低功耗Wi-Fi资产跟踪用例和参考设计

原创 SiliconLabs 2025-04-14 18:31


Silicon Labs(芯科科技)无线工程开发团队创建了一个Wi-Fi资产跟踪(Asset Tracking应用程序,用于演示如何将SiWG917 Wi-Fi模块配置为Azure设备端点,以及如何与Azure IoT Hub建立连接。本项目开发了一个基于SiWG917-PK6031AWi-Fi追踪器应用,利用WiSeConnect 3 SDK提供的WLAN API连接至Wi-Fi接入点(Access Point)。设备通过JSON消息传输以下字段的配置信息,与Azure IoT Hub通信,如下方示意图:

  • Wi-Fi MAC ID(作为标识符)

  • 当前的SSID 和信号强度

  • 当前时间戳

  • 经度、纬度、海拔和可见卫星数量

  • 当前湿度和温度读数

  • 加速度计和陀螺仪的数值(X、Y 和Z轴)

更多关于本应用示例和参考设计的详细信息,请点击文末的阅读原文按钮或访问链接:https://community.silabs.com/s/share/a5UVm000000bjFtMAI/example-of-the-month-wifi-asset-tracking-application-siwx917?language=en_US


系统概述

以下组件需配置以演示基于 SiWG917 设备的 Wi-Fi 资产追踪端到端应用:

  1. Azure云:创建Azure 云账户,并配置 Azure IoT Hub 资源以接收来自 SiWG917 设备的数据。Azure IoT Hub 资源需配置为将从设备接收的消息路由回其订阅者。

  2. 仪表盘:本示例提供了一个基于Web的仪表盘应用程序(前端+ 后端)。仪表盘订阅Azure IoT Hub,接收传感器数据并在浏览器的前端应用中显示。前端应用支持下载会话数据和GPX文件。需使用Azure云凭据登录仪表盘应用以查看传感器数据。

  3. 芯科科技SiWG917 设备:SiWG917 SoC 将连接多个传感器模块,例如SparkFun 湿度和温度传感器(Si7021)、SparkFun GNSS 接收器(MAX-M10S)、SparkFun 6DoF IMU(BMI270)、使用Qwiic 接口通过I2C总线连接传感器。SiWG917 设备应用程序根据配置的采样间隔,通过I2C总线捕获传感器数据。设备通过配置的Wi-Fi接入点连接到互联网,并连接至Azure IoT Hub。捕获的传感器数据会转换为JSON 格式,并通过MQTT协议发送到Azure IoT Hub。


应用概述

固件应用程序包含三个逻辑模块:

  • 传感器模块:负责以配置的间隔读取传感器和GNSS 接收器数据。每个传感器数据由独立的线程/任务读取。传感器数据队列保存各线程读取的数据。JSON格式转换线程从队列中读取数据,转换为JSON格式,并推送到MQTT消息队列中。

  • Wi-Fi 和连接管理模块:该模块测量Wi-Fi参数并将其推送到消息队列。它还形成保持活动的MQTT消息,并定期将它们发送到云。根据消息间隔的复杂性,可以使用一个或多个线程来创建消息和管理连接。

  • MQTT 消息发送模块:该模块将消息发送到Azure云。它包含一个单线程,该线程从MQTT消息队列读取数据并将其发送到Azure IoT Hub。      

工作原理

将代码烧录到开发板并为连接的板供电后,应用程序会自动启动运行。使用 Putty/Tera Term(或其他程序)查看串口输出数据。主程序初始化驱动程序,读取一些信息并检查与传感器的通信。随后尝试与 Wi-Fi 接入点(AP)建立连接。

如果成功连接至接入点,主程序会定期将数据发送至Azure 云,用户可以通过仪表盘查看数据。

A screenshot of a computer

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其他资产追踪的典型用例
随着连接性、传感器、分析技术和云平台的融合,资产追踪的应用正在激增,为供应链和工业运营提供实时可视性、预测性维护和数据驱动的优化。

远程信息处理与车队管理

  • Always on模式

  • 建立Wi-Fi连接

  • 连接到车载网关

  • 连接到现场网络(例如建筑工地、仓库、铁路场等)

  • GPS/GNSS与其他技术结合使用

  • GPS定位数据通过中央网关传输,并回传到云端

  • 支持车与云通信(V2C)以及车与车通信(V2V)

冷链应用的数据记录器

  • 资产在运输中,无Wi-Fi连接时:可通过SSID扫描推断位置

  • 使用GPS/GNSS进行定位(结合蜂窝网络回传数据至云端)

  • 温度、湿度和IMU传感器记录任何温度或冲击违规事件,存储于Flash存储器中

  • SSID日志存储于Flash存储器中

  • 抵达目的地后,建立连接并传输关键的运输数据


实时位置服务(RTLS) —在线模式

A warehouse with boxes in it

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已建立Wi-Fi连接:

  • 连接到车载网关

  • 连接到现场网络(例如建筑工地、仓库、铁路场等)


GPS/GNSS与其他技术结合使用:

  • GPS定位数据通过中央网关传输,并回传到云端。


更多详细信息请参阅Wi-Fi - Asset Tracking GitHub 示例应用程序:https://github.com/SiliconLabs/wifi_applications/tree/main/wifi_asset_tracking


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