ESP32 之 ESP-IDF 教学（十一）WiFi篇—— WiFi两种模式_Augtons正(单片机)_esp wifi

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文章目录一、ESP32 WIFI介绍二、WiFi 的启动（STA 及 AP 模式）1. WiFi STA 模式（连接到其他设备的热点）(1) 步骤及API简介(2) 分步讲解(3) 完整代码示例 2. WiFi AP 模式（ESP32作为热点供其他设备链接）三、STA模式下扫描外部WiFi1. 步骤2. 代码示例

一、ESP32 WIFI介绍

Wi-Fi 库支持配置及监控 ESP32 Wi-Fi 连网功能。

支持配置：

基站模式（即 STA 模式或 Wi-Fi 客户端模式），此时 ESP32 连接到接入点 (AP)。

AP 模式（即 Soft-AP 模式或接入点模式），此时基站连接到 ESP32。

AP-STA 共存模式（ESP32 既是接入点，同时又作为基站连接到另外一个接入点）。

上述模式的各种安全模式（WPA、WPA2 及 WEP 等）。

扫描接入点（包括主动扫描及被动扫描）。

使用混杂模式监控 IEEE802.11 Wi-Fi 数据包。

二、WiFi 的启动（STA 及 AP 模式） 1. WiFi STA 模式（连接到其他设备的热点） (1) 步骤及API简介

① 初始化nvs_flash ② 初始化esp_netif ③ 创建事件循环event_loop —— event_loop是esp32库的一种事件处理模式，中文曰“事件循环” ④ 初始化、配置WiFi并启动 ⑤ 事件处理（使用第③步创建的事件循环）

(2) 分步讲解

① 初始化nvs_flash

#include <nvs_flash.h> /** * @brief 用于初始化nvs */ void init_nvs() { /*尝试初始化一次nvs_flash*/ esp_err_t err = nvs_flash_init(); if(err == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || err == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND){ /*第一次初始化失败, 检查错误, 处理错误, 重新初始化*/ nvs_flash_erase(); err = nvs_flash_init(); } ESP_ERROR_CHECK(err); }

② 初始化event_loop

#include "esp_event.h" esp_event_loop_create_default(); esp_event_handler_instance_register(WIFI_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, 想要用于处理事件的函数, NULL, &wifi_handler); esp_event_handler_instance_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP, 想要用于处理时间的函数, NULL, &ip_handler));

代码解析：

① esp_event_loop_create_default(); 函数用于创建一个默认的事件循环（同一个esp32程序中可以有多个event_loop，这里使用默认的事件循环）② esp_event_handler_instance_register() 函数解析见下：函数名esp_event_handler_instance_register()函数原型esp_err_t esp_event_handler_instance_register(esp_event_base_t event_base, int32_t event_id, esp_event_handler_t event_handler, void *event_handler_arg, esp_event_handler_instance_t *instance)含义将事件处理程序的实例注册到默认循环。返回值esp_err_t参数event_base类型为：esp_event_base_t；表示事件基，代表事件的大类（如WiFi事件，IP事件等）event_id类型为：int32_t；表示事件ID，即事件基下的一个具体事件（如WiFi连接丢失，IP成功获取）event_handler类型为：esp_event_handler_t；表示一个handler函数（模板请见第⑤步）*event_handler_arg类型为：void；表示需要传递给handler函数的参数*instance类型为：esp_event_handler_instance_t指针；**[输出]**表示此函数注册的事件实例对象，用于生命周期管理（如删除unrigister这个事件handler）

③ 初始化esp_netif

#include "esp_netif.h" esp_netif_t *pEsp_wifi_netif; esp_netif_init(); /*创建wifi sta模式的默认netif, 返回一个指针*/ pEsp_wifi_netif = esp_netif_create_default_wifi_sta(); /* (非必须) 这行代码是修改ESP32的主机名, 即WiFi设备名, 连接其他WiFi时显示的名称 */ esp_netif_set_hostname(esp_wifi_netif, "Augtons");// 不建议使用汉字

上述代码第 6 行函数esp_netif_create_default_wifi_sta()是必要的，只不过函数返回值可以在不需要的时候忽略（本文我们借助这个创建得到的esp_netif对象来修改了主机名为Augtons，因此保留了这个返回值）

④ 初始化、配置WiFi并启动

注意：下文的代码实例只展示了最简单的wifi连接代码，实际上第4行配置的结构体下的sta还有很多成员，这里不再细讲

#include "driver/wifi.h" /* 第一步, WiFi初始化 */ /* 这个宏 WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT() 可以初始化一个wifi_init_config(wifi初始化配置)结构体为默认值 */ wifi_init_config_t wifi_init_config = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT(); esp_wifi_init(&wifi_init_config); /* 第二步, WiFi配置 */ wifi_config_t wifi_config = { .sta = { .ssid = "WiFi_SSID", // wifi名（ssid） .password = "password",// wifi密码 } }; esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &wifi_config); esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA); // 设置工作模式 /* 第三步, 启动WiFi */ esp_wifi_start();

⑤ 事件处理（使用第③步创建的事件循环）

这里这个函数就是第 ③ 步注册的事件循环handler函数。 handler函数模板如下：

void xxx(void *arg, esp_event_base_t eventBase, int32_t eventID, void *eventData) { /* 函数参数一：arg。表示传递给handler函数的参数，在第三步register函数里声明函数参数二，eventBase，表示事件基，详见第三步函数esp_event_handler_instance_register()解析函数参数三：eventID，表示事件ID，详见第三步函数esp_event_handler_instance_register()解析函数参数四，表示传递给这个事件的数据。例如：例如事件基 IP_EVENT 下的 IP_EVENT_STA_GOT_IP 事件会把获取到的IP地址传递过来，见下方示例。 */ }

下面为WiFi事件处理的一个简单的handler函数。处理的事件：

事件基事件含义WiFi_EVENTWIFI_EVENT_STA_STARTWiFi启动成功WiFi_EVENTWIFI_EVENT_STA_DISCONNECTEDWiFi连接断开/连接失败IP_EVENTIP_EVENT_STA_GOT_IPWiFi连接成功并获取到IP地址

下面给出一个示例及其代码：

当WIFI_EVENT_STA_START发生即WiFi启动成功之后，我们就连接WiFi。当WIFI_EVENT_STA_DISCONNECT发生即WiFi断开连接/连接失败后，我们就尝试重新连接当 IP_EVENT_STA_GOT_IP发生即WiFi连接成功并获取到IP地址之后，我们就在屏幕上打印出获取到的IP地址 printf("connected, got ip: "IPSTR"\n", IP2STR(&ip->ip_info.ip)); 然后做其他的事情

代码：

void wifi_event_handler(void *arg, esp_event_base_t eventBase, int32_t eventID, void *eventData){ ip_event_got_ip_t *ip = eventData; if(eventBase == WIFI_EVENT){ switch (eventID) { default: break; case WIFI_EVENT_STA_START: printf("WIFI_STARTED!\n"); esp_wifi_connect(); break; case WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED: ESP_LOGI("user", "Connect failed\n"); esp_wifi_connect(); break; } }else if(eventBase == IP_EVENT){ if(eventID == IP_EVENT_STA_GOT_IP){ printf("connected, got ip: "IPSTR"\n", IP2STR(&ip->ip_info.ip)); //dosomething //例如：使用任务通知xTaskNotifyGive(任务句柄);来唤醒一个任务等 } } } (3) 完整代码示例 #include <nvs_flash.h> #include <esp_event.h> #include <esp_wifi.h> #include <esp_log.h> #include <esp_netif.h> #include <esp_netif_ip_addr.h> /** * @brief 用于初始化nvs */ void init_nvs() { esp_err_t err = nvs_flash_init(); if (err == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || err == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) { ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase()); err = nvs_flash_init(); } ESP_ERROR_CHECK(err); } /** * @brief WiFi 的事件循环Handler * @param arg * @param event_base * @param event_id * @param event_data */ void wifi_event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base, int32_t event_id, void* event_data) { if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_START) { esp_wifi_connect(); } if(event_base == IP_EVENT && event_id == IP_EVENT_STA_GOT_IP) { ip_event_got_ip_t* event = (ip_event_got_ip_t*) event_data; ESP_LOGI("TEST_ESP32", "Got IP: " IPSTR, IP2STR(&event->ip_info.ip)); } } void app_main(void) { init_nvs(); esp_netif_init(); esp_event_loop_create_default(); esp_netif_create_default_wifi_sta(); wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT(); esp_wifi_init(&cfg); // 注：下方的cfg_sta也可以写成这样 // wifi_config_t wifi_config = { // .sta = { // .ssid = "SSID", // .password = "密码", // } // }; wifi_sta_config_t cfg_sta = { .ssid = "改成你WiFi ssid", .password = "改成WiFi密码", }; // 而直接将wifi_sta_config_t(或指针)转为wifi_config_t(或指针)是GCC的拓展语法，如下 esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, (wifi_config_t *) &cfg_sta); esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA); esp_event_handler_instance_register(WIFI_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, wifi_event_handler, NULL, NULL); esp_event_handler_instance_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP, wifi_event_handler, NULL, NULL); esp_wifi_start(); } 2. WiFi AP 模式（ESP32作为热点供其他设备链接）

AP模式的WiFi与STA模式极其类似：不同的是，在进行WiFi配置时wifi_config_t结构体用法会改变。

wifi_config_t wifi_config = { .ap = { .ssid = "your_ssid", .ssid_len = strlen("your_ssid"), .channel = EXAMPLE_ESP_WIFI_CHANNEL, .password = "password", .max_connection = EXAMPLE_MAX_STA_CONN, .authmode = WIFI_AUTH_WPA_WPA2_PSK }, };

剩余的代码，读者可以参考 ESP-IDF 的官方示例

三、STA模式下扫描外部WiFi 1. 步骤

在上一步WiFi启动之后，我们就能进行扫描附近的WiFi了这里需要了解 3 个相关的API函数 esp_wifi_scan_start() esp_wifi_scan_get_ap_num() esp_wifi_scan_get_ap_records()

函数名esp_wifi_scan_start()函数原型esp_err_t esp_wifi_scan_start(const wifi_scan_config_t *config, bool block)含义开始扫描WiFi，扫描附近所有可用的AP。返回值esp_err_t参数*config类型为：const wifi_scan_config_t指针；表示一个用于配置扫描参数的结构体的指针　　【此参数可为NULL】NULL表示扫描全部WiFiblock类型为：bool；表示是否要阻塞。为true表示此函数将阻塞直到扫描完成。为false表示此函数将要立即返回（扫描结束通过事件循环来传递结果）

函数名esp_wifi_scan_get_ap_num()函数原型esp_err_t esp_wifi_scan_get_ap_num(uint16_t *number)含义获取扫描到的AP个数返回值esp_err_t参数*number类型为：uint16_t指针；表示用于储存扫描个数的变量的指针

函数名esp_wifi_scan_get_ap_records()函数原型esp_err_t esp_wifi_scan_get_ap_records(uint16_t *number, wifi_ap_record_t *ap_records)含义获取扫描到的AP返回值esp_err_t参数*number类型为：uint16_t；【既可输入又可输出】输入读取扫描记录的期望数量，例如预先分配的数组长度。输出实际扫描到的AP个数*ap_records类型为：wifi_ap_record_t指针；表示存放扫描结果的数组

2. 代码示例 // 【注意】：wifi_scan_handle变量是一个Task的句柄， // 可通过xTaskCreate在创建任务时获得 // 也可通过xTaskGetCurrentTaskHandle()等FreeRTOS API获取 TaskHandle_t wifi_scan_handle; // 上边的这个变量储存了创建的wifi扫描任务句柄 // 对应下边示例的函数 task_wifi_scan(void *arg) void wifi_event_handler(void *arg, esp_event_base_t eventBase, int32_t eventID, void *eventData){ ... if(eventBase == WIFI_EVENT){ if(eventID == WIFI_EVENT_STA_START){ // printf("WiFi 已启动"); // 向WiFi扫描任务发送任务通知，通知WiFi启动成功，可以开始扫描了 (这里的任务通知相当于一个二值信号量) xTaskNotifyGive(wifi_scan_handle); } } } void task_wifi_scan(void *arg){ // 等待来自event_handler发来的任务通知，在等到通知之前，此任务进入阻塞状态。知道接收到WiFi启动成功的通知之后才开始往下执行。 ulTaskNotifyTake(pdTRUE, portMAX_DELAY); uint16_t num; wifi_ap_record_t records[8]; esp_wifi_scan_start(NULL, true); esp_wifi_scan_get_ap_num(&num); if(num > 8){ num = 8; // if 的目的是如果扫描到了8个以上的WiFi，则只保留前8个 } esp_wifi_scan_get_ap_records(&num, records); if(num > 8){ num = 8; // if 的目的同上 } // 这个for循环是用来将RSSI信号强度，转换成信号等级。 // 如 rssi_level == 5 时，表示WiFi满格 for(int i = 0; i < num; i++){ uint8_t rssi_level = 0; switch (records[i].rssi) { case -100 ... -88: rssi_level = 1; break; case -87 ... -77: rssi_level = 2; break; case -76 ... -66: rssi_level = 3; break; case -65 ... -55: rssi_level = 4; break; default: if(records[i].rssi < -100){ rssi_level = 0; }else{ rssi_level = 5; } break; } // 逐条打印扫描到的WiFi printf("—————【第 %2d 个WiFi】———————\n", i+1); printf("WiFi名称: %s\n", records[i].ssid); printf("信号强度: %d格\n", rssi_level); printf("WiFi: 安全类型: %d\n\n", records[i].authmode); } vTaskDelete(NULL); }

运行结果图：