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玩转 ESP32 + Arduino (十) WIFI(AP模式) (STA模式) (smartConfig)
- 硬件
- 2021-10-19
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玩转 ESP32 + Arduino (十) WIFI(AP模式) (STA模式) (smartConfig)
1. AP
AP，也就是无线接入点，是一个无线网络的创建者，是网络的中心节点。一般家庭或办公室使用的无线路由器就一个AP。
2. STA
STA是Station的简称，类似于无线终端，STA本身并不接受无线的接入，它可以连接到AP，简单来说就是和手机连接WIFI热点的工作状态相同，可以连接其它的热点。
3. AP混合STA
了解了前两个概念，AP混合STA模式就不难理解了，就是既可以连接到其它的WIFI热点，也可以让别的无线终端连接，这两个过程能同时进行。
二. 切换模式相关API
1. 设置WIFI模式
WiFi.mode(WIFI_MODE_AP);
模式定义如下:
typedef enum {
WIFI_MODE_NULL = 0, /**< null mode */
WIFI_MODE_STA, /**< WiFi station mode */
WIFI_MODE_AP, /**< WiFi soft-AP mode */
WIFI_MODE_APSTA, /**< WiFi station + soft-AP mode */
WIFI_MODE_MAX
} wifi_mode_t;
2. 获取WIFI工作模式
WiFi.getMode();
3. 使能/使能STA模式
WiFi.enableSTA(true);
4. 使能/使能AP模式
WiFi.enableAP(true);
5. 使能/使能Wifi休眠
WiFi.setSleep(true);
仅限STA模式, 默认开启休眠, 如果对实时性要求高,应关闭休眠
三. AP热点
1. WIFI AP热点建立 WiFisoftAP()
bool WiFiAPClass::softAP(const char *ssid, const char *passphrase = (const char *)__null, int channel = 1, int ssid_hidden = 0, int max_connection = 4)
功能:建立AP热点
参数:
ssid – WIFI名称SSID (max 63 char).
passphrase – WIFI密码(for WPA2 min 8 char, for open use NULL)
channel – WiFi 信道, 1 - 13.(默认1)
ssid_hidden – 是否隐藏WIFI名 (0 = broadcast SSID, 1 = hide SSID) 默认0,不隐藏
max_connection – 最大可连接数, 1 - 4. 默认4
2. 配置AP 热点 WiFi.softAPConfig();
bool WiFiAPClass::softAPConfig(IPAddress local_ip, IPAddress gateway, IPAddress subnet)
功能: 配置AP 热点
参数:
local_ip – 本地IP 192.168.4.1
gateway – 网关IP 192.168.4.1
subnet – 子网掩码 255.255.255.0
3. 断开wifi WiFi.disconnect();
bool WiFiSTAClass::disconnect(bool wifioff = false, bool eraseap = false)
功能: 断开AP热点
参数:
wifioff : 为true则还将关闭网络功能, 默认false
eraseap : 为true则清空AP热点配置信息, 默认false
返回:
返回wlan状态码
4. 一些获取AP热点信息的API
#include <Arduino.h>
#include "WiFi.h"
void setup()
{
Serial.begin(115200);
WiFi.softAP("ESP_AP", "12345678");
}
void loop()
{
Serial.print("主机名:");
Serial.println(WiFi.softAPgetHostname());
Serial.print("主机IP:");
Serial.println(WiFi.softAPIP());
Serial.print("主机IPV6:");
Serial.println(WiFi.softAPIPv6());
Serial.print("主机SSID:");
Serial.println(WiFi.SSID());
Serial.print("主机广播IP:");
Serial.println(WiFi.softAPBroadcastIP());
Serial.print("主机mac地址:");
Serial.println(WiFi.softAPmacAddress());
Serial.print("主机连接个数:");
Serial.println(WiFi.softAPgetStationNum());
Serial.print("主机网络ID:");
Serial.println(WiFi.softAPNetworkID());
Serial.print("主机状态:");
Serial.println(WiFi.status());
delay(1000);
}
5. 设置主机名称 WiFi.softAPsetHostname("ESP_xiongba");
bool WiFiAPClass::softAPsetHostname(const char *hostname)
Set the softAP interface Host name.
参数:
hostname – pointer to const string
返回:
true on success
四. STA模式
1. 开始wifi连接 WiFi.begin()
wl_status_t WiFiSTAClass::begin(const char *ssid, const char *passphrase = (const char *)__null, int32_t channel = 0, const uint8_t *bssid = (const uint8_t *)__null, bool connect = true)
还有 2 个重载
启动Wifi连接如果设置了密码短语，将自动选择最安全的支持模式
参数:
ssid – WIFI名, const char* Pointer to the SSID string.
passphrase – 密码, const char * Optional. Passphrase. Valid characters in a passphrase must be between ASCII 32-126 (decimal).
channel – (AP的通道, 可选参数)Optional. Channel of AP
bssid – BSSID是指站点的MAC地址(可选参数) uint8_t[6] Optional. BSSID / MAC of AP
connect – (是否连接此WIFI, 可选参数)Optional. call connect
WiFi.begin("anny", "20141208");
while (!WiFi.isConnected())
{
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println("WIFI连接成功!");
2. wifi配置
bool WiFiSTAClass::config(IPAddress local_ip, IPAddress gateway, IPAddress subnet, IPAddress dns1 = (uint32_t)0, IPAddress dns2 = (uint32_t)0)
Change IP configuration settings disabling the dhcp client
参数:
local_ip – 当地IP, Static ip configuration
gateway – 网关, Static gateway configuration
subnet – 子网掩码, Static Subnet mask
dns1 – DNS服务器1, Static DNS server 1
dns2 – DNS服务器2, Static DNS server 2
3. 关闭wifi连接
用法和AP的disconnect一样
bool WiFiSTAClass::disconnect(bool wifioff = false, bool eraseap = false)
Disconnect from the network
参数:
wifioff
返回:
one value of wl_status_t enum
4. 其他一些获取WIFI信息的API
#include <Arduino.h>
#include "WiFi.h"
void setup()
{
Serial.begin(115200);
// WiFi.softAP("ESP_AP", "12345678");
// WiFi.softAPsetHostname("ESP_xiongba");
WiFi.begin("anny", "20141208");
WiFi.setAutoReconnect(true);
}
void loop()
{
Serial.print("是否连接:");
Serial.println(WiFi.isConnected());
Serial.print("本地IP:");
Serial.println(WiFi.localIP());
Serial.print("本地IPv6:");
Serial.println(WiFi.localIPv6());
Serial.print("mac地址:");
Serial.println(WiFi.macAddress());
Serial.print("网络ID:");
Serial.println(WiFi.networkID());
Serial.print("休息:");
Serial.println(WiFi.getSleep());
Serial.print("获取状态吗:");
Serial.println(WiFi.getStatusBits());
Serial.print("getTxPower:");
Serial.println(WiFi.getTxPower());
Serial.print("是否自动连接:");
Serial.println(WiFi.getAutoConnect());
Serial.print("是否自动重连:");
Serial.println(WiFi.getAutoReconnect());
Serial.print("获取模式:");
Serial.println(WiFi.getMode());
Serial.print("获取主机名:");
Serial.println(WiFi.getHostname());
Serial.print("获取网关IP:");
Serial.println(WiFi.gatewayIP());
Serial.print("dnsIP:");
Serial.println(WiFi.dnsIP());
Serial.print("状态:");
Serial.println(WiFi.status());
delay(1000);
}
连接瞬间的状态变化
关于状态码, 请看下面解释:
5. 设置自动连接
bool WiFiSTAClass::setAutoReCoennect(bool autoConnect)
Setting the ESP32 station to connect to the AP (which is recorded)automatically or not when powered on. Enable auto-connect by default.
参数:
autoConnect – bool
返回:
if saved
6. 设置自动重连
设置WIFI断开后是否自动尝试重连
bool WiFiSTAClass::setAutoReconnect(bool autoReconnect)
五. 扫描WIFI
1. 扫描WIFI,返回扫描数量
这个功能默认在阻塞模式下运行,程序会扫描WIFI,期间什么事情都做不了, 可以通过参数设置改为异步模式.
int16_t WiFiScanClass::scanNetworks(bool async = false, bool show_hidden = false, bool passive = false, uint32_t max_ms_per_chan = 300U)
Start scan WiFi networks available
参数:
async – run in async mode
show_hidden – show hidden networks
返回:
Number of discovered networks
只返回了扫描到的WIFI的数量, 那结果怎么得到? 原来他已经将扫描到的WIFI存入了WIFI单例对应的数组中.
比如 SSID,都存入了 WiFi.SSID中,可以通过索引值遍历获取. 其他属性亦然.
2. 扫描连接WIFI(同步方式)
#include <Arduino.h>
#include "WiFi.h"
String ssid;
String password;
void setup()
{
Serial.begin(115200);
WiFi.mode(WIFI_MODE_STA);
WiFi.disconnect(); //断开可能的连接
delay(100);
Serial.println("开始扫描WIFI:");
int n = WiFi.scanNetworks();
if (n)
{
Serial.print("扫描到");
Serial.print(n);
Serial.println("个WIFI");
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
Serial.print("WiFi的名称(SSID):");
Serial.println(WiFi.SSID(i));
Serial.print("WiFi的信号强度(RSSI):");
Serial.println(WiFi.RSSI(i));
Serial.print("WiFi加密与否:");
Serial.println(WiFi.encryptionType(i) == WIFI_AUTH_OPEN ? "未加密" : "加密");
if (WiFi.SSID(i) == "anny")
{
ssid = WiFi.SSID(i);
password = "20141208";
}
}
}
else
{
Serial.println("没扫描到WIFI");
}
WiFi.begin(ssid.c_str(), password.c_str());
while (!WiFi.isConnected())
{
Serial.print(".");
}
Serial.println("连接成功");
}
void loop()
{
}
3. 异步模式时,获取扫描完成信息 WiFi.scanComplete();
int16_t WiFiScanClass::scanComplete()
called to get the scan state in Async mode
返回:
scan result or status -1 if scan not fin -2 if scan not triggered
如果没用扫描完成, 则返回-1 , 如果根本没在扫描,返回-2
如果完成了扫描,返回扫描结果
4. 清除现有的扫描结果
WiFi.scanDelete();
5. 扫描连接WIFI(异步)
采用异步扫描方式, 每隔0.5秒询问一下WiFi.scanComplete();判断是否扫描完毕.
如果扫描完毕,置标志位,停定时器.
触发连接程序, 连接完成后
#include <Arduino.h>
#include "WiFi.h"
#include "Ticker.h"
String ssid = "";
String password = "";
Ticker t1;
void aysncScanHandler()
{
if (!WiFi.isConnected())
{
int wifiScanStatus = WiFi.scanComplete();
switch (wifiScanStatus)
{
case -1:
Serial.println("扫描中...");
break;
case -2:
Serial.println("未进行扫描...");
break;
default:
Serial.println("扫描完成");
for (size_t i = 0; i < wifiScanStatus; i++)
{
Serial.print("WiFi的名称(SSID):");
Serial.println(WiFi.SSID(i));
Serial.print("WiFi的信号强度(RSSI):");
Serial.println(WiFi.RSSI(i));
Serial.print("WiFi加密与否:");
Serial.println(WiFi.encryptionType(i) == WIFI_AUTH_OPEN ? "未加密" : "加密");
if (WiFi.SSID(i) == "anny")
{
ssid = WiFi.SSID(i);
password = "20141208";
};
}
WiFi.scanDelete();
t1.detach();
break;
}
}
}
void connectAnny()
{
WiFi.begin();
while (!WiFi.isConnected())
{
Serial.print(".");
}
Serial.println("连接成功");
}
void setup()
{
Serial.begin(115200);
WiFi.mode(WIFI_MODE_STA);
WiFi.disconnect(); //断开可能的连接
delay(100);
Serial.println("开始扫描WIFI:");
WiFi.scanNetworks(true);
t1.attach(0.5, aysncScanHandler);
}
void loop()
{
if (!WiFi.isConnected())
{
if (ssid == "anny")
{
Serial.println(ssid);
connectAnny();
}
}
}
六. 智能配网
1. 什么是智能配网
智能配网这种快速连接方式，相对于 AP 模式连接简化操作，更加贴近于市场
1、手机连上 WiFi，打开智能硬件指定 APP 软件，进入配置界面，输入手机所在 WiFi 密码，请求配网 TOKEN
2、智能硬件开启混杂模式监听所有网络数据包
3、手机通过广播、组播循环发送 ssid/password/token
4、硬件设备通过 UDP 包（长度）获取配置信息捕捉到 ssid/password/token，报文后解码,得到正确的 SSID 和密码,然后主动连接指定 SSID 的路由完成连接。
2. 智能配网过程
进入智能配网模式后, 用手机微信扫描安信可官方二维码
输入WIFI密码
微信会广播这些信息,
ESP32获取后得知 WIFI名, 密码. 自动存储好. 自动连接WIFI
3. 示例, 智能配网过程
思路: 先自动联网20秒, 如果失败了进入智能配网阶段, 智能配网过程如上??
#include <Arduino.h>
#include "WiFi.h"
void mySmartWifiConfig()
{
WiFi.mode(WIFI_MODE_STA);
Serial.println("开启智能配网:");
WiFi.beginSmartConfig();
while (1)
{
Serial.print(".");
delay(500);
if (WiFi.smartConfigDone())
{
Serial.println("配网成功");
Serial.printf("SSID:%s", WiFi.SSID().c_str());
Serial.printf("PSW:%s", WiFi.psk().c_str());
break;
}
}
}
bool autoConfig()
{
WiFi.disconnect(true,true);
WiFi.begin();
for (size_t i = 0; i < 20; i++)
{
int wifiStatus = WiFi.status();
if (wifiStatus == WL_CONNECTED)
{
Serial.println("自动连接成功!");
return 1;
}
else
{
delay(1000);
Serial.println("等待自动配网中...");
}
}
Serial.println("无法自动配网!");
return 0;
}
void setup()
{
Serial.begin(115200);
delay(5000);
if (!autoConfig())
{
mySmartWifiConfig();
}
}
void loop()
{
if (WiFi.isConnected())
{
Serial.println("网络已连接");
delay(1000);
}
}
第一次连接时:
手机端也会同步显示:
第二次连接时:
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