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摘要：传统的光照信号传输一般采用串口转以太网方式，存在速率低、布线难、不够灵活等缺点。针对这些缺点，提出一种基于WiFi的无线光照监测系统，该系统由BH1750FIV光照传感器，STM32微控制器和无线WiFi模块组成。光照传感器信号经STM32微控制器处理后由WiFi模块传输出去，从而实现无线接入网络。试验证明，该系统具有无需布线、速度快、联网方便和应用范围广泛等优点，具有一定的推广价值。
关键词：光照监测；WiFi；STM32；嵌入式技术
引言
传统的传感器数据多采用有线方式用串口进行传输，存在布线困难、灵活性差以及速度限制等缺点。在无线监测方面，目前成本低、功耗低的ZigBee技术成为主流。然而，ZigBee技术存在传输速度较低、不能方便快捷的与Internet互连等问题。
WIFI信号受地域限制小，能打破传统有线网络的局限性，在远程监控系统中将WIFI技术与数据传输网络相结合，采用无线方式覆盖整个区域，其优势显而易见，被广泛应用到农业生态环境监控、智能楼宇、矿井安全监控等行业中，取得了良好的效果。
1 系统总体设计
图1为该无线光照监测系统的结构框图。本系统由4个模块构成，光照传感器、STM32微处理器、WIFI模块和无线终端。光照信号由BH1750FVI数字式光照传感器采集后，利用STM32F103微处理器进行处理。处理后的数据通送入WIFI无线模块进行组网及无线传输。最后利用具有WIFI接口的无线终端如手机、平板或PC等进行传感器数据的显示和存储，同时，该无线终端能方便的与Internet等互联，实现数据的共享。
2 硬件设计
无线光照监测系统的各节点主要有光照传感器、单片机、WIFI无线模块组成。
2.1 核心控制系统
数据采集节点以STM32F103作为CPU，实现光照数据的采集、处理、转换和传输。STM32F103单片机与BH1750FVI光照传感器通过两线式串行总线I2C口相连，布线简洁，速度快。WIFI无线模块与STM32F103通过串口UART相连。
2.2 光照传感器系统
BH1750FVI光照传感器具有两线式串行总线I2C接口，高达16位的精度，分辨率达到1-65535lx，能够适应较大范围的光照变化。由于其价格低廉，在精度要求较高的场合则可采用多个传感器光照数据通过融合算法来提高其精度。BH1750FVI与STM32F103的硬件连接如图2所示（此处未画出STM32F103）。
2.3 WIFI無线模块
本设计选用深圳市海凌科电子有限公司生产的HLK-RM04型WIFI模块。HLK-RM04嵌入式UART-ETH-WIFI（串口-以太网-无线网）模块成本低、性能高。HLK-RM04模块以通用串行接口为基础，符合网络标准，内置TCP/IP 协议栈，能够在串口、以太网、无线网（WIFI）3个接口之间实习相互转换。使用HLK-RM04模块，在不做任何额外配置的情况下原有的串口就可连接到Internet网络进行数据的传输。实现串口设备快速便捷的接入网络。
HLK-RM04模块支持无线IEEE 802.11n、IEEE 802.11g、IEEE 802.11b，有线IEEE 802.3和IEEE 802.3u等网络标准；无线传输速率最高可达150Mbps；频率范围为2.4-2.4835G；天线可外接；该模块具有无线网卡、无线接入点和无线路由器三种模式，可根据需要进行设置。
HLK-RM04模块提供标准UART接口，模块的UART_TX引脚与STM32F103的69引脚（PA10）相连，UART_RX引脚与STM32F103的68引脚（PA9）相连。
3 软件设计
系统的软件由两个部分组成，核心处理器STM32F103程序和数据接收终端的上位机应用程序。
3.1 STM32F103程序设计
光照数据采集节点的核心处理器STM32F103，负责完成传感器数据的采集、处理、转换和传输。BH1750FVI光照传感器实时采集当前光照信号并转换为数字量，然后通过I2C接口将其送入CPU，该数字量在CPU中被处理和转换为光照值，最后，光照值由STM32F103单片机的UART口送入WIFI模块，在WIFI模块中转换成无线信号传送出去。
3.2 上位机程序设计
本系统的上位机可选用具备WIFI接口的各类终端，包括手机、平板电脑和PC机。本设计中选用平板电脑作为上位机，操作系统为Android。单个节点与上位机通信时，需要把节点的WIFI模块设置为路由器模式，打开平板电脑的WIFI通信接口即可方便的实际节点和平板电脑的无线连接。
4 结束语
完成软硬件设计后，进行整个系统的测试。设备上电后，节点WIFI模块作为路由器能够自动搜索附件的WIFI设备并分配IP地址，平板电脑输入正确的验证码后即可连接到节点，从而组建无线网络，进而实现光照数据的采集和传输。当需要对多种数据进行采集时，可增加新的传感器类型组成多个传感器节点，在上位机利用Socket类设计多客户端/服务器的TCP/IP通信系统即可实现，即可实现系统的扩展。实验证明，该系统在克服传统串口数据传输弊端的基础上，方便、灵活的实现了串口数据的无线传输及入网，且成本低、性能稳定、应用范围广，具有一定的推广价值。
参考文献：
[1]STMicroelectronics.STM32F103X Datasheet.2007.
[2]STMicroelectronics.STM32F103X Reference manual.2009.
[3]ROHM.BH1750FVI光照传感器数据手册[EB/OL]. 2012-02-02. http：//www.rohm.com.
[4]刘军良.WiFi技术在温湿度远程监测系统中的应用[J].自动化仪表，2014年6月
[5]云中华.基于BH1750FVI的室内光照强度测量仪单[J].片机与嵌入式系统应用，2012年第6期
关键词：光照监测；WiFi；STM32；嵌入式技术
引言
传统的传感器数据多采用有线方式用串口进行传输，存在布线困难、灵活性差以及速度限制等缺点。在无线监测方面，目前成本低、功耗低的ZigBee技术成为主流。然而，ZigBee技术存在传输速度较低、不能方便快捷的与Internet互连等问题。
WIFI信号受地域限制小，能打破传统有线网络的局限性，在远程监控系统中将WIFI技术与数据传输网络相结合，采用无线方式覆盖整个区域，其优势显而易见，被广泛应用到农业生态环境监控、智能楼宇、矿井安全监控等行业中，取得了良好的效果。
1 系统总体设计
图1为该无线光照监测系统的结构框图。本系统由4个模块构成，光照传感器、STM32微处理器、WIFI模块和无线终端。光照信号由BH1750FVI数字式光照传感器采集后，利用STM32F103微处理器进行处理。处理后的数据通送入WIFI无线模块进行组网及无线传输。最后利用具有WIFI接口的无线终端如手机、平板或PC等进行传感器数据的显示和存储，同时，该无线终端能方便的与Internet等互联，实现数据的共享。
2 硬件设计
无线光照监测系统的各节点主要有光照传感器、单片机、WIFI无线模块组成。
2.1 核心控制系统
数据采集节点以STM32F103作为CPU，实现光照数据的采集、处理、转换和传输。STM32F103单片机与BH1750FVI光照传感器通过两线式串行总线I2C口相连，布线简洁，速度快。WIFI无线模块与STM32F103通过串口UART相连。
2.2 光照传感器系统
BH1750FVI光照传感器具有两线式串行总线I2C接口，高达16位的精度，分辨率达到1-65535lx，能够适应较大范围的光照变化。由于其价格低廉，在精度要求较高的场合则可采用多个传感器光照数据通过融合算法来提高其精度。BH1750FVI与STM32F103的硬件连接如图2所示（此处未画出STM32F103）。
2.3 WIFI無线模块
本设计选用深圳市海凌科电子有限公司生产的HLK-RM04型WIFI模块。HLK-RM04嵌入式UART-ETH-WIFI（串口-以太网-无线网）模块成本低、性能高。HLK-RM04模块以通用串行接口为基础，符合网络标准，内置TCP/IP 协议栈，能够在串口、以太网、无线网（WIFI）3个接口之间实习相互转换。使用HLK-RM04模块，在不做任何额外配置的情况下原有的串口就可连接到Internet网络进行数据的传输。实现串口设备快速便捷的接入网络。
HLK-RM04模块支持无线IEEE 802.11n、IEEE 802.11g、IEEE 802.11b，有线IEEE 802.3和IEEE 802.3u等网络标准；无线传输速率最高可达150Mbps；频率范围为2.4-2.4835G；天线可外接；该模块具有无线网卡、无线接入点和无线路由器三种模式，可根据需要进行设置。
HLK-RM04模块提供标准UART接口，模块的UART_TX引脚与STM32F103的69引脚（PA10）相连，UART_RX引脚与STM32F103的68引脚（PA9）相连。
3 软件设计
系统的软件由两个部分组成，核心处理器STM32F103程序和数据接收终端的上位机应用程序。
3.1 STM32F103程序设计
光照数据采集节点的核心处理器STM32F103，负责完成传感器数据的采集、处理、转换和传输。BH1750FVI光照传感器实时采集当前光照信号并转换为数字量，然后通过I2C接口将其送入CPU，该数字量在CPU中被处理和转换为光照值，最后，光照值由STM32F103单片机的UART口送入WIFI模块，在WIFI模块中转换成无线信号传送出去。
3.2 上位机程序设计
本系统的上位机可选用具备WIFI接口的各类终端，包括手机、平板电脑和PC机。本设计中选用平板电脑作为上位机，操作系统为Android。单个节点与上位机通信时，需要把节点的WIFI模块设置为路由器模式，打开平板电脑的WIFI通信接口即可方便的实际节点和平板电脑的无线连接。
4 结束语
完成软硬件设计后，进行整个系统的测试。设备上电后，节点WIFI模块作为路由器能够自动搜索附件的WIFI设备并分配IP地址，平板电脑输入正确的验证码后即可连接到节点，从而组建无线网络，进而实现光照数据的采集和传输。当需要对多种数据进行采集时，可增加新的传感器类型组成多个传感器节点，在上位机利用Socket类设计多客户端/服务器的TCP/IP通信系统即可实现，即可实现系统的扩展。实验证明，该系统在克服传统串口数据传输弊端的基础上，方便、灵活的实现了串口数据的无线传输及入网，且成本低、性能稳定、应用范围广，具有一定的推广价值。
参考文献：
[1]STMicroelectronics.STM32F103X Datasheet.2007.
[2]STMicroelectronics.STM32F103X Reference manual.2009.
[3]ROHM.BH1750FVI光照传感器数据手册[EB/OL]. 2012-02-02. http：//www.rohm.com.
[4]刘军良.WiFi技术在温湿度远程监测系统中的应用[J].自动化仪表，2014年6月
[5]云中华.基于BH1750FVI的室内光照强度测量仪单[J].片机与嵌入式系统应用，2012年第6期