关于esp32的省电模式的WiFi连接

　　对于ESP32，其作为一款集成了2.4GHz WiFi和蓝牙双模块的单芯片，所有基于wifi和蓝牙开发是学习esp32的重要一环，今天WiFi原理和网络结构 可以点击链接进行详细的了解，这里就不做详细的叙述了，本文重点讲解省电模式下的WiFi是如何连接上路由器的，重点是相关API接口和编程方法的介绍。本文源码地址在：esp-idf/examples/wifi/power_save里。源码完成了对ESP32的低功耗模式的设置，并通过menuconfig将接入点AP的名称和密码赋值给ESP32，使ESP32作为一个站点STA接入到接入点AP（即路由器）中。

PART1:

定义基本参数

/*set the ssid and password via "make menuconfig"*/
#define DEFAULT_SSID CONFIG_WIFI_SSID
#define DEFAULT_PWD CONFIG_WIFI_PASSWORD

#if CONFIG_POWER_SAVE_MODEM
#define DEFAULT_PS_MODE WIFI_PS_MODEM
#elif CONFIG_POWER_SAVE_NONE
#define DEFAULT_PS_MODE WIFI_PS_NONE
#else
#define DEFAULT_PS_MODE WIFI_PS_NONE
#endif /*CONFIG_POWER_SAVE_MODEM*/

　这里首先将AP端的名称和密码赋值给ESP32，使ESP32可以连接上接入点AP,这里的CONFIG_WIFI_SSID和CONFIG_WIFI_PASSWORD即为路由器端的名称和密码，他们在源码中是看不到的，它们的定义是在Kconfig.projbuild中定义的，我们可以通过make menconfig对其进行赋值。具体操作如下：

选择Example Configuration后

　　　　在WIFI SSID和WIFI Password中分别将路由器的名称和密码赋值给ESP32。

　　（当然，你也可以不通过menucofig而对ESP32直接进行赋值）

　　紧随其后的便是对ESP32工作模式的设置，同样，其也可以通过menuconfig进行设置。

PART2:

进程打印函数

static const char *TAG = "power_save";


static esp_err_t event_handler(void *ctx, system_event_t *event)
{
    switch(event->event_id) {
    case SYSTEM_EVENT_STA_START:
    ESP_LOGI(TAG, "SYSTEM_EVENT_STA_START");
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_connect());
    break;
    case SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP:
    ESP_LOGI(TAG, "SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP");
    ESP_LOGI(TAG, "got ip:%s
",
        ip4addr_ntoa(&event->event_info.got_ip.ip_info.ip));
        break;
    case SYSTEM_EVENT_STA_DISCONNECTED:
    ESP_LOGI(TAG, "SYSTEM_EVENT_STA_DISCONNECTED");
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_connect());
    break;
    default:
        break;
    }
    return ESP_OK;
}

　　 本部分主要是将ESP32的工作信息，打印出来,对返回的任务通知进行switch分析，如果连接上了，就打印sta_start消息，并再次执行esp_err_t esp_wifi_connect（ void ）将ESP32 WiFi站连接到AP，第二次得到返回任务通知SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP，并调用  ip4addr_ntoa(&event->event_info.got_ip.ip_info.ip));将数字IP地址转换为十进制点ASCII表示法。，此时显示连接到的AP的IP和MAC地址。

如果没有连接上AP，同样会一直执行esp_err_t esp_wifi_connect（ void ），直到将ESP32 WiFi站连接到AP为止。

PART3:

WIFI设置和耗电设置

/*init wifi as sta and set power save mode*/
static void wifi_power_save(void)
{
    tcpip_adapter_init();
    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));
    wifi_config_t wifi_config = {
    .sta = {
        .ssid = DEFAULT_SSID,
        .password = DEFAULT_PWD
    },
    };
    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());

    ESP_LOGI(TAG, "esp_wifi_set_ps().");
    esp_wifi_set_ps(DEFAULT_PS_MODE);
}

 　　wifi_power_save首先调用 tcpip_adapter_init();函数对底层库的TCP/IP协议进行调用，然后检测esp_event_loop_init是否初始化完成。

之后便是进行wifi的设置，首先用esp_wifi_init(&cfg)对WIFI的内存空间进行设置，初始化WiFi Alloc资源为WiFi驱动，如WiFi控制结构，RX / TX缓冲区，WiFi NVS结构等，此WiFi也启动WiFi任务。（注意;在调用所有其他WiFi API之前，必须先调用此API）

然后设置ESP32 STA或AP的配置。

 wifi_config_t wifi_config = {
    .sta = {　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
        .ssid = DEFAULT_SSID,　　　　　　　　　　　　　　//设置要连接的AP的接入点名称和密码
        .password = DEFAULT_PWD
    },
    };

(注意

1.只有当指定的接口被启用时，才能调用这个API，否则API会失败

2.对于站配置，bssid_set需要为0; 只有当用户需要检查AP的MAC地址时，才需要1。

3. ESP32仅限一个通道，因此在软AP +站模式下，软AP将自动调整其通道与ESP32站的通道相同。)

 通过esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA)将WiFi操作模式设置为站，软AP或站+软AP，默认模式为软AP模式。

esp_wifi_set_config设置ESP32 STA或AP的配置。

最后通过esp_wifi_start()根据当前配置启动WiFi,

并通过 esp_wifi_set_ps(DEFAULT_PS_MODE);设置当前节电类型。

PART4:

APP_main函数

void app_main()
{
    // Initialize NVS
    esp_err_t ret = nvs_flash_init();
    if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES) {
        ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
        ret = nvs_flash_init();
    }
    ESP_ERROR_CHECK( ret );

    wifi_power_save();
}

 app_main函数主要是对NVS完成基本的初始化操作（关于NVS，可以在ESP32汇总中进行详细了解），保证数据的缓存空间，然后调用 wifi_power_save();函数完成WIFI设置。

PART5:

实验现象

　　　程序烧写完成后，打开minicom，可以看到如下的打印信息

打开windows的cmd（这里笔记本和ESP32接入的是同一个AP），对AP分配的ESP32的IP进行ping操作，观察能否PING通。操作结果如下：

至此，基于省电模式的WIFI链接就设计完成了。

PART6:编程详情

　　　

　　　一旦ESP32已经设置了站点配置细节，其中包括SSID和password，我们准备好连接到目标访问点后。 功能 esp_wifi_connect() 将形成的连接。你连接了后ESP32中的任何内容都不会阻塞，同样也不会影响到这个功能。

　　　　在一段时间以后，当其实际的连接起来后，我们会看到两个回调事件发生， 首先是 SYSTEM_EVENT_STA_CONNECTED 表明我们有连接到接入点。 第二个事件是 SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP 其表示我们已经被DHCP服务器分配了一个IP地址。只有这样我们才能真正参与通讯。如果我们正在使用静态IP地址，那么我们只会看到连接的事件。

　　　我们从接入点断开连接时，我们将看到一个SYSTEM_EVENT_STA_DISCONNECTED 事件。从先前连接的 断开接入点我们调用esp_wifi_disconnect()完成，

 　　　关于与接入点连接的进一步考虑是自动连接的想法。 有一个布尔标志存储在闪存中指示ESP32是否应尝试自动连接到最后一个使用的接入点。 如果设置为true，那么之后在设备启动后，你无需调用任何API函数，它将尝试连接到最后使用的接入点。  这是一个

方便选项，但是我更喜欢关闭。 通常我想在我的设备中进行控制来确定是否自动连接，是否自动连接，我们可以通过调用esp_wifi_set_auto_connect()。

　　　　另外，当我们连接到接入点时，我们的设备正在成为一个station。 连接到接入点AP不是自动的，意味着我们现在有一个IP地址。 我们坚持必须从DHCP服务器请求已建立的IP地址。 这可能需要几秒。在某些情况下，我们可以让设备请求特定的IP。 这可以更快的连接时间。 如果我们指定数据，我们也需要提供DNS信息，如果我们需要连接到DNS服务器的名字解析度。

这是分配给我们一个特定IP地址的逻辑片段：
#include <lwip / sockets.h>
 
//我们希望我们的设备拥有的IP地址。
#define DEVICE_IP“192.168.1.99”
 
//我们希望发送数据包的网关地址
//这通常是我们的接入点。
的#define DEVICE_GW “192.168.1 1”
 
//网络掩码规范。
#define DEVICE_NETMASK“255.255.255.0”
 
//我们希望连接的接入点的身份。
#define AP_TARGET_SSID“RASPI3”
 
//我们需要提供给接入点进行授权的密码。
#define AP_TARGET_PASSWORD“password”

 
 
esp_err_t wifiEventHandler（void * ctx，system_event_t * event）
{
返回ESP_OK;
}
 
 
//代码片段在这里...
nvs_flash_init（）;
tcpip_adapter_init（）;
 
tcpip_adap ter_dhcpc_stop（TCPIP_ADAPTER_IF_STA）;
tcpip_adapter_ip_info_t ipInfo;
 
inet_pton（AF_INET，DEVICE_IP，＆ipInfo.ip）;
inet_pton（AF_INET，DEVICE_GW，＆ipInfo.gw）;
inet_pton（AF_INET，DEVICE_NETMASK，＆ipInfo.netmask）;
tcpip_ada pter_set_ip_info（TCPIP_ADAPTER_IF_STA，＆ipInfo）;
 
ESP_ERROR_CHECK（esp_event_loop_init（wifiEventHandler，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_ST ORAGE_RAM））;
ESP_ERROR_CHECK（esp_wifi_set_mode（WIFI_MODE_STA））;
wifi_config_t sta_config = {
.sta = {
.ssid = AP_TARGET_SSID，
.password = AP_TARGET_PASSWORD，
.bssid_set = 0
}
};
ESP_ERROR_CHECK（esp_wifi_set_config（WI FI_IF_STA，＆sta_config））;
ESP_ERROR_CHECK（esp_wifi_start（））;
ESP_ERROR_CHECK（esp_wifi_connect（））;

作为接入点AP

　　　　到目前为止，我们只将ESP32作为了接入接入点的WiFi站

　　　　但它也具有作为一个接入点使其他WiFi设备（站)连接的能力 。为了成为一个接入点，我们需要定义允许其他的SSID设备来区分我们的网络。 这个SSID可以被标记为为hidden， 如果我们不希望它在扫描中找到。 另外我们还要提供认证方式当台站希望与我们联系时，将使用该功能。 这是用来允许

的，实际的将ES32实例作为接入点AP请看下一篇文章

ESP32作为接入点AP

　　　　　　　　

相关知识：wifi相关的API接口