【ESP32】打造全网最强esp-idf基础教程——15.WiFi连接STA模式

WiFi连接STA模式

一、ESP32的WiFi功能介绍

       前面章节内容，基本上都是描述了ESP32强大的MCU能力，这些MCU能力使得ESP32可以替换许多类型的单片机工作，而自己承担这部分功能；当然ESP32的IOT能力才是它的主业，从硬件配置来看，ESP32支持2.4GHz频段WiFi+BT（LE）4.2，而esp-idf对WiFi的驱动支持可谓是十分完善，我们不需要花费太多的精力研究底层实现，更多的将精力放在自己的应用设计上。

       对于ESP32的WIFI，有三种工作模式：

• STA模式，这种模式是ESP32最常用的模式，ESP32可以连接到任何已经存在的WiFi网络，从而允许ESP32与网络上的其他设备进行通信，类似于一台普通的WiFi客户端设备。
•  AP模式，这种模式下ESP32创建自己的WiFi网络，成为一个小型WiFi路由器，接受其它WiFi终端设备连接，这种模式多用于设备配网。
• STA+AP模式，在这种模式下，ESP32 同时工作在STA和AP两种模式下，既可以连接到已有的WiFi网络，也可以提供WiFi热点，这种高级功能使ESP32能够连接到现有的WiFi网络，同时创建自己的网络，充当桥接器或中继器，通俗的讲就是连接到一个热点后，ESP32自己又创建了一个网络，允许其它设备接入，这些设备以ESP32为中继节点，可以访问互联网。

二、STA模式代码
       STA模式代码位于esp32-board/wifi，因为esp-idf的WiFi驱动已经十分的完善，所以我们不需要很多代码就能完成WiFi连接，看到esp32-board/wifi/main/simple_wifi_sta.c文件，

#define DEFAULT_WIFI_SSID           "wifitest"
#define DEFAULT_WIFI_PASSWORD       "12345678"
static const char *TAG = "wifi";
/** 事件回调函数
 * @param arg   用户传递的参数
 * @param event_base    事件类别
 * @param event_id      事件ID
 * @param event_data    事件携带的数据
 * @return 无
*/
static void event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,int32_t event_id, void* event_data)
{   
    if(event_base == WIFI_EVENT)
    {
        switch (event_id)
        {
        case WIFI_EVENT_STA_START:      //WIFI以STA模式启动后触发此事件
            esp_wifi_connect();         //启动WIFI连接
            break;
        case WIFI_EVENT_STA_CONNECTED:  //WIFI连上路由器后，触发此事件
            ESP_LOGI(TAG, "connected to AP");
            break;
        case WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED:   //WIFI从路由器断开连接后触发此事件
            esp_wifi_connect();             //继续重连
            ESP_LOGI(TAG,"connect to the AP fail,retry now");
            break;
        default:
            break;
        }
    }
    if(event_base == IP_EVENT)                  //IP相关事件
    {
        switch(event_id)
        {
            case IP_EVENT_STA_GOT_IP:           //只有获取到路由器分配的IP，才认为是连上了路由器
                ESP_LOGI(TAG,"get ip address");
                break;
        }
    }
}
//WIFI STA初始化
esp_err_t wifi_sta_init(void)
{   
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());  //用于初始化tcpip协议栈
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());       //创建一个默认系统事件调度循环，之后可以注册回调函数来处理系统的一些事件
    esp_netif_create_default_wifi_sta();    //使用默认配置创建STA对象

    //初始化WIFI
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));
    
    //注册事件
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_register(WIFI_EVENT,ESP_EVENT_ANY_ID,&event_handler,NULL));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_register(IP_EVENT,IP_EVENT_STA_GOT_IP,&event_handler,NULL));
    //WIFI配置
    wifi_config_t wifi_config = 
    { 
        .sta = 
        { 
            .ssid = DEFAULT_WIFI_SSID,              //WIFI的SSID
            .password = DEFAULT_WIFI_PASSWORD,      //WIFI密码
            .threshold.authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK,   //加密方式
            
            .pmf_cfg = 
            {
                .capable = true,
                .required = false
            },
        },
    };
    
    //启动WIFI
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA) );         //设置工作模式为STA
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &wifi_config) );   //设置wifi配置
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start() );                         //启动WIFI
    
    ESP_LOGI(TAG, "wifi_init_sta finished.");
    return ESP_OK;
}

此文件只有两个函数，一个是WiFi连接事件回调函数，一个是初始化函数，先解析初始化内容。
ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());  //用于初始化tcpip协议栈
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());       //创建一个默认系统事件调度循环，之后可以注册回调函数来处理系统的一些事件
    esp_netif_create_default_wifi_sta();    //使用默认配置创建STA对象
    //初始化WIFI
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));

       上述这部分是标准的WiFi底层初始化代码，包含网卡初始化、创建事件循环系统、STA默认配置、WIFI默认配置，这部分代码不用去动它，这些代码涉及到底层的初始化，感兴趣的同学可以看看WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT()这个默认配置到底配置了什么。 

        然后调用esp_event_handler_register函数，注册回调函数处理各种WIFI事件（WIFI_EVENT）的以及IP事件（IP_EVENT）。ESP_EVENT_ANY_ID参数表示任何的WIFI事件都执行回调函数，IP_EVENT_STA_GOT_IP表示获取到IP地址才会执行回调函数。

      wifi_config_t wifi_config定义了WiFi连接配置，这个配置里面我们填入了要连接的SSID和密码，还有加密方式，目前大部分路由器都支持WPA2-PSK方式，pmf_cfg这个成员表示对WiFi保护管理帧的配置，.capable成员不推荐使用，设置为true即可，表示ESP32一直使用保护管理帧(pmf)方式连接，.required表示是否只与支持保护管理帧(pmf)的设备进行连接。如果大家不知道这里是什么意思，按我这里设定就行，esp-idf官方例程也是如此。 

       esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA)表示WiFi工作在STA模式
       esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &wifi_config)表示将设置WiFi连接配置
       esp_wifi_start()表示启动wifi

       在启动WiFi后，WiFi驱动程序就会用配置的SSID和密码去尝试连接路由器，如果连接成功会触发WiFi事件WIFI_EVENT_STA_CONNECTED，我们在回调函数中可以将这个事件打印出来，但这个事件不代表可以连接网络，仅仅表示已经连接了AP热点，只有我们获取到了IP事件IP_EVENT_STA_GOT_IP，这个事件是路由器给ESP32分配了地址，到这才认为是已经连接到了网络，当然这个也是要求你的路由器能连接互联网。

       主函数实现如下： 

void app_main(void)
{
    //NVS初始化（WIFI底层驱动有用到NVS，所以这里要初始化）
    nvs_flash_init();
    //wifi STA工作模式初始化
    wifi_sta_init();
    while(1)
    {
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500));
    }
}

       由于WiFi底层驱动使用了nvs来一份默认可连接的SSID和密码，因此我们需要先初始化nvs。 

最后附上相关资料：

ESP32教程资料链接：
https://pan.baidu.com/s/1kCjD8yktZECSGmHomx_veg?pwd=q8er 
提取码：q8er 

配套源码下载地址：
esp32-board: esp32开发板配套的经典例程

鉴于实验需要开发板的支持，我也设计了一款ESP32开发板，包含部分传感器模块，1.69寸LCD高亮屏，Type-C一键下载，方便大家学习和做各种实验。开发板链接如下：

https://item.taobao.com/item.htm?ft=t&id=802401650392&spm=a21dvs.23580594.0.0.4fee645eXpkfcp&skuId=5635015963649
 

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请大家多多支持。