助力智能硬件开发——飞思卡尔QFM-2202A WiFi模块评测

小七

爱板网最新评测：飞思卡尔QFM-2202A WiFi模块

2015年什么最火？可穿戴设备？智能家居？或者说两者皆是。

作为电子工程师的你是否一直憧憬DIY一个属于自己的智能产品，可能是目前已经“烂大街”的智能插座？也可能是追逐健康生活的智能空气净化器？又或者是可以追踪运动健康数据的可穿戴设备？亦或是娱乐时尚两不误的蓝牙/Wifi 音响？你是不是满脑子的想法，却又无从下手？

其实，如果仔细调研一下目前市场上的智能硬件产品，虽然种类繁多，但主流的也不过是上面的那么几种，虽然方案各有千秋，但其本质的原理基本一致——硬件平台+软件APP+云服务平台，要设计一款出色智能硬件产品，通信方案是首当其冲要解决的问题，而WiFi则是目前使用的最多的一种将硬件接入云服务平台的通信技术，因此，踏足这一领域的厂商非常多，使得全球的WiFi模块市场可谓是红海一片，供大于求。

据笔者了解，目前主流的WiFi模块无一不是以低功耗为主打的特性，诚然，这是一个很实际的问题，在整个系统设计中也是一个关键的因素，不过若是在保持着较低功耗的同时又具有极其出色的性能优势，那是不是更好？如果说你正在苦寻这样的WiFi模块方案，那飞思卡尔最近推出的一款QFM-2202A WiFi模块一定能解你燃眉之急，而爱板网也恰好拿到了基于此款WiFi模块的QFM-BB评估板，先来简单的了解下。

初次见到QFM-BB开发板，你可能会仅仅觉得比较复杂，但也只是如此，似乎就那么平淡无奇，但当你真正了解它的功能后，又会觉得它功能太丰富了，是一个可以让你尽情地挥霍创意的开发平台。那具体有些什么功能呢？不急，这里先卖个关子。



QFM-2202A WiFi模块

我们先来看下板载的这款型号为QFM-2202A WiFi模块，大小为30mm*15.3mm，这相比最近爱板网机智云平台上的庆科或者汉枫等的WiFi模块要小上很多。整个WiFi模块都用屏蔽罩盖住，在外面我们仅能看到一个I-PEX U.FL接口座。



不过，一旦打开屏蔽罩的话，内部的电路就一目了然，QFM-2202A是一个由飞思卡尔和高通共同开发并经过认证的、低功耗高性价比的嵌入式无线网络控制器模块，主要的硬件架构基于飞思卡尔K22F微控制器+高通QCA4002 WiFi芯片，如下图所示。





QFM-2202A WiFi模块特性：

  飞思卡尔MK22FN512VMP12微控制器，ARM Cortex-M4@120MHz，512KB Flash、128KB RAM
  高通QCA4002 WiFi芯片，支持IEEE802.11 b/g/n
  标准工作电压3.3V，工作环境温度0℃~85℃（MCU：2.7~3.6V、QCA4002：3.14~3.46V）
  单数据流1x1、工作频段2.4 GHz
  支持Green Tx节电、低功耗监听模式
  最高速率可达150 Mbps、802.11 b/g下速率可达54 Mbps，802.11n下（MCS0-7）速率可达150 Mbps
  网络协议支持IPv4/IPv6, TCP/UDP, ARP/NDP, DHCPv4, ICMPv6
  安全协议支持WPS, WPA, WPA2, WAPI, WEP, TKIP
  实时操作系统（RTOS）：MQX
  互联网软件构架：Alljoyn
  软件支持iOS homekit框架&MFi
  RSA2048/SHA-256加密的程序加载器(Bootloader)
  通过Wi-Fi或UART升级内置固件程序

从上面的特性中我们可以了解到，QFM-2202A WiFi模块在较小尺寸封装中集成了性能强大的基于ARM Cortex-M4的Kinetis MCU，可支持众多外设资源的扩展（详见飞思卡尔MK22FN512VMP12微控制器），并且集成Wi-Fi MAC/BB/RF/PA/LNA，板载天线，QFM-2202A WiFi模块还预留了MFi接口以及内置MFi、HomeKit的协议栈，可以实现与苹果ios系统的通信，模块的部分接口如下图所示



其中有一点是需要注意的，MFi、HomeKit的协议栈是只有型号为QFM-2202A的WiFi模块才具有，而飞思卡尔还提供不带有MFi功能的WiFi模块QFM-2202，两者除了以上的区别当然还有价格了，QFM2202A WiFi模块 6.99美刀/片@10K PCS，而QFM-2202A 7.29美刀/片 @10K PCS。

总的来说，QFM-2202A WiFi模块在同类产品中性能和功能都处于领先。同时，笔者也同爱板网先前评测的几个WiFi模块（Murata SN8200、汉枫HF-LPB100、庆科EMW3162）做了下对比，如下表所示。



（点击图片放大）

可以看到飞思卡尔QFM2202A无论是在性能、模块尺寸，还是在大数据输出模式下的功耗、待机功耗都能处于领先位置，而我们同样也看到庆科的EMW3162在灵敏度方面、20kbps传输模式下的功耗以及发射功率上有一定的优势，不过，虽然同样支持IEEE802.11b/g/n，EMW3162最大传输速率也仅支持72Mbps，和飞思卡尔QFM-2202A的150Mbps相去甚远，而且在大数据传输模式下EWM3162的功耗不再有优势。

QFM2202-BB

初步了解了QFM-2202A WiFi模块，我们再回到QFM2202-BB板卡上来看看板载的一些功能，如下图所示，到底可以实现哪些产品的设计、拓展。





QFM2202-BB板卡资源：

  蓝牙2.1: RDA5876A
  BLE模块：EM9301
  红外遥控
  通过继电器实现220V电压控制
  HiFi音频编解码器：RealtekALC5642-CG
  PM2.5监测接口：支持SharpGP2Y1010AU0F
  三轴加速度计：Freescale MMA8563FCR1
  MicroSD卡座
  MONO LCD：128*64像素
  锂电池接口
  板载OpenSDA调试器
  温度/湿度传感器：Sensirion SHTxx

从QFM2202-BB板卡的资源上来看，可以实现的DIY功能确实不少，无论是时下流行的智能家居系列（如智能插座、红外遥控、空气净化器、蓝牙/WiFi音响等）或是可穿戴设备系列（如手环、计步器等）的功能都能得到满足，并且板卡还搭载了WiFi以及双模蓝牙通信，有助于工程师灵活的选择产品的通信方式。
所以看来，QFM2202-BB板卡是把现有的主流的智能家居、可穿戴设备产品等都集成到一块开发板中，方便工程师开发，整个板卡可以实现的功能如下图所示。




上电开发

仔细区分一下QFM-2202A WiFi模块以及QFM2202-BB底板我们就能发现，底板实际上是一个外设功能的扩展板，而QFM-2202A才是整个板卡的核心部分，包括了功能控制WiFi通信，而板卡运行的程序是也是直接下载到QFM-2202A WiFi模块中的飞思卡尔K22F微控制器的Flash里，并且运行的是飞思卡尔MQX实时操作系统。

有了基本的认识，我们就可以对板卡进行上电开发，由于笔者拿到的QFM2202-BB板卡是一块工程板，所以初步的上手使用指南也就不太适用了，而且也不清楚板卡内部到底是什么程序，看来要重新下载个新程序瞧瞧了。

准备工作：

  开发环境搭建，下载安装IDE工具IAR（并且要求版本在7.2以上），
  下载安装MQX RTOS实时操作系统源代码安装程序（下载地址）
  下载QFM2202-BB WiFi模块开发包补丁（下载地址）
  有一点要特别注意，下载的MQX RTOS源代码安装程序必须是MQX RTOS 4.1.0，实际下载的文件名为FSLMQXOS_4_1_0_GA.exe，如下图所示。



这步很重要，因为目前官网最新的MQX RTOS 4.2.0，可能会导致很多工程师直接下载最新的，而最新的事实上与QFM-2202A WiFi模块并不适用，编译时会有错误。

将MQX RTOS 4.1.0安装完成后，我们接着要将QFM2202-BB WiFi模块的开发包补丁解压覆盖到这个目录下，如下图所示



在demo文件夹下可以看到3个演示应用程序的工程文件：qca_k22fsh（Qualcomm QCA4002演示应用）、aj_k22fsh（AllJoyn演示应用）、fsl_k22fsh（Freescale QFM2202-BB音乐播放等演示应用），选择其中的一个打开，这里以qca_k22fsh为例。

此时如果你安装的IAR IDE工具提示如下错误，则可能是版本过低，需要安装目7.2版本以上（很重要）。



如果IAR版本正确，可以很快的进入IAR 工作界面，如下图所示。



qca_k22fsh项目文件下有bsp_k22fsh，mux_k22fsh，psp_k22fsh，rtcs_k22fsh，shell_k22fsh，throughput_demo_k22fsh这些不同的项目，需要先按照如上图所示①②③④⑤的顺序右击这些项目，选择Make，依次编译throughput_demo依赖的组件，最后再右击throughput_demo_k22fsh（⑥），选择Set as Active，然后选择Make。

编译完成后要进行下载，这时首先将开发板连接到PC上，通过板卡上SpenSDA调试器的MicroUSB口连接，如下图所示。



按下板卡上的系统开关使板卡工作，从电脑的设备管理器上可以发现板卡已经刷好了J-LINK的驱动，如下图所示。



事实上，飞思卡尔的OpenSDA调试器有几种不同的模式，模式之间的设置可以参考爱板网关于飞思卡尔FRDM-K22F开发板的评测文章，这里就不再多做介绍了。

既然板卡已经安装好J-LINK的驱动，我们直接在IAR的下载设置中做相应的设置，选择J-LINK下载，在Flash标签中选择use Flash loader等，如下图所示。



IDE工具设置完成后就可以直接下载了，或者也可以选择下载并且调试，如下图所示。



从用户指导手册上来看，刚刚下载的 throughput_demo_k22fsh 例程可以说是原本板卡出厂默认的程序，我们可以通过串口查看Wi-Fi模块的版本信息，如下图所示。（需要输入wmiconfig --version命令）



当然，throughput_demo_k22fsh例程还可以实现WiFi吞吐量、电量消耗测量等功能（需要搭建相应的测试环境），另外，飞思卡尔官方例程的另外两个程序包括了可以通过APP显示传感器的状态、实现蓝牙音乐播放器的功能，具体的操作步骤与上述过程类似，可以参考QFM2202 Base Board演示程序用户指南文档获取更详细的说明，本篇文章就不再一一介绍了。

小结

介绍了飞思卡尔&高通共同推出的一款低功耗、高性能的WiFi模块QFM-2202A以及其外设功能扩展基板QFM2202-BB，在智能硬件设备越来越普及的今天，WiFi模块也成为了一个炙手可热的领域，而本文介绍的QFM-2202A集低功耗与高性能为一体，基于Cortex-M4主控，又内置MFi、HomeKit的协议栈，支持众多外设的扩展，相比同类产品，性能、功耗都有可观的优势，而且配合飞思卡尔推出的QFM2202-BB基板可以大大缩短智能家居、可穿戴设备等智能产品的研发周期，有兴趣的朋友一定不能错过。

阅读全文

fufang01

不错，先看一下~ 模块现在能买到么？ 不知道价位如何

jasonliu65535

想要七姐求送

cxtarm

高大上啊

lkl0305

真羡慕啊，随时随地都有这么好的东西测试！

mcgrady-414097

现在在做蓝牙模块，希望后期能升级WiFi！

小七

jasonliu65535 发表于 2015-5-18 11:13
想要七姐求送

人气再高点的时候看看能不能给大家争取点福利

jwdxu2009

好产品，报名参加一下，试用一下

qiyueqingyu

好产品，让人心里蠢蠢欲动啊，七姐，怎么才能得到啊~

liming45

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