基於高拓ATBM6441之WiFi智能燈泡方案

ATBM6441是高拓訊達公司新一代支持1T1R IEEE802.11b/g/n協議的低功耗Wi-Fi芯片。在上一代芯片的基礎上，增加了更多物聯網應用的外設接口，同時增大RAM空間，降低休眠功耗，更適合應用於電池供電的產品中。

ATBM6441集成了低功耗MCU處理器，可獨自實現Wi-Fi網絡功能，內置2Mbytes SPI Flash存儲器，為嵌入式FreeRTOS系統提供高速緩存。為客戶提供一套具有卓越性能，高可靠性和超長待機時間的Wi-Fi技術方案。
 

這裡演示一下透過ATBM6441 MCU PWM來控制一個LED燈泡，實作一個簡單的WiFi智能燈泡方案。

設計理念:

燈泡透過ATBM6441 WiFi的功能連上WiFi AP來存取網際網路。在ATBM6441中包含阿里雲SDK可直接連上阿里雲，完成provision之後就可以透過APP來控制燈泡的開關以及進階的應用。

組件：

燈泡: LED 燈泡，包含R G B WW WC 等控制信號輸入。

無線模組 : ATBM6441囉。我們利用Altobeam的EVB來使用。

ATBM6441與燈泡的接線如下。 因為我們使用RGB來控制，所以直接把WW,WC都固定PULL UP。

PIN	Light
PIO8	R
PIO7	G
PIO6	B
PULL UP	WW
PULL UP	WC

阿里雲：利用阿里雲的IoT 平台，來作遠端調適。

雲智能APP:：使用雲智能APP來作WiFi autoconfig的設定。

PCB 設計確認清單:

• 天線射頻設計規範

天線射頻走線的參數，必須遵守50ohm阻抗的微帶設計規範。射頻走線不要太細，考慮到加工精度，PCB加工後射頻阻抗應該控制在40ohm到60ohm之間。下圖是走線設計範例。

上圖中，射頻線要畫在表層，鄰近的一層則為GND層。

W:表層的線寬

S:走線和銅箔之間的淨空距離

H:表層和鄰近GND層的間距

天線射頻走線盡可能短且走直線，如果必須拐彎，請使用135度角或者弧形走線方式。射頻走線下方需要有未被分割開的完整平面。

• 前端射頻匹配電路

射頻匹配電路推薦由4個器件組成拍 π型電路。如下圖所示，這些匹配砌件需要盡量靠近Wi-Fi芯片。針對不同的設計，器件參數都需要進行微調。為了加強ESD保護，建議可以在靠近天線端加一個0402封裝的ESD保護器件。

注意:需要在表層的射頻微帶線兩側加強GND屏蔽，同時盡可能多放一下過孔和下層的地平面連接。最佳的PCB設計方案是在射頻線，電源線，PWR_ON控制信號線和晶體附近增加GND屏蔽，同時GND屏蔽上要多放一些過孔。

如果射頻前端需要兼容IPEX座設計，IPEX座需放在天線端口和π型匹配件之間，射頻線盡量短。

• E-PAD 接地焊盤上的過孔

為了增強E-PAD的接地和散熱性能，推薦使用4*4 + 3*3的過孔，工藝允許的話建議6*6個陣列地過孔。如果過孔過少會直接影響射頻性能和芯片工作時的溫度。

• 電源管腳的去耦電容

每個電源管腳附近推薦放一個去耦電容，而且去耦電容的位置必須放置在芯片管腳和過孔之間。如果去耦電容的GND焊盤需要通過過孔連接下層的GND，過孔需要放置在GND焊盤附近。 

• 電源線的設計規範

不要使用太細的電源線，電源線推薦使用和芯片一樣寬度(10+/-1 mil)的走線。Pin#37 是PA供電管腳，電流比較大，此管腳的電源走線建議加粗到15~20mil，如果此電源線需要打過孔，需要12mil以上的過孔或者2個電源過孔，防止因過孔限制電流。DC/DC 等電源模塊盡量遠離射頻走線和晶體，避免開關電源噪聲對於射頻輸入和晶體時鐘的干擾。

• 晶體布局布線

不要在晶體下面走信號線，尤其不能走PWR_ON線。

阿里雲設定:

在阿里雲註冊一個免費帳號，進入企业物联网平台的控制台，按照阿里雲內的說明新增一個產品。我這裡建立了一個名為bulb的產品。這個時候會得到一個ProductKey。

之後查看bulb的內容，可以看到這個產品的一些描述，以及可以支援的功能。這裡加一個RGB自定義功能，可以用來調整燈光。默認是有一個開關的功能。

然後新增幾個bulb設備。

這樣每個device 我們可以得到一組DeviceSecre。 接著每一組DeviceSecre轉成json的格式備用。範例如下

{"product_key":"gxk7pXvSAPr", "device_name":"bulb_test1", "device_secret":"ea34368906bd67d0b98d1830c9801600"}

這樣阿里雲的基本設定就算是完成了。

Altobeam Iot SDK for ali

使用atbm6441_iot_sdk_for_hera_v0.2.2_ali 參考default的設定，make all 後將產出的 fw_update1.bin, fw_update2.bin 燒入到ATBM6441_EVB_Board上。

之後再把一組DeviceSecre也寫入。

這樣基本上就可以了。


WiFi AutoConfig:

Device以及Cloud都設定好之後，那麼燈泡要怎麼透過WiFi連線上網呢? 在Altobeam的IoT Firmware中有支持WiFi AutoConfig的功能。透過開關燈泡3次來驅動，進入autoconfig 模式，這個時候燈泡就會一閃一閃。接著利用雲智能APP就可以把燈泡的WiFi給設定好，然後燈泡就會自動連上設定好的WiFi AP了。至於詳細怎麼操作，就自行下載APP ，照著APP內說明執行就行了。

 

阿里雲調試:

當燈泡連上網路之後，aliyun sdk會自行連上阿里雲，此時我們再度打開阿里雲的控制平台就可以看到裝置上線了。

然後就可以在線調試啦~ 這裡可以看到屬性調試中，有我們之前定義的功能: RGB 以及開關。當然，若能在雲智能APP中新增裝置成功的話，也可移直接用APP來對燈泡進行遠端操作的。

這樣是不是很簡單。


結語：

ATBM6441 是一款高集成度的Wi-Fi芯片。包含低功耗處裡器和Wi-Fi MAC層、1T1R Wi-Fi 基帶、射頻前端電路、Wi-Fi協議加速器、SDIO接口等其他通用外圍接口以及電源管理子系統。可獨自實現Wi-Fi 網絡功能，降低物料成本。本Wi-Fi智能燈泡方案，即是一種Hostless的應用，利用ATBM6441就可以獨自完成，電路的設計就變得很簡單，而且SDK中已經整合好aliyun所需的lib，能大大縮短產品開發時程。