docs/zh_CN/api-guides/wifi-driver/overview.rst
:link_to_translation:en:[English]
{IDF_TARGET_NAME} 支持以下 Wi-Fi 功能:
.. only:: esp32 or esp32s2 or esp32c3 or esp32s3
- 支持 4 个虚拟 Wi-Fi 接口,即 STA、AP、Sniffer 和保留接口
- 支持仅 station 模式、仅 AP 模式、station/AP 共存模式
- 支持使用 IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n 和提供配置协议模式的 API
- 支持 WPA/WPA2/WPA3/WPA2-企业版/WPA3-企业版/WAPI/WPS 和 DPP
- 支持 AMSDU、AMPDU、HT40、QoS 以及其它关键功能
- 支持 Modem-sleep
- 支持乐鑫专属 ESP-NOW 协议和长距离模式,可实现最远 **1 km** 的数据传输
- 空中数据传输最高可达 20 MBit/s TCP 吞吐量和 30 MBit/s UDP 吞吐量
- 支持 Sniffer
- 支持快速扫描和全信道扫描
- 支持多天线
- 支持获取信道状态信息
.. only:: esp32c2
- 支持 3 个虚拟接口,即 STA、AP 和 Sniffer
- 支持仅 station 模式、仅 AP 模式、station/AP 共存模式
- 支持使用 IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n 和 API 配置协议模式
- 支持 WPA/WPA2/WPA3/WPA2-企业版/WPA3-企业版/WPS 和 DPP
- 支持 AMPDU、QoS 以及其它主要功能
- 支持 Modem-sleep
- 空中数据传输最高可达 20 MBit/s TCP 吞吐量和 30 MBit/s UDP 吞吐量
- 支持 Sniffer
- 支持快速扫描和全信道扫描
- 支持多个天线
.. only:: esp32c6
- 支持 4 个虚拟接口,即 STA、AP、Sniffer 和 reserved
- 支持仅 station 模式、仅 AP 模式、station/AP 共存模式
- 支持使用 IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n、IEEE 802.11ax 和 API 配置协议模式
- 支持 WPA/WPA2/WPA3/WPA2-企业版/WPA3-企业版/WAPI/WPS 和 DPP
- 支持 AMSDU、AMPDU、HT40、QoS 以及其它主要功能
- 支持 Modem-sleep
- 支持乐鑫专属协议,可实现 **1 km** 数据通信量
- 空中数据传输最高可达 20 MBit/s TCP 吞吐量和 30 MBit/s UDP 吞吐量
- 支持 Sniffer
- 支持快速扫描和全信道扫描
- 支持多个天线
- 支持获取信道状态信息
- 支持 Individual TWT 和 Broadcast TWT
- 支持下行 MU-MIMO
- 支持 OFDMA
- 支持 BSS Color
.. only:: esp32c5
- 支持 4 个虚拟接口,即 STA、AP、Sniffer 和 reserved
- 支持仅 station 模式、仅 AP 模式、station/AP 共存模式
- 支持使用 IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n、IEEE 802.11a、IEEE 802.11ac、IEEE 802.11ax 和 API 配置协议模式
- 支持 WPA/WPA2/WPA3/WPA2-企业版/WPA3-企业版/WAPI/WPS 和 DPP
- 支持 AMSDU、AMPDU、HT40、QoS 以及其它主要功能
- 支持 Modem-sleep
- 2.4 GHz 支持乐鑫专属协议,可实现 **1 km** 数据通信量
- 空中数据传输最高可达 20 MBit/s TCP 吞吐量和 30 MBit/s UDP 吞吐量
- 支持 Sniffer
- 支持快速扫描和全信道扫描
- 支持多个天线
- 支持获取信道状态信息
- 支持 Individual TWT 和 Broadcast TWT
- 支持下行 MU-MIMO
- 支持 OFDMA
- 支持 BSS Color
.. only:: SOC_WIFI_NAN_SUPPORT
- Wi-Fi Aware (NAN)
准备工作 +++++++++++
一般来说,要编写自己的 Wi-Fi 应用程序,最高效的方式是先选择一个相似的应用程序示例,然后将其中可用的部分移植到自己的项目中。如果你希望编写一个强健的 Wi-Fi 应用程序,强烈建议在开始之前先阅读本文。非强制要求,请依个人情况而定。
本文将补充说明 Wi-Fi API 和 Wi-Fi 示例的相关信息,重点描述使用 Wi-Fi API 的原则、当前 Wi-Fi API 实现的限制以及使用 Wi-Fi 时的常见错误。同时,本文还介绍了 Wi-Fi 驱动程序的一些设计细节。建议选择一个示例 :example:example <wifi> 进行参考。
:example:wifi/getting_started/station 演示如何使用 station 功能连接到 AP。
:example:wifi/getting_started/softAP 演示如何使用 SoftAP 功能将 {IDF_TARGET_NAME} 配置为 AP。
:example:wifi/scan 演示如何扫描可用的 AP,配置扫描设置,并显示扫描结果。
:example:wifi/fast_scan 演示如何执行快速和全信道扫描,查找附近的 AP,设置信号强度的阈值和认证模式,并根据信号强度和认证模式连接到最合适的 AP。
:example:wifi/wps 演示如何使用 WPS 入网功能,简化连接 Wi-Fi 路由器的过程,支持 PIN 或 PBC 模式。
:example:wifi/wps_softap_registrar 演示如何在 SoftAP 模式下使用 WPS 注册器功能,从而简化从 station 连接到 Wi-Fi SoftAP 的过程。
:example:wifi/smart_config 演示如何使用 smartconfig 功能通过 ESPTOUCH app 连接到目标 AP。
:example:wifi/power_save 演示如何使用 station 模式的省电模式。
:example:wifi/softap_sta 演示如何配置 {IDF_TARGET_NAME} 同时用作 AP 和 station,从而可将其用作 Wi-Fi NAT 路由器。
:example:wifi/iperf 演示如何实现 iPerf 性能测量工具所使用的协议,允许在两个芯片之间或在单个芯片和运行 iPerf 工具的计算机之间进行性能测量,并提供测试 station/SoftAP TCP/UDP RX/TX 吞吐量的具体说明。
:example:wifi/roaming/roaming_app 演示如何使用 Wi-Fi Roaming App 功能,在兼容的 AP 之间高效漫游。
:example:wifi/roaming/roaming_11kvr 演示如何使用 11k 和 11v API 实现漫游功能。
.. only:: SOC_WIFI_HE_SUPPORT
- :example:`wifi/itwt` 演示如何使用 iTWT 功能,该功能仅在 station 模式下工作,并在不同的省电模式下提供设置、拆卸和挂起的命令,还展示了启用和禁用 iTWT 时的电流消耗差异。
设置 Wi-Fi 编译时选项 +++++++++++++++++++++++
请参阅 :ref:wifi-menuconfig。
Wi-Fi 初始化 +++++++++++++++
请参阅 :ref:{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi station 通用场景 <wifi-station-general-scenario>、:ref:{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi AP 通用场景 <wifi-ap-general-scenario>。
启动/连接 Wi-Fi ++++++++++++++++++
请参阅 :ref:{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi station 通用场景 <wifi-station-general-scenario>、:ref:{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi AP 通用场景 <wifi-ap-general-scenario>。
事件处理 ++++++++++++++
通常,在理想环境下编写代码难度并不大,如 :ref:WIFI_EVENT_STA_START <wifi-event-sta-start>、:ref:WIFI_EVENT_STA_CONNECTED <wifi-event-sta-connected> 中所述。难度在于如何在现实的困难环境下编写代码,如 :ref:WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED <wifi-event-sta-disconnected> 中所述。能否在后者情况下完美地解决各类事件冲突,是编写一个强健的 Wi-Fi 应用程序的根本。请参阅 :ref:{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi 事件描述 <wifi-event-description>, :ref:{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi station 通用场景 <wifi-station-general-scenario>, :ref:{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi AP 通用场景 <wifi-ap-general-scenario>。另可参阅 ESP-IDF 中的 :doc:事件处理概述 <../../api-reference/system/esp_event>。
编写错误恢复程序 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
除了能在比较差的环境下工作,错误恢复能力也对一个强健的 Wi-Fi 应用程序至关重要。请参阅 :ref:{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi API 错误代码 <wifi-api-error-code>。
.. _wifi-api-error-code:
所有 {IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi API 都有定义好的返回值,即错误代码。这些错误代码可分类为:
ESP_OK 代表 API 成功返回ESP_ERR_NO_MEM一个错误是否为关键性取决于其 API 和应用场景,并且由 API 用户定义。
要使用 Wi-Fi API 编写一个强健的应用程序,根本原则便是要时刻检查错误代码并编写相应的错误处理代码。 一般来说,错误处理代码可用于解决:
esp_wifi_start() 返回 :c:macro:ESP_ERR_NO_MEM 时,调用可恢复错误处理代码 vTaskDelay 以获取微秒级的延迟后重新尝试。esp_wifi_set_mode() 返回 ESP_ERR_WIFI_NOT_INIT,这意味着 Wi-Fi 驱动程序未通过 :cpp:func:esp_wifi_init() 成功初始化。这类错误可以在应用开发阶段被快速检测到。在 :component_file:esp_common/include/esp_err.h 中, ESP_ERROR_CHECK 负责检查返回值。这是一个较为常见的错误处理代码,可在应用程序开发阶段作为默认的错误处理代码。但是,我们强烈建议 API 的使用者编写自己的错误处理代码。
在为 API 初始化结构体参数时,应遵循以下两种方式之一:
初始化或获取整个结构体这一步至关重要,因为大多数情况下,值为 0 意味着程序使用了默认值。未来可能会向该结构体添加更多字段,而将这些字段初始化为 0 可以确保在 ESP-IDF 更新到新版本后,应用程序仍能正常运行。
.. _wifi-programming-model:
{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi 编程模型如下图所示:
.. blockdiag:: :caption: Wi-Fi 编程模型 :align: center
blockdiag wifi-programming-model {
# global attributes
node_height = 60;
node_width = 100;
span_width = 100;
span_height = 60;
default_shape = roundedbox;
default_group_color = none;
# node labels
TCP_STACK [label="TCP\n stack", fontsize=12];
EVNT_TASK [label="Event\n task", fontsize=12];
APPL_TASK [label="Application\n task", width = 120, fontsize=12];
WIFI_DRV [label="Wi-Fi\n Driver", width = 120, fontsize=12];
KNOT [shape=none];
# node connections + labels
TCP_STACK -> EVNT_TASK [label=event];
EVNT_TASK -> APPL_TASK [label="callback\n or event"];
# arrange nodes vertically
group {
label = "default handler";
orientation = portrait;
EVNT_TASK <- WIFI_DRV [label=event];
}
# intermediate node
group {
label = "user handler";
orientation = portrait;
APPL_TASK -- KNOT;
}
WIFI_DRV <- KNOT [label="API\n call"];
}
Wi-Fi 驱动程序可以看作是一个无法感知上层代码(如 TCP/IP 堆栈、应用程序任务、事件任务等)的黑匣子。通常,应用程序任务(代码)负责调用 :doc:Wi-Fi 驱动程序 API <../../api-reference/network/esp_wifi> 来初始化 Wi-Fi,并在必要时处理 Wi-Fi 事件。然后,Wi-Fi 驱动程序接收 API 调用,处理后将事件发送给应用程序。
Wi-Fi 事件处理是在 :doc:esp_event 库 <../../api-reference/system/esp_event> 的基础上进行的。Wi-Fi 驱动程序将事件发送至 :ref:默认事件循环 <esp-event-default-loops>,应用程序便可以使用 :cpp:func:esp_event_handler_register() 中的回调函数处理这些事件。除此之外,:doc:esp_netif 组件 <../../api-reference/network/esp_netif> 也负责处理 Wi-Fi 事件,并产生一系列默认行为。例如,当 Wi-Fi station 连接至一个 AP 时,esp_netif 将自动开启 DHCP 客户端服务(系统默认)。
.. _wifi-event-description:
WIFI_EVENT_WIFI_READY ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Wi-Fi 驱动程序永远不会生成此事件,因此,应用程序的事件回调函数可忽略此事件。在未来的版本中,此事件可能会被移除。
.. _wifi-event-scan-done:
WIFI_EVENT_SCAN_DONE ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
扫描完成事件,由 :cpp:func:esp_wifi_scan_start() 函数触发,将在以下情况下产生:
esp_wifi_scan_stop() 而终止。esp_wifi_scan_start()。此时,新的扫描将覆盖当前扫描过程,并生成一个扫描完成事件。以下情况下将不会产生扫描完成事件:
esp_wifi_connect() 触发的。接收到此事件后,事件任务暂不做任何响应。首先,应用程序的事件回调函数需调用 :cpp:func:esp_wifi_scan_get_ap_num() 和 :cpp:func:esp_wifi_scan_get_ap_records() 获取已扫描的 AP 列表,然后触发 Wi-Fi 驱动程序释放在扫描过程中占用的内存空间(切记该步骤)。
更多详细信息,请参阅 :ref:{IDF_TARGET_NAME} Wi-Fi 扫描 <wifi-scan>。
.. _wifi-event-sta-start:
WIFI_EVENT_STA_START ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
如果调用函数 :cpp:func:esp_wifi_start() 后接收到返回值 :c:macro:ESP_OK,且当前 Wi-Fi 处于 station 或 station/AP 共存模式,则将产生此事件。接收到此事件后,事件任务将初始化 LwIP 网络接口 (netif)。通常,应用程序的事件回调函数需调用 :cpp:func:esp_wifi_connect() 来连接已配置的 AP。
WIFI_EVENT_STA_STOP ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
如果调用函数 :cpp:func:esp_wifi_stop() 后接收到返回值 :c:macro:ESP_OK,且当前 Wi-Fi 处于 station 或 station/AP 共存模式,则将产生此事件。接收到此事件后,事件任务将进行释放 station IP 地址、终止 DHCP 客户端服务、移除 TCP/UDP 相关连接并清除 LwIP station netif 等动作。此时,应用程序的事件回调函数通常不需做任何响应。
.. _wifi-event-sta-connected:
WIFI_EVENT_STA_CONNECTED ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
如果调用函数 :cpp:func:esp_wifi_connect() 后接收到返回值 :c:macro:ESP_OK,且 station 已成功连接目标 AP,则将产生此连接事件。接收到此事件后,事件任务将启动 DHCP 客户端服务并开始获取 IP 地址。此时,Wi-Fi 驱动程序已准备就绪,可发送和接收数据。如果你的应用程序不依赖于 LwIP(即 IP 地址),则此刻便可以开始应用程序开发工作。但是,如果你的应用程序需基于 LwIP 进行,则还需等待 got ip 事件发生后才可开始。
.. _wifi-event-sta-disconnected:
WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
此事件将在以下情况下产生:
esp_wifi_disconnect() 或 :cpp:func:esp_wifi_stop(),且 Wi-Fi station 已成功连接至 AP。esp_wifi_connect(),但 Wi-Fi 驱动程序因为某些原因未能成功连接至 AP,例如:未扫描到目标 AP、验证超时等。或存在多个 SSID 相同的 AP,station 无法连接所有已找到的 AP,也将产生该事件。接收到此事件后,事件任务的默认动作为:
应用程序处理此事件最常用的方法为:调用函数 :cpp:func:esp_wifi_connect() 重新连接 Wi-Fi。但是,如果此事件是由函数 :cpp:func:esp_wifi_disconnect() 引发的,则应用程序不应调用 :cpp:func:esp_wifi_connect() 来重新连接。应用程序须明确区分此事件的引发原因,因为某些情况下应使用其它更好的方式进行重新连接。请参阅 :ref:Wi-Fi 重新连接 <wifi-reconnect> 和 :ref:连接 Wi-Fi 时扫描 <scan-when-wifi-is-connecting>。
需要注意的另一点是:接收到此事件后,LwIP 的默认动作是终止所有 TCP 套接字连接。大多数情况下,该动作不会造成影响。但对某些特殊应用程序可能除外。例如:
WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED <wifi-event-sta-disconnected> 事件。根据当前实现,此时所有 TCP 连接都将被移除,且保持活动的套接字将处于错误的状态中。但是,由于应用程序设计者认为网络层 不应 考虑这个 Wi-Fi 层的错误,因此应用程序不会关闭套接字。esp_wifi_connect(),Wi-Fi 连接恢复。同时,station 连接至同一个 AP 并获得与之前相同的 IPV4 地址。在上述场景中,理想状态下应用程序套接字和网络层将不会受到影响,因为在此过程中 Wi-Fi 连接只是短暂地断开然后快速恢复。
.. _ip-event-sta-got-ip:
IP_EVENT_STA_GOT_IP ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
当 DHCP 客户端成功从 DHCP 服务器获取 IPV4 地址或 IPV4 地址发生改变时,将引发此事件。此事件意味着应用程序一切就绪,可以开始任务(如:创建套接字)。
IPV4 地址可能由于以下原因而发生改变:
函数 ip_event_got_ip_t 中的字段 ip_change 说明了 IPV4 地址是否发生改变。
套接字的状态是基于 IPV4 地址的,这意味着,如果 IPV4 地址发生改变,则所有与此 IPV4 相关的套接字都将变为异常。接收到此事件后,应用程序需关闭所有套接字,并在 IPV4 变为有效地址时重新创建应用程序。
IP_EVENT_GOT_IP6 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
当 IPV6 SLAAC 支持自动为 {IDF_TARGET_NAME} 配置一个地址,或 {IDF_TARGET_NAME} 地址发生改变时,将引发此事件。此事件意味着应用程序一切就绪,可以开始任务(如:创建套接字)。
IP_EVENT_STA_LOST_IP ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
当 IPV4 地址失效时,将引发此事件。
此事件不会在 Wi-Fi 断连后立刻出现。Wi-Fi 连接断开后,首先将启动一个 IPV4 地址丢失计时器(可通过 :ref:CONFIG_ESP_NETIF_LOST_IP_TIMER_ENABLE 与 :ref:CONFIG_ESP_NETIF_IP_LOST_TIMER_INTERVAL 配置)。如果 station 在该计时器超时之前成功获取了 IPV4 地址,则不会发生此事件。否则,此事件将在计时器超时时发生。
一般来说,应用程序可忽略此事件。这只是一个调试事件,主要使应用程序获知 IPV4 地址已丢失。
WIFI_EVENT_AP_START ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
与 WIFI_EVENT_STA_START_ 事件相似。
WIFI_EVENT_AP_STOP ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
与 WIFI_EVENT_STA_STOP_ 事件相似。
WIFI_EVENT_AP_STACONNECTED ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
每当有一个 station 成功连接 {IDF_TARGET_NAME} AP 时,将引发此事件。接收到此事件后,事件任务将不做任何响应,应用程序的回调函数也可忽略这一事件。但是,你可以在此时进行一些操作,例如:获取已连接 station 的信息等。
WIFI_EVENT_AP_STADISCONNECTED ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
此事件将在以下情况下发生:
esp_wifi_disconnect() 或 :cpp:func:esp_wifi_deauth_sta() 手动断开 station 连接。esp_wifi_set_inactive_time() 修改该时间)内未接收到任何数据包等。发生此事件时,事件任务将不做任何响应,但应用程序的事件回调函数需执行一些操作,例如:关闭与此 station 相关的套接字等。
WIFI_EVENT_AP_PROBEREQRECVED ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
默认情况下,此事件处于禁用状态,应用程序可以通过调用 API :cpp:func:esp_wifi_set_event_mask() 启用。
启用后,每当 AP 接收到 probe request 时都将引发此事件。
.. _wifi-event-sta-beacon-timeout:
WIFI_EVENT_STA_BEACON_TIMEOUT ++++++++++++++++++++++++++++++++++++
如果 station 在 inactive 时间内未收到所连接 AP 的 beacon,将发生 beacon 超时,将引发此事件。inactive 时间通过调用函数 :cpp:func:esp_wifi_set_inactive_time() 设置。
.. _wifi-event-connectionless-module-wake-interval-start:
WIFI_EVENT_CONNECTIONLESS_MODULE_WAKE_INTERVAL_START +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
非连接模块在 Interval 开始时触发此事件。 请参考 :ref:非连接模块功耗管理 <connectionless-module-power-save-cn> 。
{IDF_TARGET_MAX_CONN_STA_NUM:default="15", esp32c2="4", esp32c3="10", esp32c6="10"}
{IDF_TARGET_SUB_MAX_NUM_FROM_KEYS:default="2", esp32c3="7", esp32c6="7"}
.. _wifi-configuration:
使能 Wi-Fi NVS 时,所有配置都将存储到 flash 中;反之,请参阅 :ref:Wi-Fi NVS Flash <wifi-nvs-flash>。
Wi-Fi 模式
+++++++++++++++++++++++++
调用函数 :cpp:func:esp_wifi_set_mode() 设置 Wi-Fi 模式。
.. list-table:: :header-rows: 1 :widths: 15 50
WIFI_MODE_NULLesp_wifi_deinit() 卸载整个 Wi-Fi 驱动程序来同时停止 station 和 AP。WIFI_MODE_STAesp_wifi_start() 将初始化内部 station 数据,同时 station 接口准备发送/接收 Wi-Fi 数据。调用函数 :cpp:func:esp_wifi_connect() 后,station 将连接到目标 AP。WIFI_MODE_APesp_wifi_start() 将初始化内部 AP 数据,同时 AP 接口准备发送/接收 Wi-Fi 数据。随后,Wi-Fi 驱动程序开始广播 beacon,AP 即可与其它 station 连接。WIFI_MODE_APSTAesp_wifi_start() 将同时初始化 station 和 AP。该步骤在 station 模式和 AP 模式下完成。请注意 ESP station 所连外部 AP 的信道优先于 ESP AP 信道。.. only:: esp32c5
Wi-Fi 频段配置
+++++++++++++++++++++++++
可通过函数 :cpp:func:`esp_wifi_set_band_mode()` 设置 {IDF_TARGET_NAME} 所使用的 Wi-Fi 频段模式。
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 50
* - 模式
- 描述
* - ``WIFI_BAND_MODE_2G_ONLY``
- **2.4 GHz 频段模式**:设备仅可在 2.4 GHz 频段信道上工作。
* - ``WIFI_BAND_MODE_5G_ONLY``
- **5 GHz 频段模式**:设备仅可在 5 GHz 频段信道上工作。
* - ``WIFI_BAND_MODE_AUTO``
- **2.4 GHz + 5 GHz 自动模式**:设备可根据所连接的 AP 或 SoftAP 配置,自动选择 2.4 GHz 或 5 GHz 频段。
.. note::
- ``WIFI_BAND_MODE_AUTO`` 并不表示同时支持双频段,而是允许自动选择频段。
当工作在 ``WIFI_BAND_MODE_AUTO`` 模式下时,可以分别为 2.4 GHz 和 5 GHz 频段配置协议和带宽:
- 使用函数 :cpp:func:`esp_wifi_set_protocols()` 设置每个频段支持的协议类型(例如 802.11b/g/n/ac/ax);
- 使用函数 :cpp:func:`esp_wifi_set_bandwidths()` 设置每个频段的带宽(如 20MHz、40MHz等)。
.. only:: esp32c5
AP 选择
+++++++++++++++++++++++++
当设备扫描到多个 SSID 相同的 AP(接入点)时,{IDF_TARGET_NAME} 会根据信号强度(RSSI)以及频段等信息,选择最合适的 AP 进行连接。默认策略通常优先选择 RSSI 更高的 AP,但在 2.4 GHz 与 5 GHz 并存的环境下,这可能导致设备偏向连接 2.4 GHz 频段,忽略 5 GHz 频段的高性能优势。
为此,ESP-IDF 提供了 :cpp:type:`wifi_scan_threshold_t` 结构体中的 :cpp:member:`rssi_5g_adjustment` 字段,用于优化 5G AP 的选择优先级。
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 30 70
* - 字段
- 描述
* - ``rssi_5g_adjustment``
- 用于在 SSID 相同的 2.4 GHz 和 5 GHz AP 之间进行优先级调整。默认值为 ``10``,表示当 5 GHz AP 的 RSSI 至少比 2.4 GHz AP 低 ``10 dB`` 以内时,优先连接 5 GHz AP。通过合理设置该参数,可以在信号强度接近时优先连接具有更好带宽与干扰抵抗能力的 5 GHz 网络。
示例:
若设备扫描到以下两个 AP,SSID 均为 "MyWiFi":
- 2.4 GHz AP:RSSI = -60 dBm
- 5 GHz AP:RSSI = -68 dBm
则由于 ``rssi_5g_adjustment = 10``(默认值), 且满足 ``-68 > -60 - 10`` ,设备会优先连接 5 GHz AP。
.. note::
该参数仅在扫描结果中存在相同 SSID 且分别处于 2.4 GHz 与 5 GHz 频段的 AP 时生效。其目的是避免设备总是连接信号强度略高但性能较差的 2.4 GHz 网络。
.. _station-basic-configuration:
Station 基本配置 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++
API :cpp:func:esp_wifi_set_config() 可用于配置 station。配置的参数信息会保存到 NVS 中。下表详细介绍了各个字段。
.. list-table:: :header-rows: 1 :widths: 15 45
WIFI_FAST_SCAN 模式下,扫描到一个匹配的 AP 时即结束。 WIFI_ALL_CHANNEL_SCAN 模式下,在所有信道扫描所有匹配的 AP。默认扫描模式是 WIFI_FAST_SCAN。sort_method
该字段仅用于 WIFI_ALL_CHANNEL_SCAN 模式。
如果设置为 WIFI_CONNECT_AP_BY_SIGNAL,所有匹配的 AP 将会按照信号强度排序,信号最好的 AP 会被首先连接。比如,如果 station 想要连接 ssid 为 “apxx” 的 AP,且扫描到两个这样的 AP。第一个 AP 的信号为 -90 dBm,第二个 AP 的信号为 -30 dBm,station 首先连接第二个 AP。除非失败,才会连接第一个。
如果设置为 WIFI_CONNECT_AP_BY_SECURITY,所有匹配的 AP 将会按照安全性排序。比如,如果 station 想要连接 ssid 为 “apxx” 的 AP,并且扫描到两个这样的 AP。第一个 AP 为开放式,第二个 AP 为 WPA2 加密,station 首先连接第二个 AP。除非失败,才会连接第一个。
threshold
该字段用来筛选找到的 AP,如果 AP 的 RSSI 或安全模式小于配置的阈值,则不会被连接。
如果 RSSI 设置为 0,则表示默认阈值,默认 RSSI 阈值为 -127 dBm。如果 authmode 阈值设置为 0,则表示默认阈值,默认 authmode 阈值为开放模式。
.. attention::
WEP/WPA 安全模式在 IEEE802.11-2016 协议中已弃用,建议不要使用。可使用 authmode 阈值代替,通过将 threshold.authmode 设置为 ``WIFI_AUTH_WPA2_PSK`` 使用 WPA2 模式。
AP 基本配置 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++
API :cpp:func:esp_wifi_set_config() 可用于配置 AP。配置的参数信息会保存到 NVS 中。下表详细介绍了各个字段。
.. only:: esp32 or esp32s2 or esp32s3 or esp32c3 or esp32c5 or esp32c6
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 55
* - 字段
- 描述
* - ssid
- 指 AP 的 SSID。如果 ssid[0] 和 ssid[1] 均为 0xFF,AP 默认 SSID 为 ``ESP_aabbcc``,”aabbcc” 是 AP MAC 的最后三个字节。
* - password
- AP 的密码。如果身份验证模式为 ``WIFI_AUTH_OPEN``,此字段将被忽略。
* - ssid_len
- SSID 的长度。如果 ssid_len 为 0,则检查 SSID 直至出现终止字符。如果 ssid_len 大于 32,请更改为 32,或者根据 ssid_len 设置 SSID 长度。
* - channel
- AP 的信道。如果信道超出范围,Wi-Fi 驱动程序将返回 error。所以,请确保信道在要求的范围内。有关详细信息,请参阅 `Wi-Fi 国家/地区代码`_。
* - authmode
- ESP AP 的身份验证模式。目前,ESP AP 不支持 AUTH_WEP。如果 authmode 是一个无效值,AP 默认该值为 ``WIFI_AUTH_OPEN``。
* - ssid_hidden
- 如果 ssid_hidden 为 1,AP 不广播 SSID。若为其他值,则广播。
* - max_connection
- 允许连接 station 的最大数目,默认值是 10。ESP Wi-Fi 支持 {IDF_TARGET_MAX_CONN_STA_NUM} (``ESP_WIFI_MAX_CONN_NUM``) 个 Wi-Fi 连接。请注意, ESP AP 和 ESP-NOW 共享同一块加密硬件 keys,因此 max_connection 参数将受到 :ref:`CONFIG_ESP_WIFI_ESPNOW_MAX_ENCRYPT_NUM` 的影响。加密硬件 keys 的总数是 17,如果 :ref:`CONFIG_ESP_WIFI_ESPNOW_MAX_ENCRYPT_NUM` 小于等于 {IDF_TARGET_SUB_MAX_NUM_FROM_KEYS},那么 max_connection 最大可以设置为 {IDF_TARGET_MAX_CONN_STA_NUM},否则 max_connection 最大可以设置为 (17 - :ref:`CONFIG_ESP_WIFI_ESPNOW_MAX_ENCRYPT_NUM`)。
* - beacon_interval
- beacon 间隔。值为 100 ~ 60000 ms,默认值为 100 ms。如果该值不在上述范围,AP 默认取 100 ms。
.. only:: esp32c2
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 55
* - 字段
- 描述
* - ssid
- 指 AP 的 SSID。如果 ssid[0] 和 ssid[1] 均为 0xFF,AP 默认 SSID 为 ``ESP_aabbcc``,”aabbcc” 是 AP MAC 的最后三个字节。
* - password
- AP 的密码。如果身份验证模式为 ``WIFI_AUTH_OPEN``,此字段将被忽略。
* - ssid_len
- SSID 的长度。如果 ssid_len 为 0,则检查 SSID 直至出现终止字符。如果 ssid_len 大于 32,请更改为 32,或者根据 ssid_len 设置 SSID 长度。
* - channel
- AP 的信道。如果信道超出范围,Wi-Fi 驱动程序将默认为信道 1。所以,请确保信道在要求的范围内。有关详细信息,请参阅 `Wi-Fi 国家/地区代码`_。
* - authmode
- ESP AP 的身份验证模式。目前,ESP AP 不支持 AUTH_WEP。如果 authmode 是一个无效值,AP 默认该值为 ``WIFI_AUTH_OPEN``。
* - ssid_hidden
- 如果 ssid_hidden 为 1,AP 不广播 SSID。若为其他值,则广播。
* - max_connection
- 允许连接 station 的最大数目,默认值是 2。ESP Wi-Fi 支持 {IDF_TARGET_MAX_CONN_STA_NUM} (``ESP_WIFI_MAX_CONN_NUM``) 个 Wi-Fi 连接。请注意, ESP AP 和 ESP-NOW 共享同一块加密硬件 keys,因此 max_connection 参数将受到 :ref:`CONFIG_ESP_WIFI_ESPNOW_MAX_ENCRYPT_NUM` 的影响。加密硬件 keys 的总数是 {IDF_TARGET_MAX_CONN_STA_NUM}, max_connection 最大可以设置为 ({IDF_TARGET_MAX_CONN_STA_NUM} - :ref:`CONFIG_ESP_WIFI_ESPNOW_MAX_ENCRYPT_NUM`)。
* - beacon_interval
- beacon 间隔。值为 100 ~ 60000 ms,默认值为 100 ms。如果该值不在上述范围,AP 默认取 100 ms。
Wi-Fi 协议模式 +++++++++++++++++++++++++
目前,IDF 支持以下协议模式:
.. only:: esp32 or esp32s2 or esp32c3 or esp32s3
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 55
* - 协议模式
- 描述
* - 802.11b
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B)``,将 station/AP 设置为仅 802.11b 模式。
* - 802.11bg
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G)``,将 station/AP 设置为 802.11bg 模式。
* - 802.11g
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G)`` 和 ``esp_wifi_config_11b_rate(ifx, true)``,将 station/AP 设置为 802.11g 模式。
* - 802.11bgn
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N)``,将 station/AP 设置为 802.11bgn 模式。
* - 802.11gn
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N)`` 和 ``esp_wifi_config_11b_rate(ifx, true)``,将 station/AP 设置为 802.11gn 模式。
* - 802.11 BGNLR
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N|WIFI_PROTOCOL_LR)``,将 station/AP 设置为 802.11bgn 和 LR 模式。
* - 802.11 LR
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_LR)``,将 station/AP 设置为 LR 模式。
**此模式是乐鑫的专利模式,可以达到 1 公里视线范围。请确保 station 和 AP 同时连接至 ESP 设备。**
.. only:: esp32c6
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 55
* - 协议模式
- 描述
* - 802.11b
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B)``,将 station/AP 设置为仅 802.11b 模式。
* - 802.11bg
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G)``,将 station/AP 设置为 802.11bg 模式。
* - 802.11g
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G)`` 和 ``esp_wifi_config_11b_rate(ifx, true)``,将 station/AP 设置为 802.11g 模式。
* - 802.11bgn
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N)``,将 station/AP 设置为 802.11bgn 模式。
* - 802.11gn
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N)`` 和 ``esp_wifi_config_11b_rate(ifx, true)``,将 station/AP 设置为 802.11gn 模式。
* - 802.11 BGNLR
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N|WIFI_PROTOCOL_LR)``,将 station/AP 设置为 802.11bgn 和 LR 模式。
* - 802.11bgnax
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N|WIFI_PROTOCOL_11AX)``,将 station/AP 设置为 802.11bgnax 模式。
* - 802.11 BGNAXLR
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N|WIFI_PROTOCOL_11AX|WIFI_PROTOCOL_LR)``,将 station/AP 设置为 802.11bgnax 和 LR 模式。
* - 802.11 LR
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_LR)``,将 station/AP 设置为 LR 模式。
**此模式是乐鑫的专利模式,可以达到 1 公里视线范围。请确保 station 和 AP 同时连接至 ESP 设备。**
.. only:: esp32c5
- **2.4 GHz 频段**:支持 802.11b、802.11bg、802.11bgn、802.11bgnax 以及乐鑫专有的 LR 模式。
- **5 GHz 频段**:支持 802.11a、802.11an、802.11anac 和 802.11anacax。
{IDF_TARGET_NAME} 支持为 2.4 GHz 和 5 GHz 频段分别配置 Wi-Fi 协议模式。推荐使用 :cpp:func:`esp_wifi_set_protocols()` 进行配置,也兼容旧接口 :cpp:func:`esp_wifi_set_protocol()`。
**推荐用法**
使用新 API :cpp:func:`esp_wifi_set_protocols()`,分别设置两个频段的协议:
.. code-block:: c
// 设置 2.4 GHz 使用 802.11bgnax,5 GHz 使用 802.11anacax 协议
wifi_protocols_t protocols = {
.ghz_2g = WIFI_PROTOCOL_11B | WIFI_PROTOCOL_11G | WIFI_PROTOCOL_11N | WIFI_PROTOCOL_11AX,
.ghz_5g = WIFI_PROTOCOL_11A | WIFI_PROTOCOL_11N | WIFI_PROTOCOL_11AC | WIFI_PROTOCOL_11AX,
};
esp_wifi_set_protocols(WIFI_IF_STA, &protocols);
**兼容用法**
使用旧 API :cpp:func:`esp_wifi_set_protocol()`,配置 2.4 GHz 或者 5 GHz 频段的协议:
.. code-block:: c
// 设置频段为 2.4 GHz 频段
esp_wifi_set_band_mode(WIFI_BAND_MODE_2G_ONLY);
// 设置 STA 的协议为 802.11bgnax
uint8_t protocol = WIFI_PROTOCOL_11B | WIFI_PROTOCOL_11G | WIFI_PROTOCOL_11N | WIFI_PROTOCOL_11AX;
esp_wifi_set_protocol(WIFI_IF_STA, protocol);
.. note::
- 新接口 `esp_wifi_set_protocols()` 可同时配置两个频段,建议在{IDF_TARGET_NAME}上优先使用。
- ``esp_wifi_set_protocol()`` 适用于仅使用单一频段的场景,如 ``WIFI_BAND_MODE_2G_ONLY`` 或 ``WIFI_BAND_MODE_5G_ONLY`` 模式。仅对当前连接的频段生效,例如,当接口处于 5 GHz 频段时,该函数将忽略对 2.4 GHz 频段的配置。
- 若配置包含不受支持的协议组合,函数调用将返回错误。
- 如需启用乐鑫专有 LR 模式,请确保 2.4 GHz 配置中包含 `WIFI_PROTOCOL_LR`。
.. only:: esp32c2
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 55
* - 协议模式
- 描述
* - 802.11b
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B)``,将 station/AP 设置为仅 802.11b 模式。
* - 802.11bg
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G)``,将 station/AP 设置为 802.11bg 模式。
* - 802.11g
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G)`` 和 ``esp_wifi_config_11b_rate(ifx, true)``,将 station/AP 设置为 802.11g 模式。
* - 802.11bgn
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N)``,将 station/AP 设置为 802.11bgn 模式。
* - 802.11gn
- 调用函数 ``esp_wifi_set_protocol(ifx, WIFI_PROTOCOL_11B|WIFI_PROTOCOL_11G|WIFI_PROTOCOL_11N)`` 和 ``esp_wifi_config_11b_rate(ifx, true)``,将 station/AP 设置为 802.11gn 模式。
Wi-Fi 带宽模式 ++++++++++++++++++++++
.. only:: esp32 or esp32s2 or esp32c3 or esp32s3
{IDF_TARGET_NAME} 目前支持 20 MHz 和 40 MHz 两种带宽模式,并与协议模式组合使用,常见的组合包括:
- **HT20**:802.11n,20 MHz 带宽
- **HT40**:802.11n,40 MHz 带宽
.. note::
- 40 MHz 带宽模式仅在 802.11n 模式下支持。
应用程序可以使用 :cpp:func:`esp_wifi_set_bandwidth()` API 来设置当前接口的带宽模式。
示例:
.. code-block:: c
// 设置 STA 的协议为 802.11bgn
uint8_t protocol = WIFI_PROTOCOL_11B | WIFI_PROTOCOL_11G | WIFI_PROTOCOL_11N;
esp_wifi_set_protocol(WIFI_IF_STA, protocol);
// 设置 STA 的带宽为 40 MHz
esp_wifi_set_bandwidth(WIFI_IF_STA, WIFI_BW40);
.. only:: esp32c6
{IDF_TARGET_NAME} 目前支持 20 MHz 和 40 MHz 两种带宽模式,并与协议模式组合使用,常见的组合包括:
- **HT20**:802.11n,20 MHz 带宽
- **HT40**:802.11n,40 MHz 带宽
- **HE20**:802.11ax,20 MHz 带宽
.. note::
- 40 MHz 带宽模式仅在 802.11n 模式下支持。
应用程序可以使用 :cpp:func:`esp_wifi_set_bandwidth()` API 来设置当前接口的带宽模式。
示例:
.. code-block:: c
// 设置 STA 的协议为 802.11bgn
uint8_t protocol = WIFI_PROTOCOL_11B | WIFI_PROTOCOL_11G | WIFI_PROTOCOL_11N;
esp_wifi_set_protocol(WIFI_IF_STA, protocol);
// 设置 STA 的带宽为 40 MHz
esp_wifi_set_bandwidth(WIFI_IF_STA, WIFI_BW40);
.. only:: esp32c5
{IDF_TARGET_NAME} 当前支持 20 MHz 和 40 MHz 两种带宽模式,可与不同协议模式组合使用,常见配置包括:
- **HT20**:802.11n/11an,20 MHz 带宽
- **HT40**:802.11n/11an,40 MHz 带宽
- **HE20**:802.11ax,20 MHz 带宽
.. note::
- 40 MHz 模式仅适用于 802.11n(2.4 GHz)或 802.11an(5 GHz)协议。
应用程序可使用 :cpp:func:`esp_wifi_set_bandwidths()` API,分别为 2.4 GHz 和 5 GHz 配置独立带宽。
示例:
.. code-block:: c
// 设置 2.4 GHz 使用 802.11bgnax,5 GHz 使用 802.11an 协议
wifi_protocols_t protocols = {
.ghz_2g = WIFI_PROTOCOL_11B | WIFI_PROTOCOL_11G | WIFI_PROTOCOL_11N | WIFI_PROTOCOL_11AX,
.ghz_5g = WIFI_PROTOCOL_11A | WIFI_PROTOCOL_11N,
};
esp_wifi_set_protocols(WIFI_IF_STA, &protocols);
// 设置 2.4 GHz 带宽为 20 MHz,5 GHz 带宽为 40 MHz
wifi_bandwidths_t bw = {
.ghz_2g = WIFI_BW20,
.ghz_5g = WIFI_BW40
};
esp_wifi_set_bandwidths(WIFI_IF_STA, &bw);
.. note::
- 若 `.ghz_2g` 设置为 0,仅配置 5 GHz 带宽,2.4 GHz 保持不变。
- 若 `.ghz_5g` 设置为 0,仅配置 2.4 GHz 带宽,5 GHz 保持不变。
**兼容用法**
可使用旧版 API :cpp:func:`esp_wifi_set_bandwidth()` 配置 2.4 GHz 频段或者 5 GHz 频段的带宽:
.. code-block:: c
// 设置频段为 5 GHz 频段
esp_wifi_set_band_mode(WIFI_BAND_MODE_5G_ONLY);
// 设置 STA 的协议为 802.11an
uint8_t protocol = WIFI_PROTOCOL_11A | WIFI_PROTOCOL_11N;
esp_wifi_set_protocol(WIFI_IF_STA, protocol);
// 设置 STA 的带宽为 40 MHz
esp_wifi_set_bandwidth(WIFI_IF_STA, WIFI_BW40);
.. note::
- 新版 API :cpp:func:`esp_wifi_set_bandwidths()` 支持同时配置 2.4 GHz 与 5 GHz 带宽,推荐在 {IDF_TARGET_NAME} 上优先使用。
- ``esp_wifi_set_bandwidth()`` 适用于单频段场景,如 ``WIFI_BAND_MODE_2G_ONLY`` 或 ``WIFI_BAND_MODE_5G_ONLY``,仅作用于当前连接频段。例如,若接口工作在 5 GHz,则 2.4 GHz 的配置将被忽略。
- 若设置了当前频段不支持的带宽值,函数将返回错误。
.. only:: esp32c2
{IDF_TARGET_NAME} 目前仅支持 20 MHz 带宽模式。
.. only:: esp32 or esp32s2 or esp32c3 or esp32s3 or esp32c5 or esp32c6
长距离 (LR)
+++++++++++++++++++++++++
长距离 (LR) 模式是乐鑫的一项专利 Wi-Fi 模式,可达到 1 公里视线范围。与传统 802.11b 模式相比,接收灵敏度更高,抗干扰能力更强,传输距离更长。
LR 兼容性
*************************
由于 LR 是乐鑫的独有 2.4 GHz 频段 Wi-Fi 模式,只有 ESP32 芯片系列设备(ESP32-C2 除外)才能传输和接收 LR 数据。也就是说,如果连接的设备不支持 LR,ESP32 芯片系列设备(ESP32-C2 除外)则不会以 LR 数据速率传输数据。可通过配置适当的 Wi-Fi 模式使你的应用程序实现这一功能。
- 如果协商的模式支持 LR,ESP32 芯片系列设备(ESP32-C2 除外)可能会以 LR 速率传输数据。
- 否则,ESP32 芯片系列设备(ESP32-C2 除外)将以传统 Wi-Fi 数据速率传输所有数据。
下表是 2.4 GHz 频段 Wi-Fi 模式协商:
.. only:: esp32 or esp32s2 or esp32c3 or esp32s3
+-------+-----+----+---+-------+------+-----+----+
|AP\STA | BGN | BG | B | BGNLR | BGLR | BLR | LR |
+=======+=====+====+===+=======+======+=====+====+
| BGN | BGN | BG | B | BGN | BG | B | - |
+-------+-----+----+---+-------+------+-----+----+
| BG | BG | BG | B | BG | BG | B | - |
+-------+-----+----+---+-------+------+-----+----+
| B | B | B | B | B | B | B | - |
+-------+-----+----+---+-------+------+-----+----+
| BGNLR | - | - | - | BGNLR | BGLR | BLR | LR |
+-------+-----+----+---+-------+------+-----+----+
| BGLR | - | - | - | BGLR | BGLR | BLR | LR |
+-------+-----+----+---+-------+------+-----+----+
| BLR | - | - | - | BLR | BLR | BLR | LR |
+-------+-----+----+---+-------+------+-----+----+
| LR | - | - | - | LR | LR | LR | LR |
+-------+-----+----+---+-------+------+-----+----+
.. only:: esp32c5 or esp32c6
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
| AP\STA | BGNAX | BGN | BG | B | BGNAXLR | BGNLR | BGLR | BLR | LR |
+=========+=======+=====+====+===+=========+=======+======+=====+====+
| BGNAX | BGAX | BGN | BG | B | BGAX | BGN | BG | B | - |
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
| BGN | BGN | BGN | BG | B | BGN | BGN | BG | B | - |
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
| BG | BG | BG | BG | B | BG | BG | BG | B | - |
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
| B | B | B | B | B | B | B | B | B | - |
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
| BGNAXLR | - | - | - | - | BGAXLR | BGNLR | BGLR | BLR | LR |
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
| BGNLR | - | - | - | - | BGNLR | BGNLR | BGLR | BLR | LR |
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
| BGLR | - | - | - | - | BGLR | BGLR | BGLR | BLR | LR |
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
| BLR | - | - | - | - | BLR | BLR | BLR | BLR | LR |
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
| LR | - | - | - | - | LR | LR | LR | LR | LR |
+---------+-------+-----+----+---+---------+-------+------+-----+----+
上表中,行是 AP 的 Wi-Fi 模式,列是 station 的 Wi-Fi 模式。"-" 表示 AP 和 station 的 Wi-Fi 模式不兼容。
根据上表,得出以下结论:
- 对于已使能 LR 的 {IDF_TARGET_NAME} AP,由于以 LR 模式发送 beacon,因此与传统的 802.11 模式不兼容。
- 对于已使能 LR 且并非仅 LR 模式的 {IDF_TARGET_NAME} station,与传统 802.11 模式兼容。
- 如果 station 和 AP 都是 ESP32 芯片系列设备(ESP32-C2 除外),并且两者都使能 LR 模式,则协商的模式支持 LR。
如果协商的 Wi-Fi 模式同时支持传统的 802.11 模式和 LR 模式,则 Wi-Fi 驱动程序会在不同的 Wi-Fi 模式下自动选择最佳数据速率,应用程序无需任何操作。
LR 对传统 Wi-Fi 设备的影响
***************************************
以 LR 速率进行的数据传输不会影响传统 Wi-Fi 设备,因为:
- LR 模式下的 CCA 和回退过程符合 802.11 协议。
- 传统的 Wi-Fi 设备可以通过 CCA 检测 LR 信号并进行回退。
也就是说,LR 模式下传输效果与 802.11b 模式相似。
LR 传输距离
*************************
LR 的接收灵敏度比传统的 802.11b 模式高 4 dB,理论上,传输距离约为 11B 的 2 至 2.5 倍。
LR 吞吐量
*************************
因为原始 PHY 数据传输速率为 1/2 Mbps 和 1/4 Mbps,LR 的吞吐量有限。
何时使用 LR
*************************
使用 LR 的一般条件如下:
- AP 和 station 都是乐鑫设备。
- 需要长距离 Wi-Fi 连接和数据传输。
- 数据吞吐量要求非常小,例如远程设备控制等。
.. only:: esp32c5
动态频率选择(DFS)
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
在 5 GHz Wi-Fi 频段中,一些信道(如信道 52 ~ 144)与天气雷达等关键通信系统共享频谱。为避免 Wi-Fi 信号对这些系统产生干扰,Wi-Fi 设备在使用这些信道前,必须执行特定的侦测与切换机制,即 **动态频率选择(DFS)**。
启用 DFS 的设备可以访问更多 5 GHz 信道,从而提高网络容量并减少干扰,尤其适用于高密度部署或需要大带宽的应用场景。不同国家和地区 DFS 信道范围可以参考 :component_file:`esp_wifi/regulatory/esp_wifi_regulatory.txt`
{IDF_TARGET_NAME} 支持在 5 GHz 频段使用 DFS 信道,但仅支持 **被动雷达检测** 功能。
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 20 60
* - 类型
- 描述
* - 被动雷达检测 支持
- 设备在扫描过程中能够监听 DFS 信道,识别并连接工作在 DFS 信道上的接入点(AP)。当目标 AP 在 DFS 信道上检测到雷达并通过信道切换(CSA)切换信道时,{IDF_TARGET_NAME} 会跟随 AP 切换信道。
* - 主动雷达检测 不支持
- {IDF_TARGET_NAME} **不支持** 主动雷达检测功能,因此无法在 SoftAP 模式下作为 DFS AP 启动。
.. note::
- 在 STA 模式下,{IDF_TARGET_NAME} 可连接至位于 DFS 信道上的 AP,前提是该信道已在扫描中被识别。
- 在 SoftAP 模式下,{IDF_TARGET_NAME} 不允许使用 DFS 信道作为工作信道,以避免违反无线电监管规定。
- 在 STA+SoftAP 共存模式下:
1. 当 STA 连接到位于 DFS 信道的 AP 时,SoftAP 允许通过 CSA (Channel Switch Announcement) 切换至相同的 DFS 信道。
2. 当 STA 断开连接后,SoftAP 将通过 CSA 切换回非 DFS 信道,确保符合监管要求。
..
.. _wifi-country-code:
Wi-Fi 国家/地区代码 +++++++++++++++++++++++++++
.. only:: esp32 or esp32c2 or esp32s2 or esp32c3 or esp32s3 or esp32c6
调用 :cpp:func:`esp_wifi_set_country()`,设置国家/地区信息。下表详细介绍了各个字段,请在配置这些字段之前参考当地的 2.4 GHz RF 操作规定。
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 55
* - 字段
- 描述
* - cc[3]
- 国家/地区代码字符串,此属性标识 station/AP 位于的国家/地区或非国家/地区实体。如果是一个国家/地区,该字符串的前两个八位字节是 ISO/IEC3166-1 中规定的国家/地区两位字母代码。第三个八位字节应是下述之一:
- ASCII 码空格字符,代表 station/AP 所处国家/地区的规定允许当前频段所需的所有环境。
- ASCII 码 ‘O’ 字符,代表 station/AP 所处国家/地区的规定仅允许室外环境。
- ASCII 码 ‘I’ 字符,代表 station/AP 所处国家/地区的规定仅允许室内环境。
- ASCII 码 ‘X’ 字符,代表 station/AP 位于非国家/地区实体。非国家实体的前两个八位字节是两个 ASCII 码 ‘XX’ 字符。
- 当前使用的操作类表编号的二进制形式。见 IEEE Std 802.11-2020 附件 E。
* - schan
- 起始信道,station/AP 所处国家/地区规定的最小信道值。
* - nchan
- 规定的总信道数,比如,如果 schan=1,nchan=13,那么 station/AP 可以从信道 1 至 13 发送数据。
* - policy
- 国家/地区策略,当配置的国家/地区信息与所连 AP 的国家/地区信息冲突时,该字段决定使用哪一信息。更多策略相关信息,可参见下文。
默认国家/地区信息为::
wifi_country_t config = {
.cc = "01",
.schan = 1,
.nchan = 11,
.policy = WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO,
};
如果 Wi-Fi 模式为 station/AP 共存模式,则它们配置的国家/地区信息相同。有时,station 所连 AP 的国家/地区信息与配置的不同。例如,配置的 station 国家/地区信息为::
wifi_country_t config = {
.cc = "JP",
.schan = 1,
.nchan = 14,
.policy = WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO,
};
但所连 AP 的国家/地区信息为::
wifi_country_t config = {
.cc = "CN",
.schan = 1,
.nchan = 13,
};
此时,使用所连 AP 的国家/地区信息。
下表描述了在不同 Wi-Fi 模式和不同国家/地区策略下使用的国家/地区信息,并描述了对主动扫描的影响。
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 15 35
* - Wi-Fi 模式
- 策略
- 描述
* - station 模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO
- 如果所连 AP 的 beacon 中有国家/地区的 IE,使用的国家/地区信息为 beacon 中的信息,否则,使用默认信息。
扫描时:
主动扫描信道 1 至信道 11,被动扫描信道 12 至 信道 14。
请记住,如果带有隐藏 SSID 的 AP 和 station 被设置在被动扫描信道上,被动扫描将无法找到该 AP。也就是说,如果应用程序希望在每个信道中找到带有隐藏 SSID 的 AP,国家/地区信息应该配置为 WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL。
* - station 模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL
- 总是使用配置的国家/地区信息。
扫描时:
主动扫描信道 schan 至信道 schan+nchan-1。
* - AP 模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO
- 总是使用配置的国家/地区信息。
* - AP 模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL
- 总是使用配置的国家/地区信息。
* - station/AP 共存模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO
- 该 station 与 station 模式、WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO 策略下使用的国家/地区信息相同。
如果 station 不连接任何外部 AP,AP 使用配置的国家/地区信息。如果 station 连接一个外部 AP,该 AP 的国家/地区信息与该 station 相同。
* - station/AP 共存模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL
- 该 station 与 station 模式、WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL 策略下使用的国家/地区信息相同。
该 AP 与 AP 模式、WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL 策略下使用的国家/地区信息相同。
.. only:: esp32c5
调用 :cpp:func:`esp_wifi_set_country()` 可设置国家/地区信息。下表详细介绍了各字段含义,请在配置这些字段前,参考本地 2.4 GHz 与 5 GHz 射频使用规定。
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 55
* - 字段
- 描述
* - cc[3]
- 国家/地区代码字符串。用于标识 station/AP 所在的国家/地区,或非国家实体。如果为国家/地区,该字段的前两个字节为符合 ISO/IEC 3166-1 标准的两位国家代码,第三个字节含义如下:
- 空格字符(ASCII),表示当前国家/地区在所有环境中允许使用相应频段。
- 字符 `'O'`,表示仅允许在户外环境中使用。
- 字符 `'I'`,表示仅允许在室内环境中使用。
- 字符 `'X'`,表示非国家实体,此时前两个字符应为 `'X'`(即 `'XX'`)。
- 二进制形式的操作类编号,参考 IEEE Std 802.11-2020 附录 E。
* - schan
- 起始信道值,即当前国家/地区在 2.4 GHz 频段中允许使用的最小信道。
* - nchan
- 信道数量。定义在 2.4 GHz 频段中允许使用的总信道数。例如,若 schan = 1,nchan = 13,则 station/AP 可使用信道 1 至 13。
* - policy
- 国家/地区策略。当配置的国家/地区与连接 AP 的信息冲突时,此字段决定应使用哪一方的信息。详情见下文说明。
* - wifi_5g_channel_mask
- 表示 station/AP 在 5 GHz 频段中可使用的信道掩码。信道值与位的对应关系详见 :cpp:enum:`wifi_5g_channel_bit_t`。
默认配置示例如下::
wifi_country_t config = {
.cc = "01",
.schan = 1,
.nchan = 11,
.wifi_5g_channel_mask = 0xfe,
.policy = WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO,
};
若 Wi-Fi 处于 station/AP 共存模式,则两者使用相同的国家/地区信息。有时,连接的 AP 的国家/地区信息可能与 station 预设的不同。例如:
配置的 station 信息为::
wifi_country_t config = {
.cc = "JP",
.schan = 1,
.nchan = 14,
.wifi_5g_channel_mask = 0xfe,
.policy = WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO,
};
而连接的 AP 信息为::
wifi_country_t config = {
.cc = "CN",
.schan = 1,
.nchan = 13,
};
此时将使用连接的 AP 的国家/地区信息。
下表说明了在不同 Wi-Fi 模式及策略下使用的国家/地区信息,并说明了扫描行为的差异:
.. list-table::
:header-rows: 1
:widths: 15 15 35
* - Wi-Fi 模式
- 策略
- 描述
* - station 模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO
- 若连接的 AP 的 beacon 中包含国家/地区信息 IE,则使用该信息;否则使用默认配置。
扫描行为:
- 2.4 GHz 频段:主动扫描信道 1–11,被动扫描信道 12–14;
- 5 GHz 频段:主动扫描非 DFS 信道,被动扫描 DFS 信道。
注意:若隐藏 SSID 的 AP 设在被动扫描信道上,扫描可能无法发现该 AP。若需在所有信道上发现隐藏 SSID,请使用 `WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL`。
* - station 模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL
- 始终使用配置的国家/地区信息。
扫描行为:
- 2.4 GHz 频段:扫描从 `schan` 到 `schan + nchan - 1` 的信道;
- 5 GHz 频段:扫描 `wifi_5g_channel_mask` 中标记支持的信道。
* - AP 模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO
- 始终使用配置的国家/地区信息。
* - AP 模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL
- 始终使用配置的国家/地区信息。
* - station/AP 共存模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO
- 与 station 模式中的 `WIFI_COUNTRY_POLICY_AUTO` 相同。
若 station 未连接任何 AP,则 AP 使用配置的国家/地区信息;
若 station 连接了外部 AP,则 AP 使用该 station 获取的国家/地区信息。
* - station/AP 共存模式
- WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL
- 与 station 模式中 `WIFI_COUNTRY_POLICY_MANUAL` 相同,AP 也始终使用配置的国家/地区信息。
主信道
AP 模式下,AP 的信道定义为主信道。station 模式下,station 所连 AP 的信道定义为主信道。station/AP 共存模式下,AP 和 station 的主信道必须相同。如果不同,station 的主信道始终优先。比如,初始时,AP 位于信道 6,但 station 连接信道 9 的 AP。因为 station 的主信道具有优先性,该 AP 需要将信道从 6 切换至 9,确保与 station 主信道相同。切换信道时,AP 模式下的 {IDF_TARGET_NAME} 将使用信道切换公告 (CSA) 通知连接的 station。支持信道切换的 station 将直接通过,无需与 AP 断连再重新连接。
.. _wifi-menuconfig:
.. _wifi-buffer-configure:
Wi-Fi 缓冲区配置 +++++++++++++++++++++++
如果要修改默认的缓冲区数量或类型,最好也了解缓冲区在数据路径中如何分配或释放。下图显示了发送数据方向的过程。
.. blockdiag:: :caption: TX Buffer Allocation :align: center
blockdiag buffer_allocation_tx {
# global attributes
node_height = 60;
node_width = 100;
span_width = 50;
span_height = 20;
default_shape = roundedbox;
# labels of diagram nodes
APPL_TASK [label="Application\n task", fontsize=12];
LwIP_TASK [label="LwIP\n task", fontsize=12];
WIFI_TASK [label="Wi-Fi\n task", fontsize=12];
# labels of description nodes
APPL_DESC [label="1> User data", width=120, height=25, shape=note, color=yellow];
LwIP_DESC [label="2> Pbuf", width=120, height=25, shape=note, color=yellow];
WIFI_DESC [label="3> Dynamic (Static)\n TX Buffer", width=150, height=40, shape=note, color=yellow];
# node connections
APPL_TASK -> LwIP_TASK -> WIFI_TASK
APPL_DESC -> LwIP_DESC -> WIFI_DESC [style=none]
}
描述:
下图展示了如何在接收数据方向分配或释放缓冲区:
.. blockdiag:: :caption: 接收数据缓冲区分配 :align: center
blockdiag buffer_allocation_rx {
# global attributes
node_height = 60;
node_width = 100;
span_width = 40;
span_height = 20;
default_shape = roundedbox;
# labels of diagram nodes
APPL_TASK [label="Application\n task", fontsize=12];
LwIP_TASK [label="LwIP\n task", fontsize=12];
WIFI_TASK [label="Wi-Fi\n task", fontsize=12];
WIFI_INTR [label="Wi-Fi\n interrupt", fontsize=12];
# labels of description nodes
APPL_DESC [label="4> User\n Data Buffer", height=40, shape=note, color=yellow];
LwIP_DESC [label="3> Pbuf", height=40, shape=note, color=yellow];
WIFI_DESC [label="2> Dynamic\n RX Buffer", height=40, shape=note, color=yellow];
INTR_DESC [label="1> Static\n RX Buffer", height=40, shape=note, color=yellow];
# node connections
APPL_TASK <- LwIP_TASK <- WIFI_TASK <- WIFI_INTR
APPL_DESC <- LwIP_DESC <- WIFI_DESC <- INTR_DESC [style=none]
}
描述:
下表是 Wi-Fi 内部缓冲区的配置情况。
.. list-table:: :header-rows: 1 :widths: 10 10 10 10 25
静态接收数据缓冲区(硬件接收数据缓冲区)
静态
10 * 1600 Bytes
是
这是一种 DMA 内存,在函数 :cpp:func:esp_wifi_init() 中初始化,在函数 :cpp:func:esp_wifi_deinit() 中释放。 该缓冲区形成硬件接收列表。当通过空中接收到一个帧时,硬件将该帧写入缓冲区,并向 CPU 发起一个中断。然后,Wi-Fi 驱动程序从缓冲区中读取内容,并将缓冲区返回到列表中。
如果应用程序希望减少 Wi-Fi 静态分配的内存,可以将该值从 10 减少到 6, 从而节省 6400 Bytes 的内存。除非禁用 AMPDU 功能,否则不建议将该值降低到 6 以下。
动态发送数据缓冲区
动态
32
是
这是一种 DMA 内存,位于堆内存中。当上层 (LwIP) 向 Wi-Fi 驱动程序发送数据包时,该缓冲区首先分配一个“动态发送数据缓 冲区”,并复制上层缓冲区。
动态发送数据缓冲区和静态发送数据缓冲区相互排斥。
静态发送数据缓冲区
静态
16 * 1600 Bytes
是
这是一种 DMA 内存,在函数 :cpp:func:esp_wifi_init() 中初始化,在函数 :cpp:func:esp_wifi_deinit() 中释放。 当上层 (LwIP) 向 Wi-Fi 驱动程序发送数据包时,该缓冲区首先 分配一个“静态发送数据缓冲区”,并复制上层缓冲区。
动态发送数据缓冲区和静态发送数据缓冲区相互排斥。
由于发送数据缓冲区必须是 DMA 缓冲区,所以当使能 PSRAM 时,发送数据缓冲区必须是静态的。
.. _wifi-nvs-flash:
Wi-Fi NVS Flash +++++++++++++++++++++
如果使能 Wi-Fi NVS flash,所有通过 Wi-Fi API 设置的 Wi-Fi 配置都会被存储到 flash 中,Wi-Fi 驱动程序在下次开机或重启时将自动加载这些配置。但是,应用程序可视情况禁用 Wi-Fi NVS flash,例如:其配置信息不需要存储在非易失性内存中、其配置信息已安全备份,或仅出于某些调试原因等。
请见 :doc:../wireshark-user-guide。
.. toctree:: :hidden:
../wireshark-user-guide