز به دانش تکنیکال خاصی برای راه‌اندازی ندارند. با توجه به سازگاری بالای آن‌ها، توسعه دهندگان می‌توانند بدون نیاز به تغییرات قابل توجه در پروژه، به راحتی وسایل دیگر را به آن‌ها متصل کنند. این قطعات بخصوص نمونه‌های جدیدتر که از آخرین استانداردها پیروی می‌کنند امکان ارسال سریع و با کیفیت اطلاعات در محیط‌های شلوغ را فراهم می‌کنند. البته اگر امنیت به طور کامل برقرار نشود شبکه‌های وای‌فای ممکن است هک شوند، پس لازم است پروتکل‌های امنیتی ضروری رعایت شوند. همچنین ماژول‌های وای‌فای ممکن است مصرف برق بالایی داشته باشند که برای سیستم‌های باتری‌محور دردسر ساز می‌شود و در نتیجه مدیریت مصرف انرژی در وسایلی که شامل این قطعات هستند حیاتی است.

نکات کلیدی در خرید ماژول وای‌فای که باید به آن‌ها دقت کنیم

ماژول‌های وای‌فای قطعات کاربردی هستند که بیشتر به صورت امبدد در مدار استفاده می‌شوند و بنابراین تعویض آن‌ها گاها دشوار است و باید حتما پیش از شروع توسعه پروژه از انتخاب قطعه مناسب اطمینان داشته باشید. برای انتخاب یک ماژول وای‌فای مناسب پروژه‌تان در قدم اول باید نیازهای پروژه را تعریف کنید و سپس با بررسی مشخصات ماژول‌های وای‌فای در دسترس، نمونه مناسب با پروژه خودتان را انتخاب و تهیه کنید.

تعریف پروژه

ابتدا باید بررسی کنید که پروژه شما یک پروژه ساده آموزشی است یا یک پروژه پیشرفته وابسته به اینترنت اشیا و صنعتی و یا مرتبط با اتوماسیون خانگی. باید سرعت مورد نیاز انتقال اطلاعات را بشناسید. به‌طور مثال برای کاربردهای تماشای آنلاین ویدئو در مقایسه با انتقال داده سنسورهای ساده نیاز به سرعت انتقال اطلاعات بیشتری دارید. همچنین باید بیشترین فاصله ارسال و دریافت اطلاعات به‌صورت صحیح توسط ماژول‌های وای‌فای، هنگام توسعه پروژه درنظر گرفته شود.

میزان مصرف انرژی

در کاربردهای مختلف میزان مصرف انرژی متفاوت است. به عنوان مثال در دستگاه‌های باتری محور باید میزان مصرف انرژی مدیریت شود. بنابراین در این نوع از وسایل باید از نمونه‌های ماژول وای‌فای کم‌مصرف استفاده کرد تا عمر مفید باتری طولانی‌تر شود. در صورت استفاده از ماژول‌های وای‌فای مثل ESP32 و ESP8266 که دارای مدهای کم‌مصرف متعدد هستند می‌توانید میزان مصرف انرژی در پروژه خود را کاهش دهید. همچنین در پروژه‌هایی که نیاز به پردازش سنگین ندارند کاهش فرکانس کاری ماژول وای‌فای می‌تواند به کاهش مصرف انرژی در پروژه کمک کند. یکی دیگر از روش‌های بهینه‌سازی مصرف انرژی در ماژول‌های وای‌فای استفاده از پروتکل‌های ارتباطی کم‌مصرف مثل MQTT به جای HTTP است. نکته آخر که باید به آن توجه شود، هم‌خوانی نیاز‌های انرژی قطعه مورد استفاده با منابع انرژی در مدارتان است.

سازگاری

پیش از خرید ماژول وای‌فای مورد نیاز پروژه‌تان از سازگاری آن با میکروکنترلر یا پردازنده‌ای که در پروژه‌تان استفاده کرده‌اید اطمینان حاصل کنید. برخی از ماژول‌ها دارای میکروکنترلر داخلی هستند در حالی که بقیه برای کار کردن نیاز به یک پردازنده خارجی خواهند داشت. همچنین مطمئن شوید که ماژول انتخابی‌تان از سیستم عامل یا محیط توسعه‌ای که استفاده می‌کنید پشتیبانی می‌کند.

استانداردهای وای‌فای

با توجه به اینکه هر یک از استانداردهای وای‌فای قابلیت‌های خاصی را پشتیبانی می‌کنند و عملکرد و امنیت متفاوتی دارند، هنگام خرید ماژول وای‌فای مورد نظرتان اطمینان حاصل کنید که از استانداردهای مورد نیازتان پشتیبانی می‌کند. توجه داشته باشید که هر استاندارد از پهنای باند متفاوتی پشتیبانی می‌کند. با توجه به الزامات پروژه خودتان تصمیم بگیرید که به 2.4 گیگاهرتز، 5 گیگاهرتز و یا ماژول دو‌بانده نیاز دارید.

ویژگی‌های امنیتی

مطمئن شوید که ماژول انتخابی‌تان از پروتکل‌های رمزگذاری قوی مانند WPA2 یا WPA3 برای محافظت از داده‌های شما پشتیبانی می‌کند. به عنوان مثال ماژول‌های وای‌فای خانواده ESP32 از این پروتکل‌های رمزگذاری پشتیبانی می‌کنند. همچنین به دنبال ماژول‌هایی با ویژگی پیشرفته احراز هویت باشید تا بتوانید از دسترسی غیرمجاز به سیستم‌تان جلوگیری کنید.

اندازه قطعه و هزینه

پیش از خرید ماژول وای‌فای از محدودیت‌های فیزیکی پروژه‌تان اطلاع داشته باشید تا بتوانید قطعه‌ای با ابعاد مناسب تهیه کنید. همچنین با توجه به محدوده و فضای مورد نیاز پروژه‌تان بین انتخاب گزینه‌های آنتن داخلی و آنتن خارجی می‌توانید تصمیم بگیرید. مورد دیگر بودجه در دسترس‌تان است. به قیمت ماژول وای‌فای مورد نیازتان توجه کنید و مطمئن شوید که با بودجه پروژه شما مطابقت دارد.

تامین‌کننده ماژول وای‌فای

شرکت تولیدکننده هر قطعه الکترونیکی تضمین‌کننده کیفیت عملکرد آن است. با انتخاب یک تامین‌کننده مطرح که تولیدات با کیفیت عالی و تضمین‌شده را به بازار ارائه می‌دهد، می‌توانید از عملکرد ماژولی که تهیه کرده‌اید اطمینان حاصل کنید. شرکت Espressif به‌عنوان یکی از معتبرترین تولیدکنندگان ماژول‌های وای‌فای ارزان‌قیمت با عملکرد بالا، محصولات سری ESP32 و ESP8266 را تولید و به بازار عرضه می‌کند. قطعات تولیدشده توسط این شرکت به طور گسترده‌ای در سیستم‌های امبدد و اینترنت اشیا کاربرد دارند. شرکت u-blox نیز یک شرکت سوییسی است و ماژول‌های وای‌فای تحت عنوان u-blox Wi-Fi برای استفاده در خودرو، کاربردهای صنعتی و همچنین اینترنت اشیا به بازار ارائه می‌دهد. یکی دیگر از تولیدکنندگان ماژول‌های وای‌فای نیز شرکت چینی AI-Thinker است که در زمینه ماژول‌های IoT فعالیت می‌کند و محصولات با کیفیتی را به بازار ارائه می‌دهد. اگر نیاز به یک ماژول وای‌فای قدرتمند برای کاربردهای پیچیده دارید ماژولی از این دسته از تولیدکنندگان برتر در این زمینه را انتخاب کنید. شرکت بای بست الکترونیک با سالها تجربه در تهیه قطعات الکترونیکی از شرکت‌های مطرح دنیا می‌تواند در خرید ماژول وای‌فای مورد نیازتان با بهترین قیمت و در کمترین زمان و همچنین با تضمین اصالت کالا به شما کمک کند.