嵌入式分享合集179

admin管理员组

文章数量:1531375

一、有刷电机与无刷电机的区别

直流电机分为有刷电机和无刷电机，这里所说的“刷”是指碳刷。那碳刷长什么样呢？

   那直流电机为什么要碳刷呢？有碳刷和没碳刷有什么不一样呢？我们接着往下看！

直流有刷电机原理

    如图1所示，这是一个直流有刷电机结构模型图。两个固定的异性磁铁，中间放置一个线圈，线圈两端分别接在两个半圆形的铜环上，铜环两端与固定的碳刷相接触，然后给碳刷两端分别接上直流电源。

图1

    接上电源以后，电流如图1中箭头所示。根据左手定则，黄色线圈受到垂直向上的电磁力；蓝色线圈受到垂直向下的电磁力。电机转子开始作顺时针旋转，旋转90度以后，如图2所示：

图2

    此时，碳刷刚好在两个铜环中间空隙处，整个线圈回路没有电流。但是在惯性的作用下，转子依然在继续旋转。

图3

    转子在惯性的作用下转到上述位置时，线圈电流如图3所示。根据左手定则，蓝色线圈受到垂直向上的电磁力；黄色线圈受到垂直向下的电磁力。电机转子继续作顺时针旋转，旋转90度以后，如图4所示：

图4

    此时，碳刷刚好也在两个铜环中间空隙处，整个线圈回路没有电流。但是在惯性的作用下，转子依然在继续旋转。然后又重复上述步骤，一直循环下去。

直流无刷电机

    如图5所示，这是一个直流无刷电机结构模型图。它是由定子和转子两部分组成，其中转子上有一对磁极；定子上面绕了有很多组线圈，图中画了有6组线圈。

图5

    当我们给定子线圈2、5通入电流，此时线圈2、5会产生磁场，定子相当于一个条形磁铁，其中2为S（南）极、5为N（北）极。由于同性磁极互相吸引，所以转子N极会旋转到线圈2位置，转子S极会旋转到线圈5位置，图6。

图6

    然后我们把定子线圈2、5电流撤掉，再给定子线圈3、6通入电流。此时线圈3、6会产生磁场，定子相当于一个条形磁铁，其中3为S（南）极、6为N（北）极。由于同性磁极互相吸引，所以转子N极会旋转到线圈3位置，转子S极会旋转到线圈6位置，图7。

图7

    同理，再把定子线圈3、6电流撤掉，再给定子线圈4、1通入电流。此时线圈4、1会产生磁场，定子相当于一个条形磁铁，其中4为S（南）极、1为N（北）极。由于同性磁极互相吸引，所以转子N极会旋转到线圈4位置，转子S极会旋转到线圈1位置。

    至此为止，电机已经旋转半圈....后半圈和前面原理一致，这里不在赘述。我们可以简单的把直流无刷电机理解成，就像在一头驴的前面钓一个胡萝卜就这样，驴会一直朝着胡萝卜方向前进。

    那怎么样才能在不同时刻给不同线圈通入准确的电流呢？这就需要电流换向电路了......在这里就不详细介绍了。

优缺点对比

    直流有刷电机：启动快速、制动及时、调速平稳、控制简单、结构简单、价格便宜。重点是价格便宜！价格便宜！价格便宜！而且它启动电流大，在低速时扭矩（旋转力）大，能带很重的负荷。

    但是由于碳刷和换向片之间存在摩擦，所以直流有刷电机容易产生火花、发热、噪音、对外界环境有电磁干扰，而且效率低、寿命短。因为碳刷属于损耗品，容易出故障，而且用一段时间需要更换。

    直流无刷电机：由于直流无刷电机省去了碳刷，所以噪音小、无需维护、故障率低、使用寿命长，而且运行时间和电压比较稳定，对于无线电的设备干扰要小。但是它的价格贵！价格贵！价格贵！

二、无刷直流电机的基本工作原理

了解下STM32单片机开发时常见的无刷直流电机。

无刷直流电机简介

    无刷直流电机，英语缩写为BLDC（Brushless Direct Current Motor）。电机的定子是线圈，或者叫绕组。转子是永磁体，就是磁铁 。根据转子的位置，利用单片机来控制每个线圈的通电，使线圈产生的磁场变化，从而不断在前面勾引转子让转子转动，这就是无刷直流电机的转动原理。下面深入一下。

无刷直流电机的结构

    首先先从最基本的线圈说起。如下图。可以将线圈理解成长得像弹簧一样的东西。根据初中学过的右手螺旋法则可知，当电流从该线圈的上到下流过的时候，线圈上面的极性为N，下面的极性为S。

    现在再弄一根这样的线圈。然后摆弄一下位置。这样如果电流通过的话，就能像有两个电磁铁一样。

  再弄一根，就可以构成电机的三相绕组。

    再加上永磁体做成的转子，就是一个无刷直流电动机了。

无刷直流电机的电流换向电路

    无刷直流电机之所以既只用直流电，又不用电刷，是因为外部有个电路来专门控制它各线圈的通电。这个电流换向电路最主要的部件是FET（场效应晶体管，Field-Effect Transitor）。可以把FET看作是开关。下图将FET标为AT（A相Top），AB（A相Bottom），BT，BB，CT，CB。FET的“开合”是由单片机控制的。

用霍尔传感器确认转子位置

    霍尔传感器通过霍尔效应（Hall Effect），能检测出磁场强度的变化。根据高中物理所学的左手定则（用来判断带电导体在磁场中的受力方向），在霍尔传感器所在的回路中，磁场使带电粒子的运动发生偏转，带电粒子“撞到”霍尔传感器的两边，产生电位差。这时就可以用电压计接到霍尔传感器的两边，检测出这种电压变化，从而检测出磁场强度的变化，原理如下图所示。

电气角度和机械角度关系

    虽然在这里插入这么个小知识有点怪，但我还是觉得有必要的，因为我觉得当时学的时候不太好理解。在这里配合霍尔传感器的实例说可能好懂一点。机械角度就是电动机转子实际转过的角度。电气角度和机械角度的关系与转子的极对数有关。      whaosoft aiot http://143ai

电气角度 = 极对数 x 机械角度

    因为实际上线圈生成的磁场要吸引的是转子的磁极。所以对于电机的转动控制来说，我们只关心电气角度就好。

怎样控制无刷直流电机的转速？

    线圈两端的电压越大，通过线圈的电流越大，生成磁场越强，转子转动得就越快。因为接的电源是直流的，所以我们通常用PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）来控制线圈两端电压的大小。PWM的简单原理如下。

  所以给无刷直流电机通电的时候，用单片机产生的PWM不断地控制FET的开合，能使线圈反复处于通电断电，通电断电的状态。通电时间长（Duty大），线圈两端的等效电压就大，产生的磁场强度就强，转子转动就快；通电时间短（Duty小），线圈两端的等效电压就小，产生的磁场强度就弱，转子转动就慢。STM32中PWM相关文章:STM32中PWM的配置与应用详解。

    PWM波形接到FET的Gate（门极）上，控制FET的开合。假设Gate上的电压为高时，FET闭合导通；Gate上的电压为低时，FET断开不通电。

    而且同一相上的上下两个FET须由反相的PWM波形控制，以防止上下两个FET同时导通，造成电流不通过电机而上下相同，造成短路。

    无刷直流电机的关键有三点：

• 线圈绕组电流的换向顺序。电流的换向顺序决定了由线圈产生的磁场的旋转方向，从而决定了转子的转动方向

• 霍尔传感器或其它手段来估计永磁体转子所处的位置，用于决定电流什么时候换向

• 使用单片机产生的PWM波形来控制电机绕组的通电时间，来控制转子转动的速度

三、PWM原理及其应用

什么是PWM

    PWM（Pulse Width Modulation）简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在测量、通信、工控等方面。

PWM的频率

    是指在1秒钟内，信号从高电平到低电平再回到高电平的次数，也就是说一秒钟PWM有多少个周期，单位Hz。

PWM的周期

    T=1/f，T是周期，f是频率。

    如果频率为50Hz ，也就是说一个周期是20ms，那么一秒钟就有 50次PWM周期。

占空比

    是一个脉冲周期内，高电平的时间与整个周期时间的比例，单位是% (0%-100%)

    一个周期的长度，如下图所示。

其中，周期是一个脉冲信号的时间，1s内的周期T次数等于频率f，脉宽时间是指高电平时间。

    上图中，脉宽时间占总周期时间的比例，就是占空比。

    比方说，周期的时间是10ms，脉宽时间是8ms，那么占空比是8/10= 80%，这就是占空比为80%的脉冲信号。

    PWM就是脉冲宽度调制，通过调节占空比就可以调节脉冲宽度。

PWM原理

    以STM32单片机为例，其IO口只能输出高电平和低电平。

    假设高电平为5V、低电平则为0V，那么要输出不同的模拟电压就要用到PWM。通过改变IO口输出的方波的占空比，从而获得使用数字信号模拟成的模拟电压信号。

    电压是以一种脉冲序列被加到模拟负载上去的，接通时是高电平1，断开时是低电平0。接通时直流供电输出，断开时直流供电断开。通过对接通和断开时间的控制，理论上来讲，可以输出任意不大于最大电压值5V的模拟电压。

    比方说，占空比为50%那就是高电平时间一半，低电平时间一半。在一定的频率下，就可以得到模拟的2.5V输出电压。那么75%的占空比，得到的电压就是3.75V，如下图所示。

    也就是说，在一定的频率下，通过不同的占空比即可得到不同大小的输出模拟电压，PWM就是通过这种原理实现数字模拟信号转换的。

PWM应用

LED呼吸灯

    以经常使用的呼吸灯举例。

    一般人眼睛对于80Hz以上刷新频率则完全没有闪烁感，那么我们平时见到的LED灯，当它的频率大于50Hz的时候，人眼就会产生视觉暂留效果，基本就看不到闪烁了，而是误以为是一个常亮的LED灯。

    由于频率很高时看不到闪烁，占空比越大LED越亮，占空比越小LED越暗，在频率一定时，可以用不同占空比改变LED灯的亮度，使其达到一个呼吸灯的效果。

PWM对电机转速的控制

    调节占空比可以实现不同电压的输出，实现对电机转速的调节。

    对于直流电机来讲，电机输出端引脚是高电平电机就可以转动，当输出端高电平时，电机会转动，但是是一点一点的提速，在高电平突然转向低电平时，电机由于电感有防止电流突变的作用是不会停止的，会保持这原有的转速，以此往复，电机的转速就是周期内输出的平均电压值，所以实质上我们调速是将电机处于一种，似停非停，似全速转动又非全速转动的状态，那么在一个周期的平均速度就是我们占空比调出来的速度了。

    在电机控制中，电压越大，电机转速越快，而通过PWM输出不同的模拟电压，便可以使电机达到不同的输出转速，当然，在电机控制中，不同的电机都有其适应的频率。

    频率太低会导致运动不稳定，如果频率刚好在人耳听觉范围，有时还会听到呼啸声。频率太高时，电机可能反应不过来，正常的电机频率在 6-16kHZ之间为好。

PWM对舵机的控制

    舵机的控制就是通过一个固定的频率，给其不同的占空比来控制舵机不同的转角。

    舵机的频率一般为频率为50HZ，也就是一个20ms左右的时基脉冲，而脉冲的高电平部分一般为0.5ms-2.5ms范围，来控制舵机不同的转角。

    500-2500us的PWM高电平部分对应控制180度舵机的0-180度。

    以180度角度伺服为例，那么对应的控制关系是这样的：

0.5ms-------------0度；1.0ms------------45度；1.5ms------------90度；2.0ms-----------135度；2.5ms-----------180度；

    下图演示占空比从1ms变化到2ms时，转角的变化。

四、WiFi知识点

WiFi名字的由来

    Wi-Fi这个术语经常被误以为是指无线保真（Wireless Fidelity），类似历史悠久的音频设备分类：长期高保真（1930年开始采用）或Hi-Fi（1950年开始采用）。即便是Wi-Fi联盟本身也经常在新闻稿和文件中使用“Wireless Fidelity”这个词，事实上，Wi-Fi一词是没有任何意义。

    1999年，几家富有远见的公司联合起来组成了一个全球性非营利性协会——无线以太网兼容性联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA），其目标是使用一种新的无线网络技术，无论品牌如何，都能带来最佳的用户体验。在2000年，该小组采用术语“Wi-Fi”作为其技术工作的专有名称，并宣布了正式名称：Wi-Fi Alliance。

无线频率

    无线是通过电磁波来传输数字信号的一种方式。使用网线上网，是有物理的网线，使用无线上网，可以想象成是你的手机，电脑与无线路由器之间有一条（或者几条）虚拟的网线。

主要的无线分类和频率和用途：

    2.4G工作在UHF频段，属于分米波。2.4G非常拥挤，蓝牙，微波炉，zigbee（物联网设备），业余无线电等都在这个频段，所以日常生活中，2.4G的WiFi干扰非常严重。但是2.4G的覆盖范围比5G要大，这也就是在家里，可以搜到左右邻居的无线信号的原因。能搜到的信号基本都是2.4G信号。

    5G工作在SHF频段，属于厘米波。日常生活中干扰较少。主要的干扰源是雷达等。5G的覆盖范围相对2.4G小很多。

    无线在传输过程中。会被不同的材质吸收，导致信号的衰减，这是无线衰减的主要形式。一般来说，材质的密度越高，含有的金属越多，对无线信号的吸收越强烈。会造成无线信号损耗的，还包括反射，散射，折射，衍射等。

    我国房屋周中，大部分是承重墙，钢筋水泥结构，对无线的损耗非常强，所以在家中使用的无线路由器，号称的穿墙能力，在承重墙面前是不堪一击的。

电磁波穿透不同材质的损耗情况：

因为电磁波既有波的属性，也有粒子的属性，在传输的过程中，遇到障碍物，会发生穿透，反射，衍射，折射，散射等现象，我们连接的无线信号，是经过这些复杂过程之后的综合结果。

802.11标准

    Wi-Fi与IEEE 802.11常常被混淆，两者的区别可以概述为IEEE 802.11是一种无线局域网标准，而Wi-Fi是IEEE 802.11标准的一种实现。

    802.11标准的制定周期大概是4，5年左右，基本在最新一代标准出台的时候，上一个标准仍然是目前的主流。

    技术上不需要立刻的追求新，需要根据的自己的实际需求。目前的路由器，主要还是WIFI5和WIFI6。WIFI标准向下兼容。

 802.11标准的发展大事记：

    现在支持802.11a，802.11b的设备已经非常少了。

WiFi1：802.11b 1999年 2.4G 11Mbps

WiFi2：802.11a 1999年 5G 54Mbps

WiFi3：802.11g 2003年 2.4G 54Mbps

WiFi4，WiFi5，WiFi6对比表

2.4G频段信道

    各国对2.4G频段的支持情况，我们国家支持的2.4G频段是1到13。

 每个信道之间的中心频率都是相隔5MHz的整数倍。

    部分的终端，无法支持超过11的信道，设置的时候需要注意。

    2.4G互不干扰的信道少，而且很多民用设备也在使用2.4G的频段，这就是2.4G信道拥挤的原因。

    所以2.4G信道中的干扰非常大，很多人的手机经常出现无线满格，但是实际上根本不能上网就是这样的原因。

    工信部规定的2.4G频段的最大功率是EIRP≤500mw或者EIRP≤27dBm。

传统的802.11标准中，每20MHz预留小部分带宽，可以绑定为40MHz带宽，增强带宽，但是2.4G频段中干扰大，不是很建议使用40MHz。

    2.4G中互不干扰的信道是1，6 ，11，但是因为2.4G的传播范围广，经常在家中可以搜索到很多附近邻居家的2.4G信号，很多信道占用很多，几乎找不到干净的信道可以使用，而且大多数路由器都可以自己优化信道，所以手工给2.4G设置一个信道的意义并不大，不会对网络性能起到明显的改善作用。

    5G可以使用20MHz，40MHz，80MHz，160MHz，具体可以支持什么频率，由路由器使用的SOC决定。

5G频段信道

    我国支持的5G频段是：36，38，40，42，44，46，48，149，153，157，161。

    如果购买了日版的电子设备，想连接5G的无线，就需要将5G的频段，改为日本和中国都支持的频段（36，40，44，48），设备才能搜索到5G信号，正常连接。还有一些老旧的设备，也许无法支持149以上的5G信道，也需要进行信道调整。

   与路由器的距离相同时，5G信号相对2.4G信号较弱，这是由电磁波的物理特性决定的：波长越长衰减越少，也更容易绕过障碍物继续传播。5G信号频率高、波长短，而2.4G信号频率低、波长长，所以5G信号穿过障碍物时衰减更大，穿墙能力比2.4G信号弱，所有双频无线路由器都存在这样的情况。

如下是2.4G和5.8G在自由空间传播的损耗公式（其中F是频率，单位是MHz；D是距离，单位是km）
无线电磁波在自由空间的衰减公式：L=32.5+20lgF+20lgD。
2.4G频段的衰减公式：L1=100+20lgD；
5.8G频段的衰减公式：L2=108+20lgD。
以上公式可以看出5.8G的衰减相对于2.4G要高，相应的覆盖的距离要小一些。

2.4G与5G的优缺点

    如果终端（电视等）距离路由器比较近，周围障碍物少，建议连接5G，如果终端（手机等）距离路由器很远，障碍物多，根据情况可以选择2.4G。

无线传播示意图

    可以看到墙体对无线的阻隔作用。

无线功率和天线

    我们看到的路由器，经常将【穿墙】和多个硕大的外置天线作为卖点，很多人在买路由器的时候，觉得天线多，粗，长，信号就好。没有外置天线的路由器信号就不好。那么实际上，天线数量的多少对无线的覆盖有多大的影响呢？

    根据木桶原理，终端的无线速度，取决于终端和路由器的协商，根据终端的类型，无线的衰减等，无线终端会与路由器之间，最终协商为一个合适的速率，这个协商速率通常会小于路由器支持的最大速率。上限是路由器支持的最大速率。所以单纯的提高路由器的无线功率，并不一定可以取得好的效果，同时各个国家也对路由器的无线功率有严格的规定。

无线功率

毫瓦（mW）

    功率单位，2.4G的最大功率是100mW。5G的最大功率是500mw。

    无线路由器的功率很低，而且严格受到国家的管控，只要是符合国家标准的产品，都是安全的，可以放心使用。认为路由器的无线有危险的同学，都是心理作用了。

分贝毫瓦（dBm）

    无线功率绝对值单位是dBm。

dbm的计算公式 ：10lgP P=无线功率/1mw

0dBm=1mw

17dBm=50mw

20dBm=100mw

[例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。

[例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：

10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=46dBm

dBi

    dBi为无线天线的增益大小单位。高dBi不是将WiFi信号增强了，而是将信号更集中的发射和接收。dBi数值越大，增益越高，垂直角度越小，传输距离相对越远。

等效全向辐射功率（EIRP）

    无线电通信领域的一个常见概念，它指的是卫星或地面站在某个指定方向上的辐射功率，理想状态下等于功放的发射功率乘以天线的增益。通常理解配置EIRP就是配置发射的功率。体现为最强点的功率。单位是dBW

EIRP=有效功率+天线增益-天线馈线线路损耗

天线和增益

    路由器的天线的作用是收发无线电波。

    无线路由器上，外置的天线，常见的是鞭状全向天线，内置的天线，也是全向天线。室外的基站等，会使用全向天线和定向天线。

    天线在进行辐射的时候，与电磁场强度的方向，一般为垂直极化和水平极化两种。

水平极化由于受大地磁场影响，损耗较大，较少采用，单极化天线一般采用垂直极化天线。

    在相同功率下，增益越多，天线的定向性越强，定向角度越小。

    增益值的单位是dbi。天线的增益，在最大的辐射方向上，与无方向的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。

    全向天线的信号强度图，面包圈的样子。

    增益后，面包圈变得更扁平，增加了覆盖的范围。能量更集中，水平方向上信号越强，抗干扰能力越强，在某些方向上信号减弱。

    天线的数量实际上要与路由器支持的MIMO技术匹配，无论是外置天线，还是内置天线。

    如果是2*2的MIMO，则只需要2根天线，因为很多路由器是2.4和5G的双频路由器，可以使用独立天线来分别传输2.4G信号和5G信号，则天线数量更多一些。

    比如Redmi AX6，有6根天线，其中2根负责2.4G，4根负责5G。

路由器的摆放位置

    正是基于前面的天线，无线的特定，路由器在摆放的时候，位置尽量高一些，尽量摆放在房间 中央，周围少遮挡，路由器的天线与地面垂直90度摆放。这样水平方向的无线信号最强，覆盖范围最广。如果路由器的天线多余2个，其他天线也可以调整一些角度，让覆盖更均匀。

MIMO技术

    MIMO（multiple input multiple output）（多输入多输出）

    MIMO是更能提升无线性能的关键技术，在802.11n标准中首次提出。

    在发送端和接收端，都使用多天线的MIMO技术，则可以极大的提高信道容量。提高传输的可靠性，传输范围和吞吐量。

    在MIMO之前是SISO（Single-Input Single-Output）（单输入单输出）

我们在使用网线上网的时候，网线就是一个物理上的信道。当使用无线上网的时候，要想网速更快，就需要将虚拟的网线（信道）合并到一起进行数据的收发。

    MIMO的写法是AxB MIMO，A表示发送端的天线数量，B表示接收端的天线数量。

    MIMO又细分为SU-MIMO和MU-MIMO

    SU-MIMO（Single-User Multiple-InputMultiple-Output）（单用户多输入多输出）

    MU-MIMO（ Multi-User Multiple-Input Multiple-Output ）（多用户多输入多输出）

    其中，MU-MIMO，可以进一步的提升速率。MU-MIMO在WIFI5中首次提出。

    如上，MU-MIMO。

WIFI6

    2020年1月3日的802.11ax标准，Wi-Fi联盟，采用新的命名Wi-Fi6。便于记忆和推广。

    Wifi6向下兼容11a/b/g/n/ac

WIfi6的主要功能点：

WIFI6的主要功能增强的特性：

• WIFI6支持上下行的MU-MIMO，WIFI5只支持下行，

• WIFI6支持OFDMA（正交频分多址）。WIFI5支持OFDM（正交频分复用）

OFDM与OFDMA的区别：

 因为WIFI6的理论速度达到9.6Gbps。适合内网有大量数据传输的场景。因为目前的家用宽带主流还在1G以内。WIFI6支持的外网带宽，达到10G的时候，WIFI6才会是瓶颈。但是WIFI6带来的新特性，与支持WIFI6的终端配合，会带来更好的无线体验。

CPU和无线芯片

    对于无线路由器来说，功能的多少和性能的强弱，主要取决于CPU和无线功放芯片。路由器的系统更多是锦上添花。如果追求特殊的OS层面的需求，可以考虑可以进行刷新系统的路由器型号。

CPU

    CPU决定着路由器可以提供的功能。CPU也会进行大量的计算，所以高端路由器的发热都会较大。

    目前路由器上，主要使用高通，博通，MTK的CPU。之前还有华为海思的CPU。

    以高通芯片为例。高通的WiFi6芯片方案，最高端的平台是Qualcomm Networking Pro 1200 Platform，可以有12个空间流；后面依次是Pro 800、Pro 600和Pro 400，分别最多带8、6和4个空间流，具体规格如下：

    NETGEAR的RAX120 AX6000M的拆解图，源自koolshare，最重要的就是这个CPU芯片。

无线芯片

    与CPU配合工作，分为2.4G芯片和5G芯片。高端路由器，可以采用多个无线芯片，倍数增加无线的带宽。

    下图是NETGEAR的RAX120 AX6000M的拆解图，源自koolshare

    其中的无线芯片是高通的QCN5024，2.4G芯片，支持4x4MIMO，支持802.11ax，最高速率为1200Mbps

  下图中的无线芯片是高通的QCN5054，5G芯片，支持802.11ax，支持4x4 MU-MIMO，80MHz。

路由器的芯片拓扑图：

MESH技术

    MESH分布式技术，在路由器之间，生成一种网状网络，不同接入点可以以星状、树状、串联和总线方式，混合组成一整张网状网络。在这张大网中不仅SSID统一，无线设备还可以自由寻找信号最好的节点去连接传输数据，用户手持设备在不同节点穿梭时连接是无缝切换的。

    对于大面积的无线覆盖，MESH具有部署简单，灵活，同时兼顾漫游体验。但是大部分产品的MESH组网，都需要占用无线带宽，为了使用体验，最佳的状态是使用有线进行MESH组网，或者选择三频路由器，三频路由器有无线MESH的专用频段，终端的网速不会受到影响，体验会更好一些。

MESH组网适合同时满足下面需求的用户

1、需要无线覆盖面积在100平米以上，或者覆盖范围内有大量的承重墙

2、装修的时候，没有预留网线

3、需要良好的无线漫游体验

MESH联网示意图：

AC+AP

    AC+AP介绍：

    对于大户型，复式的建筑，别墅，酒店，商场，企业来说，需要多个路由器进行覆盖，并且需要很好的漫游体验。这个时候，最佳的体验是AP方式组网，搭配AC进行统一管理。AC可以是独立硬件，或者使用软件来实现。一些品牌的产品，所有的数据都需要AC进行处理，AC的性能决定着整个网络的性能。一些品牌的产品，AC仅是管理作用，不进行数据转发。AP需要配合支持POE的交换机进行供电，所以在部署AC+AP的网络的时候，不仅需要预先部署网线，同时涉及到的设备比较多，需要对使用人的网络技术要求较高。

    AP是无线接入点（Wireless AccessPoint），负责释放无线信号，转发无线数据的作用，无线覆盖范围，依靠多个AP来实现。AP因为安装方式的原因，AP的天线都是内置天线。AP的安装类型又分为吸顶式AP和面板式AP。吸顶式AP可以做的比较大，性能更强。面板式AP，受限于体积和安装的位置，无论是性能，散热，信号覆盖范围，都会差一些。只要条件允许，尽量选择吸顶式AP。

 吸顶式AP示意图：

    面板式AP示意图：

AC无线控制器（Wireless AccessPoint Controller）

    负责控制AP的所有设置。有的品牌，AC会集中进行数据转发，有的品牌，AC只进行管理，不参与数据转发。对于集中进行数据转发的AC，AC的性能会是网络中的一个瓶颈，一定要选择性能强的AC。AC与AP的品牌要一致。

    常见的AC与交换机的形状类似：

POE交换机

    POE（Power Over Ethernet）（基于局域网供电系统）

    基于网线，可以为基于IP的终端进行供电（摄像头，IP电话，AP等），在传输数据的同时，可以提供直流电的供电。可以减少额外的电线需求，节省成本。需要注意的是POE的供电标准和供电功率，供电标准需要与AP支持的标准一致，供电功率需要大于AP的功率。

    POE交换机示意图：

    POE系统架构图：

    POE供电有802.3af（PoE）、802.3at（PoE+）、802.3bt（PoE++）三种标准。

不同的标准，供电的电压，功率都不同。POE供电，最好6类网线起步。

AC+AP组网的设备清单：

AC：必须，有的品牌是硬件AC，有的是软件AC，软件AC，需要安装在一个主机上或者其他系统上。

AP：必须，无线的性能和覆盖就靠他了，性能越高越好，注意AP和AC必须是同一个品牌。

POE交换机：必须，需要是千兆POE交换机，注意POE的协议与AP支持的协议一致。有些品牌会将AC和POE集成在一起，可以节省费用，高端产品一般都是独立型号。可以是其他品牌。

网关设备：必须，用来接入宽带，不需要释放无线信号，注重网络转发性能。可以是其他品牌。

网线：必须，需要提前进行布线，网线至少6类。确保施工的网线质量。保障网线8芯都需要连通。

机柜：非必须，如果用到的设备众多，需要配置一个小型机柜，用来安装设备，综合布线和散热。如果是少量的设备，根据设备的大小和多少，可以安装在弱电箱内，但是为了系统稳定，一定要注意散热问题。

无线漫游

    当使用AP或者MESH方式组网的时候，多个路由器，提供一个相同的无线信号，终端在移动的过程中，实现无缝的漫游，终端自动连接到合适的路由器上，漫游时候不会发生数据丢包，或者有少量的数据丢包。

  无线漫游示意图：

 漫游的前提是没有无线信号覆盖的盲区，如果存在盲区，那么终端在移动到盲区的时候，无法连接到无线信号，肯定是断网的状态。或者处在信号覆盖的边缘，即使可以联网，但是性能很差。

    终端在进行漫游的时候，越是复杂的认证方式，比如Radius认证，需要的重新认证的步骤越多，重新连接的时间就越长。为了加快认证速度，有3个与快速漫游有关的标准推出。

    和快速漫游有关的标准主要是三个：802.11k、802.11v、802.11r。

STA：终端

• 802.11k负责让STA了解附近的AP分布状况。

• 802.11v负责让AC引导STA切换AP，而不是由STA自行决定，从而更好的切换。

• 802.11r负责让STA在AP间切换时，不用重新认证，加速连接。

    苹果官网上明确说明了哪些产品支持802.11kvr协议，但是安卓手机品牌众多，三星的一些型号有明确的标识，一般安卓手机可能并不支持。如果AP开启了kvr协议的支持，但是终端不支持的时候，有可能会引起终端的漫游异常。这个功能在复杂的网络环境下，建议不要开启。网络的兼容和稳定最重要。

结束语

    WiFi的相关知识就介绍完了，这是一个比较概括的描述，每个小的知识点，都可以写一篇文章，希望对大家了解WiFi技术有所帮助，在您选择路由器的时候，多一些技术参考。

本文标签： 合集嵌入式