Описание

Стенд предназначен для изучения архитектуры и принципов работы устройств беспроводных сетей Wi-Fi. При разработке стенда преследовалась цель создать комплекс, который бы помог изучить технологии беспроводной связи как можно более наглядно и доступно.

Рисунок 1. Стенд «Беспроводной интерфейс Wi-Fi».

Состав стенда
Базовая комплектация:

1. Модуль «Микроконтроллер и периферия» (1 шт.)
2. Модуль «Беспроводный интерфейс Wi-Fi» (1 шт.)
3. Антенна Wi-Fi (3 шт.)
4. USB-адаптер Wi-Fi (1 шт.)
5. Точка доступа Wi-Fi (1 шт.)
6. Соединительные провода (30 шт.)
7. Учебно-методическое пособие (2 комплекта)

Варианты комплектаций:

• без ноутбука, комплектация Wi-Fi-MC;
• с ноутбуком, комплектация Wi-Fi-MC-НОУТ.

Функциональность стенда и его структура
Основой стенда являются два модуля: «Беспроводные сети Wi-Fi» и «Микроконтроллер Atmega32 и устройства ввода-вывода». Модули оснащены всей необходимой периферией для программирования и отладки. Соединение модулей выполняется при помощи приборных проводов, соединение модулей с компьютером осуществляется при помощи интерфейса USB.

Первые лабораторные работы выполняются только на модуле «Беспроводные сети WiFi», позволяя понять логику его работы и проработать все алгоритмы управления вручную. После того, как обучаемый выполняет первые лабораторные работы, в работу подключается еще и модуль микроконтроллера, который позволяет создавать автономные функционально законченные устройства с беспроводными интерфейсами. Для управления модулем WiFi два вышеупомянутых устройства соединяются между собой и обучаемый пишет программу для микроконтроллера, которая будет выполнять настройку и управление приемопередатчиком беспроводной сети.

Модуль «Беспроводные сети Wi-Fi»
Главный модуль стенда – «Беспроводные сети WiFi» (рисунок 2).

Рисунок 2. Модуль «Беспроводные сети WiFi».

Модуль содержит в себе приемопередатчик Wi-Fi, основные элементы управления которым вынесены на лицевую панель. Также данный модуль оснащен генератором импульсов и генератором уровня, с помощью которых можно управлять приемопередатчиком. Выходы генераторов выведены на лицевую панель. Для обмена данными с приемопередатчиком можно использовать виртуальный COM-порт, который подключается к компьютеру через интерфейс USB, а к приемопередатчику через разъемы на лицевой панели модуля, или воспользоваться модулем «Микроконтроллер ATMEGA32 и устройства ввода-вывода», подключив его к модулю Wi-Fi через порты ввода вывода.

Для отслеживания и управления питанием модуля на лицевой стороне имеется цветной графический дисплей, на котором отображается информация о состоянии приемопередатчика (рисунок 3). Под дисплеем располагаются емкостные кнопки для управления. Для удобства имеются светодиоды, информирующие о наличии питания для всего модуля и отдельно для приемопередатчика Wi-Fi.

Рисунок 3. Состояние модуля.

Для питания модуля и связи его с компьютером используется интерфейс USB. Также имеется разъем для подключения внешнего блока питания, что позволяет использовать модуль, не занимая разъема USB.

Конструктивные особенности:

• Габариты (ШхВхД): 180х60х135 мм;
• Пультовое исполнение: лицевая панель расположена под углом, облегчающим восприятие;
• Емкостные кнопки, имеющие неограниченный ресурс, работающие от прикосновения;
• Клеммные разъемы, допускающие быстрое соединение между собой;
• Материал корпуса: пластмасса;
• Для предотвращения скольжения по столу предусмотрены 4 резиновые ножки;
• Лицевая панель выполнена из двухслойного пластика методом фрезеровки;
• USB-BF розетка для соединения с компьютером, расположенная в задней части модуля.
• Разъем для подключения внешнего питания (5 вольт, 300 мА).

Модуль «Микроконтроллер Atmega32 и устройства ввода-вывода»
В реальных устройствах с беспроводной связью имеют узел управления (процессоры, контроллеры), поэтому в состав стенда входит модуль микроконтроллера (рисунок 4), что позволяет приблизить учебный стенд к функционально законченному устройству, и расширить диапазон его применения. В результате обучаемый не просто знакомится с технологией Wi-Fi, а имеет макет готового устройства (например, электронный термометр c передачей температуры через WiFi).

Рисунок 4. Модуль «Микроконтроллер ATmega32 и устройство ввода-вывода».

Конструктивные особенности:

• Габариты (ШхВхД): 180х60х135 мм;
• Пультовое исполнение: лицевая панель расположена под углом, облегчающим восприятие;
• Клеммные разъемы, допускающие быстрое соединение между собой;
• Материал корпуса: пластмасса;
• Для предотвращения скольжения по столу предусмотрены 4 резиновые ножки;
• Лицевая панель выполнена из металла методом металлографики;
• USB-BF розетка для соединения с компьютером, расположенная в задней части модуля.

Учебно-методическая часть
Стенд характеризует также и хорошо проработанная методическая часть. Предполагается использование стенда для проведения лабораторных работ по дисциплинам «Микропроцессорные системы» и «Встраиваемые системы». Лабораторные работы заключаются в написании программ для модуля беспроводной связи (лабораторные работы можно выполнять на языке С, С++, а также ассемблер), их отладке, настройки модуля и проверки работы готового устройства. Таким образом, проведение лабораторных работ позволяет не только изучить модуль беспроводной связи и микроконтроллер, но и повысить уровень алгоритмического мышления и уровень программирования в целом. Также рассматривается распространенный интерфейс периферийных устройств UART.

Лабораторный практикум

1. Изучение структуры учебного комплекса, способов коммутации его составляющих. Получение навыков использования команд модуля WiFi. Изучить команды управления.
2. Изучение работы модуля в сети с подключением к точке доступа. Автоматическая настройка параметров подключения.
3. Изучение работы модуля в сети adhoc. Ручная настройка параметров подключения.
4. Изучение режима командной передачи данных UART-WiFi адаптера.
5. Изучение управления устройством UART-WiFi с использованием Atmega, переключение режимов работы модуля.
6. Изучение работы модуля с протоколами TCP и UDP.
7. Изучение работы модуля в режиме TCP/UDP сервера.
8. Изучение работы стенда в качестве веб-хоста.

Кол-во рабочих мест: 2