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STM32+ESP8266 】之+LiFi局域网通信系统

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楼主
orangebanana|  楼主 | 2016-11-28 20:48 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
LiFi局域网通信系统
开篇之前请容我先稍微跑一下题,先花一点点篇幅向大家简单介绍什么是LiFi:
LiFi就是利用可见光实现无线通信和上网,通过LED灯发出人眼不可见的快速闪烁的光线来实现信息(0和1的二进制数据)的传输。相对于传统的WiFi,LiFi有如下优点(下面都是我自己总结的,请大家补充指正):
1、可见光频段的带宽大,上网速度秒杀WiFi。这个也是LiFi应用的最主要优点,如下图是半年前的一篇央视新闻:

秒速下片!

话说这条新闻一出,LiFi概念股应该又涨了不少

2、在部分应用场景下,LiFi相对WiFi更适合。比如飞机上WiFi的会干扰电子设备。在海里由于海水是良导体,射频信号会迅速衰减,而用可见光的话就会避免这些问题。

3、LiFi的保密性更好,光线照不到的地方自然不会泄密。


4、在LED灯泡的大力普及下,LiFi的铺设相对容易。


LiFi的优点还有很多。国外美德日英都取得不错的进展,在国内据我了解,复旦大学和解放军信息工程大学在此领域研究颇深。在未来的十年到二十年会是一个巨大的商业点。

下面进入主题,无数大神在LiFi的发展道路上披荆斩棘,硕果喜人,不过现在能看到可以演示的系统却是凤毛麟角,小弟不才,在此演示一下我做的一套最简单的LiFi系统
Demo
沙发
orangebanana|  楼主 | 2016-11-28 20:48 | 只看该作者
[ 器件准备 ]
STM32F103C8T6 *3
ESP8266模块 *3
10W LED灯泡*1
5V 4A 电源适配器 *1
4M光电传感器 *3
12M晶振 *6
LM1117稳压芯片 *3
AO3400场效应管 *1
CH340芯片 *3
USB A型插头 *3
USB A型插座 *1
2P贴片拨码开关 *4
贴片小按键 *7
贴片阻容器件若干
贴片LED若干
2.54间距接插件若干

[ 使用软件环境 ]
KEIL5-V4.54
Source Insight-V3.50
AltiumDesiger9
串口调试助手

[ 相关源码 ]

此代码是服务器与客户端一体的。

[ 项目介绍 ]
首先说一下系统的设计思路:
1、系统的目标是用可见光的方式实现简单的局域组网,进而实现文字通信,类似一个“QQ聊天”的功能。
2、系统设计有一个服务器(用于数据接收与转发)和三个客户端(作为通信的基本单位,设为1号、2号、3号)。
3、系统的最终功能是,1、2、3号中的某一个客户端可以与其他任何一个客户端进行文字通信,也可以群发。
4、系统使用了ESP8266 WiFi模块,之所以要用它,是因为在可见光通信中,可见光一般仅仅作为数据下载时使用,而不在数据上传时使用。想象一下使用LiFi上网的情景,在数据下载时手机或电脑可以接收头顶LED灯发出的光线,但是在数据上传时,手机和电脑也要发出光线的话就不合适了,因为会晃闪人眼。所以,数据上传一般采用传统的WiFi或者是红外通信方式,在本系统中,我们采用的是基于ESP8266模块WiFi上传方式。
5、根据以上描述,我们对本系统的框架大致有了比较清晰的认识了,它的工作流程是:
假设1号client想要给3号client发消息,首先1号client先把消息通过WiFi发送给server,同样需要发给server的还有自身ID和目标ID。server收到1号client发来的信息之后,将信息进行编码与调制,然后通过驱动电路把信息用可见光的方式发射出来。3号client通过光电传感器采集到光信号之后,读取到信息的目的ID与自身ID相符合,则接收信息然后做后续处理。


系统的框图如下:


整个系统安装使用示意图如下:


分析设计系统的框架和功能要求之后,就可以开始制作了,制作的步骤如下:

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板凳
orangebanana|  楼主 | 2016-11-28 20:50 | 只看该作者
1、用AltiumDesiger9绘制系统图纸
client图纸:


server图纸:


client与server钢网图:


2、焊接制作
有了以上的三个图纸,就可以得到钢网和PCB板了。在焊台上利用钢网向PCB上刷锡膏,然后用镊子贴片,然后就可以放置到回流焊机里面加工了。就用下面这个家伙自动焊接:

下面爆照加工好的板子:
client靓照:

server靓照:

上电之后:





系统全家福:

加上电源和灯泡:



3、编程调试
整个系统大约可以分为ABC三个功能模块:
A:client和server与PC的接口部分:
这部分就是简单的串口通信,PC端用串口调试助手就可与系统通信了。
B:WiFi通信部分:
这部分功能代码其实ESP8266在AP模式下实现client和server的WiFi通信驱动
C:光通信部分:
通信部分主要用OOK方式实现信号的调制解调,在硬件驱动稳定工作前提下不难实现。

调试完毕后,就可以爆工作照啦!!
系统工作演示:


信息收发演示1:

信息收发演示2

当然汉字也可以可以的:

详细的演示还请移步上面的视频。。。

在本文的末尾,在总结一下可见光通信的优点:


更多资讯请移步维基和百度百科,或在Google搜索“LiFi”。

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地板
643757107| | 2016-11-28 22:51 | 只看该作者
还真有个接收器。

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小朋友杀猪| | 2018-4-11 19:42 | 只看该作者
能给我发下图纸? 1733616385@qq.com

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6
lanyong| | 2018-4-12 09:20 | 只看该作者
复杂化了吧,就光电对管通信不就得了。

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7
xinpian101| | 2018-4-14 22:37 | 只看该作者
?怎么互相通信

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8
huzi2099| | 2018-4-15 14:46 | 只看该作者
开什么玩笑,50G没有几百万设备你给我搞一个看看。

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