作者：曹永忠
智慧家庭的核心技術為網際網路，而連上網路最簡單的解決方案便是無線網路，所以如何讓Ameba來連接上網際網路，可說是一件非常重要的事，所幸Ameba開發板本身就內含WiFi無線網路模組，連網是一件非常簡單的事，本文要告訴讀者，如何簡單、快速、有效的連上網際網路。
Ameba WiFi功能
Ameba開發板是一塊支援Wi-Fi的微型化模組（RTL8711AF and RTL8195AM），內建 ARM Cortex-M3 CPU、記憶體，同時還配置了完整的無線網路協議，包含SSL硬體加速電路以及UART、 I2C、 SPI、PWM 、高速的 SDIO 接口……等各式序列介面，如下圖所示：
Ameba開發板模組一覽圖
Ameba開發板核心晶片－RTL8195AM規格
Ameba使用RTL8195AM為開發板核心晶片，其基本規格如下：
- 32-bit 166MHz ARM Cortex-M3 CPU
- 內建低功耗 802.11 b/g/n 2.4G 無線 Wi-Fi
- 內建NFC
- 介面支援：GPIO / PWM / SPI / I2C / ADC / DAC / UART
- Crypto HW engine：可做硬體加解密，支援 MD5/ SHA-1 / SHA2-256 / DES / 3DES / AES
- IC 本身有 512K RAM，另外模組包含 2M SDRAM / 16M bit flash
Ameba開發板規格
Ameba開發板具有強大的功能，內含WiFi上網的功能，功能十分完備，其下為開發板的基本規格：
- 與Arduino UNO開發版相容，可支援大多數 Arduino 擴充板(Shield)：如 DfRobot 的 LCD Keypad shield……等等
- 含一個 NXP LPC11U35 cortex-M0 IC，具備下列功能
- 不須使用 JLINK 可直接透過 USB傳入程式image檔
- 不須使用USB序列傳輸線，UART即可使用將訊息傳給開發用的電腦
Mac Address介紹
在許多無線網路的地方，由於安全性、保密性的因素，會採用權限管理，而最簡單、有效的方式，就是使用網路裝置的MAC Address，一般稱為「MAC」，每一個網路介面卡都有一個獨一無二的識別碼，這個識別碼是由六組16進位數字組成的物理位置（Physical Address），也稱為MAC（Media Access Control）Address。
這個位址分為兩個部分，前三組數字為Manufacture ID，就是廠商ID，後三組數字為Card ID，就是網路卡卡號，透過這兩組ID，我們可以在實體上區分每一張網路卡，理論上，全世界沒有兩張卡的MAC Address是相同的。
基於這個物理位址，就可以在網路上區分每一個裝置(電腦或網路產品)，將資料傳輸到正確的位址而不會搞混，其中，MAC Address 是 12 碼的 16 進位數字，每兩個數字中間就會有「-」或「:」間隔，例如：00-F1-EE-50-DC-92。
取得網路MAC資料
第一步就是要教讀者如何取得MAC資料，我們將Ameba開發板的驅動程式安裝好後，打開Ameba開發板的開發工具「Sketch IDE整合開發軟體」，撰寫一段程式，就可以透過Ameba Wifi模組取得MAC資料，取得之MAC資料測試程式如下表所示：
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取得MAC資料測試程式(CheckMac) #include uint8_t MacData[6]; String MacAddress ; void setup() { MacAddress = GetWifiMac() ; ShowMac() ; } void loop() { // run over and over } void ShowMac() { Serial.print("MAC:"); Serial.print(MacAddress); Serial.print("\n"); } String GetWifiMac() { String tt ; String t1,t2,t3,t4,t5,t6 ; WiFi.status(); //this method must be used for get MAC WiFi.macAddress(MacData); Serial.print("Mac:"); Serial.print(MacData[0],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[1],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[2],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[3],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[4],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[5],HEX) ; Serial.print("~"); t1 = print2HEX((int)MacData[0]); t2 = print2HEX((int)MacData[1]); t3 = print2HEX((int)MacData[2]); t4 = print2HEX((int)MacData[3]); t5 = print2HEX((int)MacData[4]); t6 = print2HEX((int)MacData[5]); tt = (t1+t2+t3+t4+t5+t6) ; Serial.print(tt); Serial.print("\n"); return tt ; } String print2HEX(int number) { String ttt ; if (number >= 0 && number < 16) { ttt = String("0") + String(number,HEX); } else { ttt = String(number,HEX); } return ttt ; } |
如下圖所示，讀者可以看到本次實驗，取得MAC資料測試程式結果畫面：
取得MAC資料測試程式結果畫面
透過WIFI模組登連接無線基地台
整合上述程式，我們可以輕易取得MAC資料，而下一步就要教導讀者如何連到無線基地台(Access Point)；首先，打開Ameba開發板的開發工具：「Sketch IDE整合開發軟體」，撰寫一段程式，就可以透過Ameba Wifi模組連到無線基地台(Access Point)，連接無線基地台測試程式如下表所示：
連接無線基地台測試程式載點
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#include uint8_t MacData[6]; char ssid[] = "TSAO"; // your network SSID (name) char pass[] = "TSAO1234"; // your network password IPAddress Meip ,Megateway ,Mesubnet ; String MacAddress ; int status = WL_IDLE_STATUS; void setup() { MacAddress = GetWifiMac() ; ShowMac() ; initializeWiFi(); printWifiData() ; } void loop() { // run over and over } void ShowMac() { Serial.print("MAC:"); Serial.print(MacAddress); Serial.print("\n"); } String GetWifiMac() { String tt ; String t1,t2,t3,t4,t5,t6 ; WiFi.status(); //this method must be used for get MAC WiFi.macAddress(MacData); Serial.print("Mac:"); Serial.print(MacData[0],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[1],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[2],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[3],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[4],HEX) ; Serial.print("/"); Serial.print(MacData[5],HEX) ; Serial.print("~"); t1 = print2HEX((int)MacData[0]); t2 = print2HEX((int)MacData[1]); t3 = print2HEX((int)MacData[2]); t4 = print2HEX((int)MacData[3]); t5 = print2HEX((int)MacData[4]); t6 = print2HEX((int)MacData[5]); tt = (t1+t2+t3+t4+t5+t6) ; Serial.print(tt); Serial.print("\n"); return tt ; } String print2HEX(int number) { String ttt ; if (number >= 0 && number < 16) { ttt = String("0") + String(number,HEX); } else { ttt = String(number,HEX); } return ttt ; } void printWifiData() { // print your WiFi shield's IP address: Meip = WiFi.localIP(); Serial.print("IP Address: "); Serial.println(Meip); Serial.print("\n"); // print your MAC address: byte mac[6]; WiFi.macAddress(mac); Serial.print("MAC address: "); Serial.print(mac[5], HEX); Serial.print(":"); Serial.print(mac[4], HEX); Serial.print(":"); Serial.print(mac[3], HEX); Serial.print(":"); Serial.print(mac[2], HEX); Serial.print(":"); Serial.print(mac[1], HEX); Serial.print(":"); Serial.println(mac[0], HEX); // print your subnet mask: Mesubnet = WiFi.subnetMask(); Serial.print("NetMask: "); Serial.println(Mesubnet); // print your gateway address: Megateway = WiFi.gatewayIP(); Serial.print("Gateway: "); Serial.println(Megateway); } void ShowInternetStatus() { if (WiFi.status()) { Meip = WiFi.localIP(); Serial.print("Get IP is:"); Serial.print(Meip); Serial.print("\n"); } else { Serial.print("DisConnected:"); Serial.print("\n"); } } void initializeWiFi() { while (status != WL_CONNECTED) { Serial.print("Attempting to connect to SSID: "); Serial.println(ssid); // Connect to WPA/WPA2 network. Change this line if using open or WEP network: status = WiFi.begin(ssid, pass); // status = WiFi.begin(ssid); // wait 10 seconds for connection: delay(10000); } Serial.print("\n Success to connect AP:") ; Serial.print(ssid) ; Serial.print("\n") ; } |
下圖為程式測試結果畫面，可以看見已經成功連上無線基地台(Access Point)，並透過DHCP伺服器取得網路位址，顯示出閘道器、網路遮罩等資訊。
連接無線基地台測試程式結果畫面
小結
本文主要介紹，使Ameba得以透過Wifi模組連接上網際網路，取得MAC資料、IP位址、閘道器，網路遮罩等資訊，相信讀者更能了解物聯網神器Ameba開發板如何連接網路，掌握IoT的核心技術。
曹建國
原始碼網址：https://github.com/brucetsao/
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