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摘要：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。本文研究了51单片机的WIFI无线控制系统。
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IEEE802.11a/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。
1WIFI简介
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。
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。
PIC32控制核心USB总线RT73无线网卡
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TCP/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MIPSTechnologies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MIPS32Release2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/
b）可编程预取高速缓存存储器，以增强闪存中的执行效率
c）16位指令模式（MIPS16e），用于紧凑型代码
d）带有63个优先级的向量中断控制器
e）可编程的用户和内核工作模式
f）可对外设寄存器执行原子级位操作（单周期）
g）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
h）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
i）EJTAG调试端口，支持广泛的第三方调试、编程和测试工具
j）指令控制的功耗管理模式
k）5级流水线指令执行
l）内部代码保护，以帮助保护知识产权
m）PIC32MX440系列单片机具有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监视的集成模拟比较器；6.集成USB收发器；7.硬件执行的事务握手；8.可在系统RAM中任意位置进行端点缓冲；
9.集成用于访问系统RAM和闪存的总线主控；10.USB模块工作时不需要使用PIC32DMA模块。
２系统硬件电路设计
设计完成了基于５１单片机采用ｗｉｎ无线控制的系统设计与实现，系统选取直流电机作为受控设备，采用Ｌ２９３Ｄ作为电机驱动模块，系统硬件主要包括以下几个模块。２．１主控及驱动模块
主控模块为５１单片机控制电机驱动模块，驱动电机的正转、反转与停止，。单片机的Ｐ０的８个端口在位定义之后对Ｌ２９３Ｄ电机模块的４个ＩＮＰＵＴ写人各不同的髙低电平，经Ｌ２９３Ｄ芯片内部的转换之后，在ＯＵＴＰＵＴ输出４个相应的电平值，分别对应Ｍｌ和Ｍ２的两个电机Ａ端和Ｂ端，从而通过驱动模块控制电机Ｍ丨和Ｍ２的正转和反转，进而实现系统所需要的功能。
２．２ＷＩＦＩ模块
系统采用ＥＳＰ８２６６ＷＩＦＩ模块作为连接单片机与智能手机的桥梁，ＥＳＰ８２６６ＷＩＦＩ模块如图３所示，模块中ＣＨ＿ＰＤ处于低电平使得供电模块关闭，处于高电平是正常工作状态，因此需将模块的ＣＨ＿ＰＤ引脚和ＶＣＣ相连，ＥＳＰ８２６６ＷＩＦＩ模块与单片机上通过ＲＸＤ和ＴＸＤ串口相连。
２．３电平转换模块
单片机与计算机之间的串口通信通过ＵＳＢ转串口线及相应的驱动来完成，本系统电平转换模块主要完成单片机５Ｖ电平与ＷＩＦＩ模块３．３Ｖ电平之间的转换，实现单片机与ＷＩＦＩ模块之间的相互通信，进而完成数据交换。
２．４电源模块
电源模块为系统提供稳定的直流电源，采用ＡＭＳ１１１７－３．３Ｖ完成降压和稳压的过程，给系统提供不同的工作电压，实现给单片机提供５Ｖ和ＷＩＦＩ模块提供３．３Ｖ电压。
３系统软件设计
３．１系统主程序
系统主程序主要完成对系统中各模块电路的初始化等工作，单片机首先完成串口初始化，设置好单片机与ＷＩＦＩ模块的波特率为１１５２００。然后向Ｗｉｎ模块发送ＡＴ指令，使ＷＩＦＩ模块创建好服务连接。手机连接到ＷＩＦＩ模块发送无线的控制指令，单片机在接收到ＷＩＦＩ模块从串口传来的数据后，进人中断函数来执行接收数据的模式。将接收到的控制指令存储在寄存器中，单片机在寄存器中读取接收到的控制指令，然后根据接收到命令的不同，执行电机正转反转或停止的动作。
３．２串口中断接收程序
系统通过串口中断实现单片机和ＷＩＦＩ模块之间的通信。根据命令数据发送的规律，将命令解码储存在相应的二维数组中，方便主函数的调用。
３３串口发送程序
单片机通过串口向ＷＩＦ１模块发送指令，控制ＷＩＦＩ模块的模式，以便手机接人ＷＩＦＩ模块。在发送指令时，要关闭串口中断，避免在发送数据时串口中断的产生，引起指令发送错误。在指令发送完毕后，打开串口中断，允许中断函数对单片机作用。
4结束语
系统通过硬件设计、软件设计及软硬件调试的过程，完成了一种基于５１单片机及ＥＳＰ８２６６ＷＩＦＩ模块的无线控制系统设计，在开发过程中碰到过软件和硬件等各方面的故障，但通过调试逐步排除，最后实现了该设计系统，系统硬件组成简单成本低廉，开发过程中流程清晰，系统中的电机驱动控制系统可修改为其他无线控制系统，在物联网时代具有很好的借鉴价值，是一种完美的无线控制系统解决方案。
参考文献：
[1]基于51单片机的WIFI遥控小车[J].吴犇牛，叶吾梅.山东工业技术.2017（07）
[2]基于单片机的网络覆盖控制技术[J].李合军.电子技术与软件工程.2017（06）
[3]无线广播系统编码机中单片机技术的应用[J].邹景文.科技资讯.2013（11）