玩转ESP32（2）：WIFI的代码实现

玩转ESP32（2）：WIFI的代码实现

ESP32作为一款WIFI+蓝牙芯片，WIFI的实现是其最基本的功能，而在ESP32中，利用WIFI可以实现STA、AP、STA+AP这三种方式。

STA代码实现

首先来看一个最简单的实现WIFI sta的例子。

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/event_groups.h"

#include "esp_system.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event_loop.h"
#include "esp_log.h"

#include "nvs_flash.h"

#define EXAMPLE_WIFI_SSID "HUAWEI001"
#define EXAMPLE_WIFI_PASS "12345678"

static const char *TAG = "espressif";

/* FreeRTOS event group to signal when we are connected & ready to make a request */
static EventGroupHandle_t wifi_event_group;

/* The event group allows multiple bits for each event,
   but we only care about one event - are we connected
   to the AP with an IP? */
const int CONNECTED_BIT = BIT0;

static esp_err_t event_handler(void *ctx, system_event_t *event)
{
    switch (event->event_id) {
    case SYSTEM_EVENT_STA_START:
        esp_wifi_connect();
        break;
    case SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP:
        xEventGroupSetBits(wifi_event_group, CONNECTED_BIT);
        break;
    case SYSTEM_EVENT_STA_DISCONNECTED:
        /* This is a workaround as ESP32 WiFi libs don't currently
           auto-reassociate. */
        esp_wifi_connect();
        xEventGroupClearBits(wifi_event_group, CONNECTED_BIT);
        break;
    default:
        break;
    }
    return ESP_OK;
}

static void initialise_wifi(void)
{
    tcpip_adapter_init();
    wifi_event_group = xEventGroupCreate();
    ESP_ERROR_CHECK( esp_event_loop_init(event_handler, NULL) );
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_init(&cfg) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_RAM) );
    wifi_config_t wifi_config = {
        .sta = {
            .ssid = EXAMPLE_WIFI_SSID,
            .password = EXAMPLE_WIFI_PASS,
        },
    };
    ESP_LOGI(TAG, "Setting WiFi configuration SSID %s...", wifi_config.sta.ssid);
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_start() );
}


void app_main()
{
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());
    initialise_wifi();
}

上述例子主要实现连接SSID为espressif的路由器，并获得相应的IP。SSID和PASSWORD可以根据自己的路由信息进行更改，在拿到IP之后我们就可以进行相应的网络操作（TCP/UDP）。
其中：

STA代码详解

现在，开始对上面的代码进行详细分析。

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/event_groups.h"

#include "esp_system.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event_loop.h"
#include "esp_log.h"

#include "nvs_flash.h"

上面是在实现WIFI sta所需要的头文件，其中前三个是freertos相关的头文件，后面几个都是espressif所定义的头文件，其中esp_system.h是系统相关头文件；esp_wifi.h是WIFI相关头文件；esp_event_loop.h是事件相关头文件。esp_log.h是espressif格式化输出的头文件。

#define EXAMPLE_WIFI_SSID "HUAWEI001"
#define EXAMPLE_WIFI_PASS "12345678"

static const char *TAG = "espressif";

/* FreeRTOS event group to signal when we are connected & ready to make a request */
static EventGroupHandle_t wifi_event_group;

/* The event group allows multiple bits for each event,
   but we only care about one event - are we connected
   to the AP with an IP? */
const int CONNECTED_BIT = BIT0;

上面是一些参数的定义，前面两个为ssid和密码，需要根据自己的路由器和密码进行更改。第3个是格式化输出的前缀，可以自由更改。wifi_event_group是我们定义的事件组，事件组主要是考虑到很多网络操作需要在我们连接到路由器并拿到IP之后才能进行。CONNECTED_BIT是我们定义的事件组Bit位，在此DEMO种只需要WIFI连接这一种事件。
*

Note.
事件组标志位和WIFI的事件组并不是一个东西，事件组标志位类似于原子操作，防止因为顺序错乱而导致程序问题。而WIFI事件组只是WIFI在连接过程中的某种状态。

*

static esp_err_t event_handler(void *ctx, system_event_t *event)
{
    switch (event->event_id) {
    case SYSTEM_EVENT_STA_START:
        esp_wifi_connect();
        break;
    case SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP:
        xEventGroupSetBits(wifi_event_group, CONNECTED_BIT);
        break;
    case SYSTEM_EVENT_STA_DISCONNECTED:
        /* This is a workaround as ESP32 WiFi libs don't currently
           auto-reassociate. */
        esp_wifi_connect();
        xEventGroupClearBits(wifi_event_group, CONNECTED_BIT);
        break;
    default:
        break;
    }
    return ESP_OK;
}

WIFI在esp32中的连接是通过几组不同的事件处理来实现的，上述代码就是在作为STA连接WIFI中需要进行处理的事件。其中SYSTEM_EVENT_STA_START为初始事件状态，在此事情状态中，调用esp_wifi_connect()操作会连接到路由器（AP）上，连接成功后，事件状态位会变为SYSTEM_EVENT_STA_CONNECTED，此时会调用DHCP进行请求IP，在拿到IP之后事件状态会变更为SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP。在这里我们使用了xEventGroupSetBits，设置事件组标志，后续如果有需要在拿到IP后才进行的操作只需要调用xEventGroupWaitBits就可以避免在没有拿到IP之前进行网络交互操作。
在WIFI因为某些原因断开后，事件标志位变为SYSTEM_EVENT_STA_DISCONNECTED，此时需要调用esp_wifi_connect()重新连接，并清除事件组标志位。

static void initialise_wifi(void)
{
    tcpip_adapter_init();
    wifi_event_group = xEventGroupCreate();
    ESP_ERROR_CHECK( esp_event_loop_init(event_handler, NULL) );
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_init(&cfg) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_RAM) );
    wifi_config_t wifi_config = {
        .sta = {
            .ssid = EXAMPLE_WIFI_SSID,
            .password = EXAMPLE_WIFI_PASS,
        },
    };
    ESP_LOGI(TAG, "Setting WiFi configuration SSID %s...", wifi_config.sta.ssid);
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, &wifi_config) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_start() );
}

上述代码是实现初始化WIFI的核心代码，其中tcpip_adapter_init()用来初始化TCP/IP协议栈，xEventGroupCreate()用来创建事件组标志。esp_event_loop_init(event_handler, NULL)用来初始化事件event_handler,回调event_handler即我们刚刚处理的各种WIFI事件。ESP_ERROR_CHECK用来检查返回值是否为ESP_OK。WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT()指定需要初始化底层的参数信息，esp_wifi_init用上述信息来初始化WIFI硬件。esp_wifi_set_storage设置连接的WIFI信息（SSID和PASSWORD）保存在哪里，可选的有RAM和FLASH。wifi_config是WIFI连接时的配置信息，作为STA时只需要考虑sta的参数信息，上述代码只是制定了最基本的ssid和password信息，除此之外，还可以指定bssid和channel等相关信息。ESP_LOGI是espressif的格式化输出信息，其他还包括ESP_LOGE（错误信息）、ESP_LOGD（调试信息）。esp_wifi_set_mode设置WIFI模式，除了WIFI_MODE_STA以外还包括WIFI_MODE_AP，WIFI_MODE_APSTA。esp_wifi_set_config设置STA模式的配置信息。esp_wifi_start()根据当前配置信息开启WIFI。

void app_main()
{
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());
    initialise_wifi();
}

void app_main()是espressif工程的入口，类似与C语言中的main，nvs_flash_init是初始化NVS存储，initialise_wifi即初始化WIFI。在程序的后面，当需要实现其他功能时，使用vTaskCreate来创建即可。
至此，WIFI的整个连接过程结束，

AP实现

AP的实现与STA的实现很类似，只需要更改一些配置信息即可。

#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "freertos/event_groups.h"

#include "esp_system.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event_loop.h"
#include "esp_log.h"

#include "nvs_flash.h"

const static char *TAG = "espressif";

static void initialise_wifi(void)
{
    tcpip_adapter_init();
    ESP_ERROR_CHECK( esp_event_loop_init(NULL, NULL) );
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_init(&cfg) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_RAM) );
    wifi_config_t wifi_config = {
        .ap = {
            .ssid = "TestAp",
            .authmode = WIFI_AUTH_OPEN,
            .max_connection = 3,
        .channel = 12,
        },
    };
    ESP_LOGI(TAG, "Setting WiFi configuration SSID %s...", wifi_config.ap.ssid);
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_AP) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &wifi_config) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_start() );
}

void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());
    initialise_wifi();
}

在设置AP时，相对STA，大体相似，只有一小部分需要更改为AP信息。

    ESP_ERROR_CHECK( esp_event_loop_init(NULL, NULL) );

在AP模式下，可以不需要回调函数，当然也可以写回调来获取更多信息，可以参考esp_event.h中的定义。

    wifi_config_t wifi_config = {
        .ap = {
            .ssid = "TestAp",
            .authmode = WIFI_AUTH_OPEN,
            .max_connection = 3,
        .channel = 12,
        },
    };

在此DEMO中，我设置的SSID为TestAp，authmode是open，即不加密，如果设置成加密，还需要添加.password。max_connection为支持的最大连接数。channel即信道为12。其他参数可以参考esp_wifi_types.h中的wifi_ap_config_t定义。

    ESP_LOGI(TAG, "Setting WiFi configuration SSID %s...", wifi_config.ap.ssid);
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_AP) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &wifi_config) );

wifi_config.ap.ssid打印当前配置的AP的SSID信息， esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_AP)设置为AP模式，esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &wifi_config)按照当前的配置信息来设置AP。
运行之后，用手机连接测试SSID：TestAp，会出现如下界面：

AP模式也设置成功。