| 基于ESP32-C3的Wi-Fi单火线智能开关方案 |
| 日期：2021/11/22 10:48:22 作者： |
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目前，市场上的智能开关大多是零火线开关，而大部分家庭装修中的开关布线却只有一条火线。如果要将传统机械开关替换为智能开关，往往需要重新装修和布线。使用乐鑫Wi-Fi单火线智能开关方案，即可免除此复杂过程，极大程度降低智能开关的安装成本。
由于大多数的Wi-Fi芯片产品功耗较高，很难在灯具关闭时保证单火线开关耗电低于50uA，容易造成电路中灯具异常闪烁的问题。因此，智能单火线开关多采用Zigbee和Bluetooth LE无线通信技术，使用时需要用户额外配置网关，增加了使用成本和复杂度，也一定程度限制了开关的智能化发展。
基于ESP32-C3构建Wi-Fi单火线智能开关，不仅能够有效解决设备功耗高和安装复杂的问题，还能够保证它的Wi-Fi穿墙性能和安全的数据传输，赋能传统开关快速实现智能升级。
乐鑫ESP32-C3支持Wi-Fi和Bluetooth 5 （LE）技术，拥有行业领先的射频和低功耗性能、完善的安全机制和丰富的内存资源。采用ESP32-C3 Wi-Fi单火线智能开关方案，用户无需改线、无需配置网关，即可将传统机械单火线开关升级为智能单火线开关，构建功耗低、Wi-Fi性能卓越、安全可靠的智能开关。
1. 功耗低
为避免电路中的灯具异常闪烁，控制Wi-Fi单火线开关的功耗尤为重要。ESP32-C3芯片采用了先进的电源管理技术和优越的Wi-Fi处理策略，使开关设备在保持Wi-Fi连接的同时也具有超低功耗，满足大多数照明场景的需求。
ESP32-C3沿用乐鑫物联网开发框架ESP-IDF。ESP-IDF中集成的电源管理算法会自动根据应用程序的需求，动态调整外围总线 （APB） 频率和CPU频率，在不同的功耗模式之间切换，尽可能减少应用程序运行的功耗。设备处于Deep-Sleep模式时功耗可低至5uA。
ESP32-C3针对整个Wi-Fi协议栈进行了优化：
Wi-Fi连接时间：既优化了射频校准时间，又优化了Wi-Fi连接流程，使设备从上电到获取IP的时间可低至160ms。
Wi-Fi保活功耗：能够动态调整接收路由器beacon的等待时间，防止由于网络环境复杂而造成丢包，进而引发功耗上升的问题。
2. Wi-Fi性能卓越
由于智能开关安装时需要嵌入墙体，因此设备的Wi-Fi穿墙抗干扰能力也需要达到更高标准。ESP32-C3具有行业领先的射频性能，Wi-Fi射频接收器（RX）灵敏度可高达-98.4dbm，Wi-Fi射频发射器（TX）功率可高达21dBm，即使设备安装在墙体内也能保持流畅、稳定的Wi-Fi连接。两颗ESP32-C3芯片使用Wi-Fi进行通信时，在空旷环境下的最远通信距离可达到500m，穿越三堵墙时仍可达到20m，充分满足日常家居场景的通信需求。
此外，ESP32-C3还具有良好的兼容性和灵活性。它支持IEEE 802.11 b/g/n协议，在2.4GHz频带支持20MHz和40MHz频宽，并通过了FCC、CE、SRRC等多种无线射频认证，能够适配各类主流路由器。ESP32-C3还能够在不同的网络环境下自动切换IEEE 802.11 b/g/n。用户也可以根据网络情况自由配置Wi-Fi的相关参数，包括DTIM时间、发射功率、丢包等待时间等，以应对各类复杂环境。
3. 安全性与可靠性
随着智能化普及，物联网设备也可能会遭受恶意攻击，引发数据安全问题。因此，为智能开关产品选择一款安全可靠的内置芯片也至关重要。
ESP32-C3拥有完善的安全机制，支持基于 RSA-3072 算法的安全启动和基于AES-128-XTS算法的flash加密，确保开关设备固件安全，只运行用户指定程序。ESP32-C3的硬件加速器支持多种加解密算法，也确保了开关在本地网络和云上安全传输数据，防止各类恶意攻击。
此外，ESP32-C3在-40°C～105°C的工作温度下均能保持良好的Wi-Fi性能。它已通过多种可靠性认证，如HTOL（高温工作寿命）、ESD（静电放电敏感度）和uHAST（无偏压高加速温湿度应力试验）等，可有效确保设备可靠性和稳定性。
4. 加速客户智能开关产品落地
乐鑫将在硬件选型、电路原理设计、示例工程、软件方案以及配套的手机APP等方面协助客户开发Wi-Fi单火线智能开关，全方位赋能客户产品从研发到落地。客户基于乐鑫ESP-IDF成熟的软件架构，将更容易构建应用程序或迁移原有程序至ESP32-C3平台。
ESP32-C3系列芯片在嵌入式flash、工作环境温度、封装尺寸上有所区分，拥有ESP32-C3、ESP32-C3FN4、ESP32-C3FH4和ESP8685几款变型，分别对应ESP32-C3-WROOM-02/02U、ESP32-C3-MINI-1/1U和ESP8685-WROOM系列模组。
5. ESP32-C3芯片 & 模组选型参考表
乐鑫仍在不断深化对物联网领域的探索，新款支持智能家居互联协议Matter的ESP32-H2芯片（Bluetooth 5 （LE） + IEEE 802.15.4），也将为构建智能开关等家居产品提供创新思路，加速拓展乐鑫产品在智能家居领域的新布局。
如果您想获取更多关于乐鑫Wi-Fi单火线智能开关方案的信息，或寻求商业项目合作，欢迎您联系乐鑫的客户支持团队，我们将竭诚为您服务。查询进一步信息，请访问官方网站 http://www.espressif.com。（张怡，产通发布）
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