《ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6》第四十八章 扫描WiFi实验

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1）实验平台：正点原子DNESP32S3开发板
2）章节摘自【正点原子】ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6
3）购买链接：https://detail.tmall.com/item.htm?&id=768499342659
4）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/docs/boards/esp32/ATK-DNESP32S3.html
5）正点原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890
6）正点原子DNESP32S3开发板技术交流群：132780729

第四十八章 扫描WiFi实验

       ESP32-S3的WiFi库支持配置及监控ESP32-S3的Wi-Fi连网功能。它支持配置基站模式（即STA模式或WiFi客户端模式），此时ESP32-S3连接到接入点（AP）。还支持AP模式（即Soft-AP模式或接入点模式），此时基站连接到ESP32-S3。同时，支持AP-STA共存模式，此时ESP32-S3既是接入点，同时又作为STA。本章节的实验是基于乐鑫官方提供的WiFi库来实现的，但遗憾的是乐鑫并没有公开WiFi库的源码，所以我们只能调用API函数实现。
       本章分为如下几个小节：
       48.1 WiFi模式概述
       48.2 硬件设计
       48.3 软件设计
       48.4 下载验证

       48.1 WiFi模式概述
       WiFi主要有两种模式：STA和AP模式。AP模式即无线接入点，是我们常说的手机热点，被其他设备连接；STA模式即Station，是连接热点的设备。另外，ESP32S3可支持STA和AP两种模式共存，就像手机那样可以开热点，也可以连接其他热点。
       WiFi库支持配置及监控ESP32S3 Wi-Fi连网功能。支持配置：
       ①：Station模式（即STA模式或WiFi客户端模式），此时 ESP32 S3连接到接入点 (AP)。
       ②：AP模式（即Soft-AP模式或接入点模式），此时基站连接到ESP32S3设备。
       ③：Station/AP 共存模式（ESP32S3 既是接入点，同时又作为基站连接到另外一个接入点）。
       ④：上述模式的各种安全模式（WPA、WPA2 及 WEP 等）。
       ⑤：扫描接入点（包括主动扫描及被动扫描）。
       ⑥：使用混杂模式监控 IEEE802.11 Wi-Fi 数据包。
       下面作者讲解ESP32S3开启WiFi两种模式启动流程，如下：

       一、WiFi-AP启动流程
       WiFi-AP启动流程如下。

图48.1.1 AP启动流程

       上图展示了ESP32系列芯片以AP模式开启WiFi的启动流程。首先，系统需要对lwIP协议栈进行初始化。接着，创建一个任务，该任务将用于触发相应的事件。然后，配置WiFi参数和AP模式参数。最后，启动WiFi，从而完成以AP模式开启WiFi的操作。

       二、WiFi-STA启动流程
       WiFi-STA启动流程如下。

图48.1.2 STA模式启动流程

       上图展示了ESP32系列芯片以STA模式开启WiFi的启动流程。首先，系统需要创建定时器和事件组，并对lwIP协议栈进行初始化。接着，创建一个任务，该任务将用于触发相应的事件。然后，配置WiFi参数和STA模式参数。最后，启动WiFi，从而完成以STA模式开启WiFi的操作。

       48.2 硬件设计

       1. 例程功能
       本章实验功能简介：扫描附近的WIFI信号，并在LCD显示屏右侧显示12个WIFI名称。

       2. 硬件资源

       1）LED灯
              LED-IO1

       2）XL9555
              IIC_INT-IO0（需在P5连接IO0）
              IIC_SDA-IO41
              IIC_SCL-IO42

       3）SPILCD
              CS-IO21
              SCK-IO12
              SDA-IO11
              DC-IO40（在P5端口，使用跳线帽将IO_SET和LCD_DC相连）
              PWR- IO1_3（XL9555）
              RST- IO1_2（XL9555）

       4）ESP32-S3内部WiFi

       3. 原理图
       本章实验使用的WiFi为ESP32-S3的片上资源，因此并没有相应的连接原理图。

       48.3 软件设计

       48.3.1 程序流程图
       程序流程图能帮助我们更好的理解一个工程的功能和实现的过程，对学习和设计工程有很好的主导作用。下面看看本实验的程序流程图。

图48.3.1 程序流程图

       48.3.2 程序解析
       在本章节实验中，我们只关心main.c文件内容即可，该文件内容如下：

1. /* 存储12个WIFI名称 */
   
2. #define DEFAULT_SCAN_LIST_SIZE  12
   
3. i2c_obj_t i2c0_master;
   
4. static const char *TAG = "scan";
   
5. 
   
6. /**
   
7. * @brief       身份认证模式
   
8. * [url=home.php?mod=space&uid=271674]@param[/url]       authmode :身份验证模式
   
9. * @retval      无
   
10. */
    
11. static void print_auth_mode(int authmode)
    
12. {
    
13.     switch (authmode)
    
14.     {
    
15.         /* 省略身份认证模式代码 */
    
16.     }
    
17. }
    
18. 
    
19. /**
    
20. * @brief       打印WIFI密码类型
    
21. * @param       pairwise_cipher :密码类型
    
22. * @param       group_cipher    :群密码类型
    
23. * @retval      无
    
24. */
    
25. static void print_cipher_type(int pairwise_cipher, int group_cipher)
    
26. {
    
27.     switch (pairwise_cipher)
    
28.     {
    
29.         /* 省略WIFI密码类型代码 */
    
30.     }
    
31. 
    
32.     switch (group_cipher)
    
33.     {
    
34.         /* 省略WIFI密码类型代码 */
    
35.     }
    
36. }
    
37. 
    
38. /**
    
39. * @brief       将Wi-Fi初始化为sta并设置扫描方法
    
40. * @param       无
    
41. * @retval      无
    
42. */
    
43. void wifi_scan(void)
    
44. {
    
45.     char lcd_buff[100] = {0};
    
46.     /* 网卡初始化 */
    
47.     ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
    
48.     /* 创建新的事件循环 */
    
49.     ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());
    
50.     /* 用户初始化STA模式 */
    
51.     esp_netif_t *sta_netif = esp_netif_create_default_wifi_sta();
    
52.     assert(sta_netif);
    
53.     /* wifi配置初始化 */
    
54.     wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    
55.     ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));
    
56. 
    
57.     uint16_t number = DEFAULT_SCAN_LIST_SIZE;
    
58.     wifi_ap_record_t ap_info[DEFAULT_SCAN_LIST_SIZE];
    
59.     uint16_t ap_count = 0;
    
60.     memset(ap_info, 0, sizeof(ap_info));
    
61.     /* 设置WIFI为STA模式 */
    
62.     ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA));
    
63.     /* 启动WIFI */
    
64.     ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
    
65.     /* 开始扫描附件的WIFI */
    
66.     esp_wifi_scan_start(NULL, true);
    
67.     /* 获取上次扫描中找到的AP列表 */
    
68.     ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_scan_get_ap_records(&number, ap_info));
    
69.     /* 获取上次扫描中找到的AP数量 */
    
70.     ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_scan_get_ap_num(&ap_count));
    
71.     ESP_LOGI(TAG, "Total APs scanned = %u", ap_count);
    
72.     /* 下面是打印附件的WIFI信息 */
    
73.     for (int i = 0; (i < DEFAULT_SCAN_LIST_SIZE) && (i < ap_count); i++)
    
74.     {
    
75.         sprintf(lcd_buff, "%s",ap_info.ssid);
    
76.         lcd_show_string(200, 20 * i, 240, 16, 16, lcd_buff, BLUE);
    
77. <span style="font-style: italic;"><span style="font-style: normal;">        ESP_LOGI(TAG, "SSID \t\t%s", ap_info.ssid);
    
78.         ESP_LOGI(TAG, "RSSI \t\t%d", ap_info</span><span style="font-style: normal;">.rssi);
    
79.         print_auth_mode(ap_info</span><span style="font-style: normal;">.authmode);
    
80.         
    
81.         if (ap_info</span><span style="font-style: normal;">.authmode != WIFI_AUTH_WEP)
    
82.         {
    
83.             print_cipher_type(ap_info</span><span style="font-style: normal;">.pairwise_cipher
    
84. , ap_info</span><span style="font-style: normal;">.group_cipher);
    
85.         }
    
86.         ESP_LOGI(TAG, "Channel \t\t%d\n", ap_info</span><span style="font-style: normal;">.primary);
    
87.     }
    
88. }
    
89. 
    
90. /**
    
91. * @brief       程序入口
    
92. * @param       无
    
93. * @retval      无
    
94. */
    
95. void app_main(void)
    
96. {
    
97.     esp_err_t ret;
    
98.     ret = nvs_flash_init();             /* 初始化NVS */
    
99. if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES ||
    
100. ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
     
101.     {
     
102.         ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
     
103.         ret = nvs_flash_init();
     
104.     }
     
105.     led_init();                         /* 初始化LED */
     
106.     i2c0_master = iic_init(I2C_NUM_0);  /* 初始化IIC0 */
     
107.     spi2_init();                        /* 初始化SPI2 */
     
108.     xl9555_init(i2c0_master);           /* IO扩展芯片初始化 */
     
109.     lcd_init();                         /* 初始化LCD */
     
110.     lcd_show_string(10, 80, 240, 32, 32, "ESP32-S3", RED);
     
111.     lcd_show_string(10, 120, 240, 24, 24, "WiFi SCAN Test", RED);
     
112.     lcd_show_string(10, 150, 240, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
     
113.     lcd_draw_line(190,0,190,239,DARKBLUE);
     
114.     wifi_scan();
     
115.     while (1)
     
116.     {
     
117.         LED_TOGGLE();
     
118.         vTaskDelay(500);
     
119.     }
     
120. }</span></span>

复制代码

       在上述源码中，作者从wifi_scan函数开始讲解，该函数首先创建了event loop事件回调，即任务事件处理机制。接着，配置WiFi为STA模式（设备连接热点模式）并设置相应的参数，然后启动WiFi。最后，程序会扫描附近的12个热点，并在LCD上显示热点的名称。此外，读者还可以通过串口查看热点的安全模式等身份认证信息。

       48.4 下载验证
       程序下载成功后，我们可以看到LCD显示附近20个热点名称，如下图所示：

图48.4.1 SPILCD显示效果图