ESP32學(xué)習(xí)筆記：WiFi

今天我們來(lái)說(shuō)說(shuō)ESP32 的WiFi。

ESP32的WiFi

我們之所以使用ESP32做一些小項(xiàng)目，最重要的就是看中了ESP32的WiFi功能，ESP32相當(dāng)于一個(gè)強(qiáng)大的單片機(jī)+無(wú)線WiFi+藍(lán)牙多合一的一個(gè)芯片，芯片有了WiFi，它就不再孤獨(dú)寂寞，就可以與外界通信，這就是它區(qū)別于常規(guī)MCU最大的特點(diǎn)，就像2G手機(jī)跟4G手機(jī)的區(qū)別，4G手機(jī)能實(shí)現(xiàn)很多2G手機(jī)時(shí)代渴望的功能。

WiFi就是一種無(wú)線通訊技術(shù)，生活中接觸最多的就是電腦跟手機(jī)通過(guò)路由器的WiFi信號(hào)上網(wǎng)，說(shuō)白了其實(shí)就是一種射頻信號(hào)，跟我們?cè)缙诮佑|的315MHz、433MHz射頻通信，藍(lán)牙，Zigbee等一樣，WiFi工作于2.4GHz或者5Ghz的頻率，今天我們先學(xué)習(xí)一下WiFi的基本功能。

AP模式

AP模式就是讓ESP32建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可以發(fā)出WiFi信號(hào)來(lái)讓其他設(shè)備搜索到，就跟路由器發(fā)出信號(hào)來(lái)類(lèi)似，只需要一行代碼，我們就可以建立一個(gè)我們自己命名的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)了，期待一下。

#include < WiFi.h >

void setup(){
  WiFi.softAP("ESP32_WiFi");
}

void loop(){
}

上面這一行代碼，我們就建立了一個(gè)名為ESP32_WiFi的，不加密的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)了，我們將代碼燒錄進(jìn)去，然后打開(kāi)手機(jī)WiFi連接界面，就可以看到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行連接了。

常用函數(shù)

我們打開(kāi)WiFiAP.h這個(gè)頭文件就可以看到AP模式的相關(guān)函數(shù)了，這里分享一些常用的，有一些概念比如子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關(guān)地址等不清楚的，大家可以自行上網(wǎng)查看。

該函數(shù)建立并啟動(dòng)AP網(wǎng)絡(luò)

bool softAP(const char* ssid, const char* passphrase = NULL, int channel = 1, int ssid_hidden = 0, int max_connection = 4);

• ssid，AP網(wǎng)絡(luò)的名字，最大不超過(guò)32字節(jié)；
• passphrase，密碼，8-63字節(jié)，不設(shè)置就是不加密；
• channel，WiFi網(wǎng)絡(luò)信道，1-13可選；
• ssid_hidden，網(wǎng)絡(luò)名字是否隱藏；
• ssid_hidden，最大接入數(shù)，1-4可選。

本地地址等設(shè)置

bool softAPConfig(IPAddress local_ip, IPAddress gateway, IPAddress subnet);

• local_ip，本地網(wǎng)絡(luò)地址，比如默認(rèn)為192.168.4.1；
• gateway，網(wǎng)關(guān)地址， 192.168.4.1；
• subnet，子網(wǎng)掩碼，255.255.255.0。

連接數(shù)量，返回連接到本AP的客戶(hù)端的數(shù)量

uint8_t softAPgetStationNum();

設(shè)置主機(jī)名字，比如設(shè)置為"CHIPHOME"

bool softAPsetHostname(const char * hostname);

查詢(xún)主機(jī)的MAC地址，函數(shù)返回主機(jī)的MAC地址

String softAPmacAddress(void);

代碼測(cè)試

下面我們寫(xiě)一個(gè)小程序，測(cè)試下上面幾個(gè)函數(shù)的功能：

#include < WiFi.h >

const char *ssid = "ESP32_WiFi";
const char *password = "12345678";

IPAddress local_IP(192,168,4,1);
IPAddress gateway(192,168,4,1);
IPAddress subnet(255,255,255,0);

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  Serial.println();

  WiFi.mode(WIFI_AP); // AP模式

  WiFi.softAPConfig(local_IP, gateway, subnet); // 設(shè)置AP地址
  WiFi.softAP(ssid, password);                  // 啟動(dòng)AP成功返回1

  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.softAPIP()); // 打印IP地址

  WiFi.softAPsetHostname("CHIPHOME"); // 設(shè)置主機(jī)名
  Serial.print("Hostname: ");
  Serial.println(WiFi.softAPgetHostname()); // 打印主機(jī)名

  Serial.print("MAC Address: ");
  Serial.println(WiFi.softAPmacAddress()); // 打印MAC地址  
}

void loop(){ 
  Serial.print("當(dāng)前連接客戶(hù)端數(shù): ");
  Serial.println(WiFi.softAPgetStationNum()); // 打印客戶(hù)端連接數(shù)量
  delay(5000);
}

將上面代碼編譯燒錄之后，我們可以在串口監(jiān)視器中看到如下打印：

代碼中如預(yù)期的打印了了IP地址，主機(jī)名，MAC地址，連接數(shù)量，OK，AP模式相關(guān)我們就介紹到這里。

STA模式

STA模式就是讓ESP32當(dāng)做客戶(hù)端，去連接AP主機(jī)，就好比手機(jī)去連接路由器一樣。

#include < WiFi.h >

const char *ssid = "********"; // 網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)
const char *password = "********"; // 網(wǎng)絡(luò)密碼

void setup(){
 WiFi.begin(ssid, password);
}

void loop(){
}

上面這一行代碼，我們就將ESP32設(shè)置為STA模式，ssid跟password填寫(xiě)我們要連接的WiFi的賬號(hào)密碼，就可以連接上了。

常用函數(shù)

我們打開(kāi)WiFiSTA.h這個(gè)頭文件就可以看到STA模式的相關(guān)函數(shù)了，全部的請(qǐng)查閱SDK，下面是一些常用的一些：

該函數(shù)用于接入WiFi網(wǎng)絡(luò)，參數(shù)同上面的AP模式基本一樣，一般就設(shè)置第一個(gè)跟第二個(gè)參數(shù)，其他選擇默認(rèn)

wl_status_t begin(const char* ssid, const char *passphrase = NULL, int32_t channel = 0, const uint8_t* bssid = NULL, bool connect = true);
wl_status_t begin(char* ssid, char *passphrase = NULL, int32_t channel = 0, const uint8_t* bssid = NULL, bool connect = true);

設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址，包括本機(jī)IP，網(wǎng)關(guān)地址，子網(wǎng)掩碼，DNS

bool config(IPAddress local_ip, IPAddress gateway, IPAddress subnet, IPAddress dns1 = (uint32_t)0x00000000, IPAddress dns2 = (uint32_t)0x00000000);

聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)

static wl_status_t status();

返回不同的枚舉值代表不同的狀態(tài)：

• 0：WL_IDLE_STATUS正在WiFi工作模式間切換；
• 1：WL_NO_SSID_AVAIL無(wú)法訪問(wèn)設(shè)置的SSID網(wǎng)絡(luò)；
• 2：WL_SCAN_COMPLETED掃描完成；
• 3：WL_CONNECTED連接成功；
• 4：WL_CONNECT_FAILED連接失?。?/li>
• 5：WL_CONNECTION_LOST丟失連接；
• 6：WL_DISCONNECTED斷開(kāi)連接；

模塊IP地址

IPAddress localIP()

模塊子網(wǎng)掩碼

IPAddress subnetMask()

模塊網(wǎng)關(guān)地址

IPAddress gatewayIP()

模塊MAC地址

const char * getHostname()

代碼測(cè)試

下面我們寫(xiě)一個(gè)小程序，測(cè)試下上面幾個(gè)函數(shù)的功能：

#include < WiFi.h >

const char *ssid = "*********";  //改為你自己的WIFI賬號(hào)
const char *password = "********"; //改為你自己的WIFI密碼

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  Serial.println();

  WiFi.mode(WIFI_STA); //設(shè)置工作在STA模式

  WiFi.begin(ssid, password); //連接WiFi

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED ){  //等待網(wǎng)絡(luò)連接成功
    delay(1000);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("WiFi Connected!");

  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP()); //IP地址

  Serial.print("subnetMask: ");
  Serial.println(WiFi.subnetMask()); //子網(wǎng)掩碼地址

  Serial.print("gateway: ");
  Serial.println(WiFi.gatewayIP()); //網(wǎng)關(guān)地址

  Serial.print("MAC Address: ");
  Serial.println(WiFi.macAddress()); //MAC地址
}

void loop(){
}

將上面代碼編譯燒錄之后，我們可以在串口監(jiān)視器中看到如下打?。?/p>

代碼中如預(yù)期的打印了了IP地址，子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關(guān)地址，MAC地址，既然ESP32連接上路由器了，那么我們?cè)诼酚善鞯脑O(shè)備列表頁(yè)面是不是也能看到ESP32：

異步搜索

有一些情況，我們需要知道當(dāng)前空間中存在哪些WiFi信號(hào)，比如在WiFi配網(wǎng)的時(shí)候，下面我們搜索一下當(dāng)前空間中的WiFi信息，然后打印出來(lái)。

常用函數(shù)

我們打開(kāi)WiFiScan.h這個(gè)頭文件就可以看到Scan的相關(guān)函數(shù)了，全部的請(qǐng)查閱SDK，下面是一些常用的一些：

該函數(shù)用于掃描啟動(dòng)

int16_t scanNetworks(bool async = false, bool show_hidden = false, bool passive = false, uint32_t max_ms_per_chan = 300, uint8_t channel = 0);

• async，異步掃描，設(shè)置為true則不阻塞；
• show_hidden，是否掃描不廣播的網(wǎng)絡(luò)；
• passive，掃描速度；
• max_ms_per_chan，每個(gè)通道的掃描時(shí)間；
• channel，通道選擇。

該函數(shù)用于判斷掃描是否完成

int16_t scanComplete();

• -1，掃描還沒(méi)結(jié)束；
• -2，掃描還沒(méi)觸發(fā)；
• n，掃描到的WiFi信號(hào)個(gè)數(shù)；

刪除內(nèi)存中的掃描數(shù)據(jù)

void scanDelete();

掃描到的網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)

String SSID(uint8_t networkItem);

掃描到的網(wǎng)絡(luò)加密類(lèi)型

wifi_auth_mode_t encryptionType(uint8_t networkItem)

掃描到的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度

int32_t RSSI(uint8_t networkItem)

掃描到的網(wǎng)絡(luò)信道號(hào)

int32_t channel(uint8_t networkItem)

代碼測(cè)試

下面我們寫(xiě)一個(gè)小程序，異步掃描我們空間中當(dāng)前存在的WiFi信號(hào)并打印出來(lái)：

#include < WiFi.h >

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  Serial.println();

  WiFi.mode(WIFI_STA);  // 設(shè)置為STA模式

  Serial.println("開(kāi)始掃描");
  WiFi.scanNetworks(true); //啟動(dòng)異步掃描
}

void loop(){  
  int n = WiFi.scanComplete(); //獲取掃描狀態(tài),信號(hào)個(gè)數(shù)
  if (n >= 0){
    Serial.println("掃描完成");
    for (int i = 0; i < n; ++i){
      Serial.println();
      Serial.print(i + 1);
      Serial.print(":       ");
      Serial.print(WiFi.SSID(i)); //網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)
      Serial.print("        ");
      Serial.print(WiFi.RSSI(i)); //信號(hào)強(qiáng)度
      Serial.print("        ");
      Serial.print((WiFi.encryptionType(i) == WIFI_AUTH_OPEN) ? "未加密" : "加密"); //是否加密
      delay(10);
    }
    WiFi.scanDelete(); //清除內(nèi)存中的掃描結(jié)果
  }
  else if (n == -1){
    Serial.println("正在掃描");
  }
  else if (n == -2) {
    Serial.println("未觸發(fā)掃描");
  }

  delay(1000);
}

我們看下打印的結(jié)果，周?chē)腤iFi信號(hào)的數(shù)據(jù)都被打印了出來(lái)

到這里，WiFi的基本使用我們算是入門(mén)了，聯(lián)網(wǎng)之后，外面的世界非常美妙，我們可以做很多有意思的項(xiàng)目，做一些漂亮的網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘，做一些智能家居的小產(chǎn)品，做一個(gè)網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)，做一個(gè)游戲模擬器，很多很多......

關(guān)于WiFi的一些其它功能，比如TCP協(xié)議，UDP協(xié)議，Web服務(wù)器等，我們用到的時(shí)候再細(xì)說(shuō)。

感謝大家，關(guān)于ESP32的學(xué)習(xí)，希望大家Enjoy!