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【STM32+ESP8266 】之+LiFi局域网通信系统

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发表于 2016-7-30 23:47:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
免费使用STM32、APP自动代码生成工具
本帖最后由 北冥 于 2016-10-26 21:50 编辑

原创申明:转载请注明出处:http://club.gizwits.com/thread-3066-1-1.html
作者:北冥



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: 0bd162d9f2d3572c4b956e018c13632763d0c3fc.jpg
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:
QQ截图20160830102211.jpg
秒速下片!
QQ截图20160831221554.jpg
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。先上视频:
http://v.youku.com/v_show/id_XMTYyMDc1MjgzMg==.html
[ 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。



整个系统安装使用示意图如下:
室内可见光通信.jpg

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:


1、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:
QQ图片20160831221630.jpg
下面爆照加工好的板子:
client靓照:
img_20160615_225545[1].jpg
server靓照:
img_20160615_225441[1].jpg

系统全家福:
img_20160615_223431[1].jpg
加上电源和灯泡:
img_20160615_223435[1].jpg


2、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:
img_20160615_225045[1].jpg

信息收发演示1:
QQ截图20160817172630.jpg
信息收发演示2
STM32可见光通信-字符.jpg
当然汉字也可以可以的:
QQ截图20160830172633.jpg
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:

QQ截图20160831221943.jpg
更多资讯请移步维基和百度百科,或在Google搜索“LiFi”。
LiFi-维基百科
LiFi(可见光无线通信)-百度百科

LiFi具有巨大的应用潜力和不可预估的商业价值,但是短时间内还无法产业化,主要受制于存在双向传输困难、产业链各环节缺少协同、市场定位不清晰等因素。不过技术革新的脚步从来都不会停止,“灯光上网”的时代就在你我眼前。

最后上一张爱丁堡大学光纤无线通信教授Harald Haas的工作帅照,以及他在TED的演讲链接:
3694217_02-01.jpg
http://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb?language=en
                                                                                                
                                                                                                                                                          北冥--2016年8月--山东烟台

















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发表于 2016-7-31 22:07:12 | 显示全部楼层
这个吊,不还在研发阶段吗?期待楼主

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好的,谢谢,已经开始做了  详情 回复 发表于 2016-8-1 12:30

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 楼主| 发表于 2016-8-1 12:30:51 | 显示全部楼层
豆浆 发表于 2016-7-31 22:07
这个吊,不还在研发阶段吗?期待楼主

好的,谢谢,已经开始做了
发表于 2016-8-1 14:07:27 | 显示全部楼层
已经收录  坐等楼主更新~~~
1、机智云QQ群: 287087942
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QQ群目前非常活跃,欢迎大家参与进来,交流,讨论,答疑,解惑~~
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发表于 2016-8-4 18:23:14 | 显示全部楼层
汉枫LPB120模块
已经收录  坐等楼主更新~~~

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 楼主| 发表于 2016-8-31 23:41:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 北冥 于 2016-10-26 21:41 编辑

正在完善,敬请期待。。。

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发表于 2016-9-8 17:25:51 | 显示全部楼层
使用的光电传感器在什么地方买的?淘宝没找到

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发表于 2016-9-10 20:42:20 | 显示全部楼层
这个很好哈

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发表于 2016-9-12 16:40:41 | 显示全部楼层
很牛的东东啊,楼主准备当开发板卖吗?

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 楼主| 发表于 2016-9-12 17:49:35 | 显示全部楼层
校园创客福利
失落之地 发表于 2016-9-8 17:25
使用的光电传感器在什么地方买的?淘宝没找到

肯定有啊

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 楼主| 发表于 2016-9-12 17:50:38 | 显示全部楼层

谢谢夸奖,现在还没有完全昨晚,要实现全网通信才行

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 楼主| 发表于 2016-9-12 17:51:21 | 显示全部楼层
true 发表于 2016-9-12 16:40
很牛的东东啊,楼主准备当开发板卖吗?

过奖啦,有人需要的话可以哦

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发表于 2016-10-2 14:02:55 | 显示全部楼层
佩服 wifi模块都还没用过 楼主已经开始用LIFI了

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发表于 2016-10-3 17:51:20 | 显示全部楼层
楼主,PCB文件可以共享下吗?这是我邮箱1228821075@qq.com
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