物联网常见通信模块介绍

最近在帮导师做一个物联网项目，对于物联网系统来说，通信模组是其中最重要的一环，以下介绍几种常见的通信模组设备，另外我本次项目使用的是ESP8266 WiFi模块，所以会重点以这个为例介绍通信模组原理。

常见物联网通信模组

1、蓝牙

这个大家很常见，手机里就有。蓝牙是一种低速率低功耗近距离通信模组，通信距离最多只有几十米，并且蓝牙是不能接入互联网的。一般为一对一连接，所以常用于手机和智能手环之间这种场景。

2、ZigBee

ZigBee是一种低速短距离传输的无线通信设备，跟蓝牙很像，低速率低功耗近距离通信模组，通信距离最多只有几十米，但是ZigBee可以连上互联网，所以ZigBee多用于饭店的点餐系统。ZigBee跟WiFi功能性质一样，但速率远低于WiFi，所以价格也远低于WiFi，ZigBee可以看成是WiFi的低端互补吧。

3、WiFi

这个就不用介绍了，大家都知道，WiFi通信距离差不多也就几十米（当然有些超级WiFi设备传输上百公里的也有）。我这次项目选用的就是WiFi模块

以上三种都是短距离通信模组，所以常用于固定式场所，像室内这种情况，下面两种就用于长距离场景。

4、4G或者5G模组（NB-loT）

4G通信模组那就跟我们手机一样，手机也是靠这种通信模组通信，所以使用NB-loT通信模组需要插电话卡。这种模组没有通信距离限制，只要有基站就能通信连上互联网，当然价格也在这几种中最贵，毕竟流量费也要钱的。

5、LoRa

这种估计大家很少见，但玩过无人机的应该知道，LoRa之前常用于无人机上，LoRa通信距离一般为几公里至几十公里。LoRa需要成对使用，一发一收，当然也可以多发一收，一发多收。LoRa类似于广播，不能接入互联网，并且功耗低，成本低，所以现在常用于城市的水表电表的远程读取。

ESP8266 WiFi模块

ESP8266简介

ESP8266是目前市场上最常用的物联网WiFi模块，关于这个模块的介绍，大家自行百度就行，以下说一下开发原理。
常见使用场景如下图所示：

模块通过串口连上单片机或者上位机，单片机通过串口控制ESP8266模块。
ESP8266里有一个32位的通信处理器，这个芯片内置TCP/IP协议栈。模块将从串口接受的数据打包处理，再从天线发射出去。或者从天线接受数据，解包处理后，从串口发送出去。流程如下图所示

所以我们只能看到一些串口数据，看不到原始数据帧，其实ESP8266的数据帧是标准的TCP/IP的数据帧。数据帧如下图所示：

模块固件开发

光看到串口数据没有多大意义，如果真想做通信开发，需要研究数据帧的设置。ESP8266将功能全部集成在内部，对外只保留一个串口接口，要想研究内部数据处理原理，需要研究ESP8266的固件。
大家可以直接从官网下载源码和固件开发教程。ESP8266的官网如下：https://www.espressif.com/zh-hans/products/socs/esp8266.

固件源码是用C语言写的，工具包都在工程里，直接编译即可生成bin固件，烧录进去就OK。

固件源码工程跟Linux内核的工程很像，里面包含了各种驱动和应用程序，像http、mqtt、客户端、服务器端的都有。例如物联网常见协议mqtt的部分源码：