無線網絡正在成為嵌入式系統以及移動/便攜式設備的默認連接選項。這些系統利用多種數據格式和網絡風格，從網狀網絡到對等網絡，再到完整的LAN/WAN環境。這些網絡有兩個主要類別：M2M（機器到機器）通信和用戶驅動（C2N計算機到網絡）通信。傳感器的增加正在推動M2M世界達到與內容消費相媲美的流量水平。這要求嵌入式系統具有自主通信系統，可以與現有功能并行工作，無需主動管理即可處理網絡端。

互聯世界

最近的一份報告表明，互聯世界將很快支持超過500億臺連接設備。到2020年將會有：

大多數這些設備不是用戶操作的，而是機器對機器連接的設備.1000億個處理器，每個處理器都能處理信息并連接。

30億用戶擁有24小時購買信息的資源 - 這些用戶通常擁有5個

30億臺智能電表（電力，水和煤氣）

超過全球15億輛汽車，不包括電車和鐵路。

Over

這些自治連接將持續向基于云的接收設備網絡發送小數據包，然后分析并響應數據。

下一階段的連接將是來自這些網絡向設備響應對數據執行的分析。這些設備分三部署：網絡化消費電子產品，網絡化產業，以及其他所有產品（見圖1）。

圖1：波浪網絡設備中的設備（第二波）既針對用戶生活方式的改進價值，又提高了流程效率。這些設備中的大多數使用與用戶/計算機到網絡接口不同的數據模型。連接到網絡的消費者這樣做是為了傳輸大量內容 - 視頻，音頻，高分辨率靜止圖像和大型技術/商業文檔。另一方面，M2M通信往往是狀態，更新和情境數據的小分組傳輸。這些數據流可通過IEEE 802.15.4，IEEE 802.11和Bluetooth?等無線協議進行管理，而不是傳統的有線IEEE 802.3和IEEE 802.14網絡。

網絡設備架構

工業和家庭自動化市場為其網絡配置提供標準的基于以太網的結構。配置基于機器收集的傳感器和信息，然后將其發送到集中處理器。該集中處理器處理數據包準備以及網絡接口握手。由于中央處理器正在處理網絡接口，因此連接路徑可以自主且高度可靠。該架構還支持多個OS和RTOS環境，因為網絡的I/O是處理器核心的標準功能。

構建系統的關鍵是選擇正確的網絡協議以最小化數據流和系統資源的加載。這些網絡組件有兩種形式 - 具有本地處理器和MAC的完全獨立網絡接口或具有在系統處理器中處理的MAC和軟件協議棧的網絡PHY塊。選擇使用哪個系統應該基于嵌入式系統處理器的處理帶寬和能力，數據發送頻率，發送的數據量以及網絡上的流量。

了解不同網絡的工作原理非常重要。 802.11接口充滿了以太網協議，帶有單個或多個天線以及無線和無線連接的無線電。使用所有可用選項會產生最高開銷，但支持最大量的數據。要了解如何連接此協議，Digi-Key網站上提供了幾種引物。 Microchip嵌入式以太網產品培訓模塊中提供的信息概述了IEEE 802.11連接標準以及產品應如何使用該接口。

類似地，解釋了作為ZigBee協議一部分的網狀網絡來自飛思卡爾的其他培訓材料。這些材料包括ZigBee?產品培訓模塊，飛思卡爾ZigBee解決方案和飛思卡爾ZigBee技術概述。最后，美國國家半導體提供點對點藍牙網絡接口的培訓。他們的LMX9838藍牙模塊有一個產品培訓視頻，解釋了協議的基本知識以及如何正確傳輸數據。

802.11 b/g

標準的計算機到網絡通信格式無線是802.11。對于嵌入式應用，單個天線和無線電系統使用協議的b和g版本。這些網絡通常用于具有大數據的系統 - 位置，位置，多個傳感器，圖像數據，語音和聲音數據以及與操作員的通信。當與運營商一起使用時，通常存在兩種協議：用于計算機到機器通信的802.11數據信道和用于操作員到計算機通信的輔助低帶寬信道（通常是無線USB或藍牙）。這些傳輸協議可以通過兩種模式實現：嵌入式和獨立式。

在嵌入式端，無線連接由收發器和模擬前端（PA，LNA，MUX等）組成。收音機和天線。收發器，如Quatech/DPAC Technologies的Airborne WLNG-BR-DP551，提供完整的服務器形式，帶有控制軟件和固件，因此這些單元可以作為標準I/O功能集成到系統設計中（參見圖2） 。這些收發器模塊的接口通常來自內部數據存儲器，通過雙UART通過SPI作為直接連接到器件的嵌入式處理核心。對于核心系統的標準I/O接口，設備使用串行端口（RS-232/422/485）或10/100以太網PHY。收發器模塊包含以下內容：

802.11b/g和通用802.11協議無線電驅動程序

TCP/IP堆棧，UDP，telnet或FTP服務器

數據橋接和緩沖

通過命令行界面進行軟件控制

通過Web界面進行軟件控制

帶證書的WPA請求者（包括WEP， WPA2和802.11i支持）

圖2：機載802.11企業設備服務器模塊（由Quatech/DPAC技術提供）。

此接口的第二個組件是實際的模擬RF組件。由于基帶頻率的信道間隔很小，因此不同頻率需要不同的放大器對。 802.11b和g規范使用以2.4 GHz為中心的基帶頻率，藍牙也是如此。 Skyworks Solutions，Inc。的SE2611T等產品具有多個模塊，可同時使用802.11協議和藍牙（參見圖3）。雖然可以使用單個部件創建RF功能，但前端模塊（FEM）很受歡迎，因為它們集成了功率放大器，功率檢測器，陷波濾波器以及相關匹配，開關和低噪聲放大器的功能以及獎勵藍牙端口。這樣只留下與標準50Ω天線的連接即可完成接口。

圖3：Skyworks SE2611T 2.4 GHz前端模塊（Courtesy Skyworks） Solutions，Inc。）。

通過使用集成部件和已知的收發器，FCC和系統的環境認證已經得到解決，節省了時間和金錢。 802.11n的5 GHz基帶需要單獨的前端，例如Skyworks SE5007T（見圖4），由于頻帶差異而不包括藍牙。

圖4：Skyworks SE5007T 5 GHz前端模塊（Courtesy Skyworks Solutions，Inc。）。

藍牙，ZigBee和SNAP網絡

大多數M2M通信將在低數據速率連接上為主網絡使用藍牙，ZigBee和SNAP格式。關鍵特性是小數據集。這些數據格式的協議基于標準TCP/IP接口，并且它們具有用于其自己的數據格式的子協議。圖5顯示了藍牙堆棧如何與標準協議重疊。藍牙模塊與802.11接口略有不同。除非將它們集成到具有共享RF前端的核心處理器中，否則藍牙模塊往往會與USB接口。

圖5：藍牙網絡Stack（藍牙SIG提供）。

來自Roving Networks，Inc。的RN-270M，Laird Technologies的BRBLU03-010A0和BlueRadios，Inc。的BR-USB-BTV2等公司的模塊.1藍牙適配器通常使用USB接口。這些模塊包括完整的藍牙v2.0通用接口，具有完整的收發器，自適應跳頻功能，用于尋找無干擾的無線信道，高速（高達3 Mbps），內置天線滯后，支持長達300米的連接范圍，與Windows?具有完全即插即用的兼容性，與處理器核心類型無關。藍牙無線電以點對點的方式運行，要求外圍設備直接與重復的接入點或擁有所收集數據存儲庫的主處理計算機通信。

圖6：ZigBee Smart Energy連接（由ZigBee聯盟提供）。

比點到點更常見的連接是網狀網絡。這些都包含在IEEE標準802.15.4中。這些設備不是在單個設備和歸屬位置之間通信，而是在彼此之間作為對等方進行通信，盡管數據可以通過網絡跳過以到達歸屬位置。這種方法非常可靠，可以覆蓋很長的距離，因為設備之間的距離是限制因素，而不是從家庭位置到終端設備的距離更長。

有幾種不同的協議源自IEEE標準802.15.4。最受歡迎的是ZigBee。與藍牙一樣，它使用標準化的PHY模塊和無線電，然后支持頂層有應用層的MAC層。這種格式的靈活性和高可靠性 - 可用作收發器，開發套件，完整無線電套件以及來自Atmel，Panasonic，Digi International，Rabbit Semiconductor和NXP Semiconductors等多家供應商的嵌入式模塊，使其成為智能的首選網絡能源監測。圖6顯示了ZigBee智能能源基礎設施，其中包括家庭網絡設備，辦公網絡設備和公用事業公司，所有這些都作為單個分布式網狀網絡連接，外部連接通過智能電表連接到網格接口。在某些情況下，該智能電表實際上不是通過無線鏈路而是通過電力線網絡連接連接到電力公司。 ZigBee和802.15.4網絡與其他802網絡協議互操作，以實現復雜的網絡配置。

ZigBee協議的另一種替代方案是SNAP網絡。 SNAP也是802.15.4網狀網絡，支持相同的PHY模塊和無線電。 Synapse Wireless已經創建了完整的收發器模塊和收發器/網關模塊，可在2.4 GHz和900 MHz頻段運行（參見圖7）。這些模塊的一個獨特功能是自配置功能。它們包括一個完全嵌入式Linux 32位控制處理器，允許從USB 2.0和10/100以太網連接，然后通過DHCP配置到TCP/IP堆棧。該技術可通過集中控制臺和免費下載軟件進行管理。 SNAP利用網狀網絡連接跨越很遠的距離，將不同的設備帶入一個通用的工業網絡。

圖7：Synapse SNAP網絡配置（禮貌Synapse Wireless）