前言
（1）如果有嵌入式企业需要招聘湖南区域日常实习生，任何区域的暑假Linux驱动/单片机/RTOS的实习岗位，可C站直接私聊，或者邮件：zhangyixu02@gmail.com，此消息至2025年1月1日前均有效
（2）学习本文之前，建议先学习：ESP32S3网络编程学习笔记（0）—— 计算机网络基础科普
实操
工程目录和CMakeList修改
（1）在
main文件夹中创建APP文件夹，并且在APP文件夹中创建wifi.c和wifi.h两个文件。
（2）在
main/CMakeLists.txt中修改为如下代码。
idf_component_register(SRC_DIRS "." "./app"
INCLUDE_DIRS "." "./app")
WIFI程序配置
wifi.c
（1）在
wifi.c中补充如下代码。
/**
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* @file led.c
* @brief 正点原子ESP32S3开发板的WIFI扫描实验
* @author zhangyixu
* @version 1.0.0
* @date 2024-04-06
* @Copyright (c) 仅供学习，如需商用，请邮件zhangyixu02@gmail.com
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* @attention
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* 个人博客：www.zyxbeyourself.blog.csdn.net
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* @par Change Logs:
*
* Date Author Notes
* 2024-04-06 zhangyixu 初始版本
*/
#include "esp_log.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "wifi.h"
/* 存储12个WIFI名称 */
#define DEFAULT_SCAN_LIST_SIZE 10
static const char *TAG = "WIFI";
void wifi_init(void)
{
/*-------------- 1、Wi-Fi/LwIP 初始化阶段 --------------*/
/* 1.1、网卡初始化,LWIP内核初始化 */
ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
/* 1.2、创建新的事件循环 */
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());
/* 1.3、用户初始化STA模式 */
esp_netif_t *sta_netif = esp_netif_create_default_wifi_sta();
assert(sta_netif);
/* wifi配置初始化 */
wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));
/*-------------- 2、Wi-Fi/LwIP 配置阶段 --------------*/
/* 设置WIFI为STA模式 */
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA));
/*-------------- 3、Wi-Fi/LwIP 启动阶段 --------------*/
/* 启动WIFI */
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
}
void wifi_scan(void)
{
uint16_t number = DEFAULT_SCAN_LIST_SIZE;
uint16_t ap_count = 0;
wifi_ap_record_t ap_info[DEFAULT_SCAN_LIST_SIZE] = {0};
/* 开始扫描附件的WIFI */
esp_wifi_scan_start(NULL, true);
/* 获取上次扫描中找到的AP数量 */
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_scan_get_ap_num(&ap_count));
ESP_LOGI(TAG, "Total APs scanned = %u", ap_count);
/* 获取上次扫描中找到的AP列表 */
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_scan_get_ap_records(&number, ap_info));
/* 下面是打印附件的WIFI信息 */
for (int i = 0; (i < number) && (i < ap_count); i++)
{
ESP_LOGI(TAG, "NUM \t\t%d", i);
ESP_LOGI(TAG, "SSID \t\t%s", ap_info[i].ssid);
ESP_LOGI(TAG, "RSSI \t\t%d", ap_info[i].rssi);
ESP_LOGI(TAG, "MAC \t\t%02X-%02X-%02X-%02X-%02X-%02X\n", ap_info[i].bssid[0], ap_info[i].bssid[1], ap_info[i].bssid[2], ap_info[i].bssid[3], ap_info[i].bssid[4], ap_info[i].bssid[5]);
}
}
wifi.h
（1）在
wifi.h中补充如下代码。
/**
****************************************************************************************************
* @file led.h
* @brief 正点原子ESP32S3开发板的WIFI扫描实验
* @author zhangyixu
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* Date Author Notes
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*/
#ifndef __WIFI_H__
#define __WIFI_H__
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif /* __cplusplus */
/*============================ INCLUDES ======================================*/
/*============================ MACROS ========================================*/
/*============================ TYPES =========================================*/
/*============================ GLOBAL VARIABLES ==============================*/
/*============================ PROTOTYPES ====================================*/
/**
* @brief 将Wi-Fi初始化为sta并设置扫描方法
*
* @param 无
*
* @return 无
*/
void wifi_init(void);
/**
* @brief 进行WIFI扫描
*
* @param 无
*
* @return 无
*/
void wifi_scan(void);
#ifdef __cplusplus
}
#endif /* __cplusplus */
#endif /* __WIFI_H__ */
main.c
（1）在
main.c中补充如下代码。
/**
****************************************************************************************************
* @file led.c
* @brief 正点原子ESP32S3开发板的WIFI扫描实验
* @author zhangyixu
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* 2024-04-06 zhangyixu 初始版本
*/
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "led.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "wifi.h"
void app_main(void)
{
esp_err_t ret;
ret = nvs_flash_init(); /* 初始化NVS */
if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
{
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
ret = nvs_flash_init();
}
led_init(); /* 初始化LED */
wifi_init();
wifi_scan();
while(1)
{
led_toggle();
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); /* 延时1s */
}
}
运行结果
（1）烧录运行之后，能够一共扫描到多少个
Wi-Fi，并且显示扫描到的前10个Wi-Fi名字，信号强度，MAC地址。
解析
为什么需要初始化NVS
（1）在
esp_wifi_init()函数中，将会要使用到NVS相关内容，如果不先将NVS初始化，将无法成功读取到对应的内容，因此会导致初始化失败。
（2）如果我们不想使用NVS，可以打开menuconfig，按照下图关闭下图这个选项。
Wi-Fi配置初始化流程介绍
（1）在前面的计算机网络科普一文中我解释了
AP和STA的区别，因为本次实验是Wi-Fi扫描实验，因此我们需要将ESP32S3配置为STA模式。现在我们看看乐鑫科技官方给出来的STA模式配置流程。
（2）下图为截取部分，我们只需要看红框里面的内容即可。这个时候有人会问了，为什么只要看前三步呢？原因很简单，因为我们这里只会进行WIFI扫描，并不会进行连接操作，因此只需要看前三步骤。
1.初始化阶段
（1）上图，先看1.1步，我们知道需要初始化
LwIP。LwIP是一个开源的TCP/IP协议栈，专门设计用于嵌入式系统。我们直接调用esp_netif_init()函数就可以将网卡和LwIP内核进行初始化。
/* 1.1、网卡初始化,LWIP内核初始化 */
ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
（2）创建事件循环有两个函数
esp_event_loop_create_default()和esp_event_loop_create()函数。esp_event_loop_create_default()其实就是对esp_event_loop_create()进行了一层封装，没有特殊需求，一般调用esp_event_loop_create_default()。
这个函数的调用是必要的，因为WIFI扫描实验需要在扫描过程中处理一些事件，例如扫描开始事件，扫描完成事件。如果没有创建事件循环，这些事件将无法被正确处理，导致Wi-Fi扫描实验无法正常进行。
/* 1.2、创建新的事件循环 */
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());
（3.1）前面说了，
Wi-Fi扫描实验需要在扫描过程中处理一些事件。而这些事件由esp_netif_create_default_wifi_sta()函数创建。这个事件能够初始化Wi-Fi为STA模式，官方的解释是创建有TCP/IP堆栈的默认网络接口实例绑定station。
/* 1.3、创建有 TCP/IP 堆栈的默认网络接口实例绑定 station */
esp_netif_t *sta_netif = esp_netif_create_default_wifi_sta();
assert(sta_netif);
（3.2）这一步和上一步同属于1.3步骤，这里是 创建
Wi-Fi驱动程序任务，并初始化Wi-Fi驱动程序。
/* 1.3、创建 Wi-Fi 驱动程序任务，并初始化 Wi-Fi 驱动程序 */
wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));
（4）这个时候肯定就有同学有疑问了，怎么没有1.4创建应用程序任务呢？原因很简单，我们这里只是进行
Wi-Fi扫描，并不会进行连接，因此这一步进行省略。
1.2配置阶段
（1）这句话就是将
Wi-Fi配置为STA模式。如果不是在中国，可能还需要调用esp_wifi_set_xxx ()进行更多的配置，例如：协议模式、国家代码、带宽等。
/* 2、设置 Wi-Fi为STA模式 */
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA));
1.3启动阶段
（1）因为我们不需要连接
Wi-Fi，因此无需关心WIFI_EVENT_STA_CONNECTED事件。只需要调用如下代码即可。
/* 3.1、启动 Wi-Fi 驱动程序 */
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
关键API介绍
esp_wifi_scan_start()
（1）这个函数表示开始扫描附近的Wi-Fi设备，我们先讲解一下
esp_wifi_scan_start()第一个参数的作用。
<1>如果ssid不为NULL,则只扫描SSID与该值相同的AP。否则扫描所有SSID的AP。
注：ssid就是Wi-Fi的名字。AP表示热点或者说是Wi-Fi。
<2>如果bssid不为NULL,则只扫描MAC地址与该值相同的AP。
注：不了解MAC地址是什么意思的，请看上一篇计算机网络科普。
<3>如果channel为0，则进行全信道扫描。否则只扫描指定的信道。
<4>show_hidden如果为true则扫描时会包括隐藏SSID的AP。否则会忽略隐藏SSID的AP。
<5>scan_type如果为WIFI_SCAN_TYPE_ACTIVE，则进行主动扫描。如果是WIFI_SCAN_TYPE_PASSIVE，则进行被动扫描。如下为主动扫描和被动扫描的区别。通常情况下，移动设备会优先使用主动扫描，而固定设备则更倾向于使用被动扫描。
- 主动扫描：客户端主动发送
Probe Request帧,询问周围是否有AP。AP收到Probe Request后,会立即回复Probe Response帧,告知自己的信息。主动扫描速度更快,但会增加网络流量和功耗。- 被动扫描：客户端被动地监听
AP周期性发送的Beacon帧。AP会定期广播Beacon帧,包含自身的SSID、安全性等信息。被动扫描速度较慢,但不会增加网络流量和功耗。- 区别：主动扫描可以发现隐藏
SSID的AP,被动扫描无法发现。主动扫描可以更快地发现AP,但会增加功耗。被动扫描不会主动打扰AP,但可能会漏掉某些AP。<6>
scan_time用于控制每个信道的扫描时间。对于被动描，scan_time.passive字段指定每个信道的扫描时间。对于主动扫描,每个信道的扫描时间由scan_time.active.min和scan_time.active.max决定。
<7>home_chan_dwell_time用于控制在主信道上停留的时间。当进行快速扫描时,会优先在主信道上停留较长时间,以提高扫描效率。
（2）第二个参数就比较容易理解，如果是true那么需要等待Wi-Fi扫描完成之后才会进行esp_wifi_scan_start()下面的函数。如果是false，那么无需等待Wi-Fi扫描完成就会马上执行下面的任务。
（3）如果没有特殊需求，esp_wifi_scan_start()函数第一个参数一般填写NULL默认为主动扫描，扫描所有通道，扫描所有Wi-Fi，忽略隐藏Wi-Fi，主动扫描时间为0~120ms，主信道上停留的时间为360ms。
/**
* @brief 扫描所有可用的 AP
*
* @param config 扫描的配置设置，如果设置为 NULL 将使用默认设置，默认值为 show_hidden:false、scan_type:active、scan_time.active.min:0、scan_time.active.max:120 毫秒、scan_time.passive ：360 毫秒
* -block 如果true，此API将阻止调用者直到扫描完成，否则将立即返回
*
* @return ESP_OK 配置成功
* - ESP_ERR_WIFI_NOT_INIT WiFi未由esp_wifi_init初始化
* - ESP_ERR_WIFI_NOT_STARTED esp_wifi_start未启动WiFi
* - ESP_ERR_WIFI_TIMEOUT 阻塞扫描超时
* - ESP_ERR_WIFI_STATE 调用esp_wifi_scan_start时wifi仍在连接
*/
esp_err_t esp_wifi_scan_start(const wifi_scan_config_t *config, bool block);
/** @brief 每个通道的活动扫描时间范围 */
typedef struct {
uint32_t min; /**< 每个通道的最小活动扫描时间，单位:毫秒 */
uint32_t max; /**< 每个通道的最大活动扫描时间，单位:毫秒，超过1500ms可能导致工作站与AP断开连接，不建议使用。 */
} wifi_active_scan_time_t;
/** @brief 每个通道的主动和被动扫描时间的总和 */
typedef struct {
wifi_active_scan_time_t active; /**< 每个通道的主动扫描时间，单位:毫秒 */
uint32_t passive; /**< 每通道被动扫描时间，单位:毫秒，超过1500ms可能导致工作站与AP断开连接，不建议使用 */
} wifi_scan_time_t;
/** @brief SSID扫描参数 */
typedef struct {
uint8_t *ssid; /**< SSID of AP */
uint8_t *bssid; /**< MAC address of AP */
uint8_t channel; /**< 通道，扫描特定的通道 */
bool show_hidden; /**< 使能扫描SSID隐藏的AP */
wifi_scan_type_t scan_type; /**< 扫描类型，主动或被动 */
wifi_scan_time_t scan_time; /**< 每通道扫描时间 */
uint8_t home_chan_dwell_time;/**< 在扫描连续通道之间花费的时间*/
} wifi_scan_config_t;
esp_wifi_scan_get_ap_num()
（1）当我们使用
esp_wifi_scan_start()函数扫描完Wi-Fi之后，我们可以利用这个函数获取道扫描道的Wi-Fi数量。
/**
* @brief 获取上次扫描中找到的Wi-Fi数量
*
* @param number 存储上次扫描中找到的Wi-Fi数量
*
* @return ESP_OK 获取成功
* - ESP_ERR_WIFI_NOT_INIT Wi-Fi未由esp_wifi_init初始化
* - ESP_ERR_WIFI_NOT_STARTED esp_wifi_start未启动Wi-Fi
* - ESP_ERR_INVALID_ARG 无效参数
*/
esp_err_t esp_wifi_scan_get_ap_num(uint16_t *number);
esp_wifi_scan_get_ap_records()
（1）当我们调用
esp_wifi_scan_start()函数
/**
* @brief 获取上次扫描中找到的Wi-Fi列表
*
* @param number 设置ap_records可以容纳的最大Wi-Fi数量，如果number为10，但是扫描到的Wi-Fi只有4个，此时number会变成4。
* - ap_records 保存找到的Wi-Fi
*
* @return ESP_OK 获取成功
* - ESP_ERR_WIFI_NOT_INIT Wi-Fi未由esp_wifi_init初始化
* - ESP_ERR_WIFI_NOT_STARTED esp_wifi_start未启动Wi-Fi
* - ESP_ERR_INVALID_ARG 无效参数
* - ESP_ERR_NO_MEM 内存不足
*/
esp_err_t esp_wifi_scan_get_ap_records(uint16_t *number, wifi_ap_record_t *ap_records);
Wi-Fi扫描流程介绍
（1）进行
Wi-Fi扫描实验的前提是将ESP32设置为了STA模式，并且成功启动了Wi-Fi，否则无法进行Wi-Fi扫描实验。
（2）我们初始化完ESP32的Wi-Fi之后，就能够直接调用esp_wifi_scan_get_ap_num()函数进行扫描Wi-Fi了，需要注意的是，esp_wifi_scan_get_ap_num()的第二个参数需要配置为true，我们需要扫描完Wi-Fi之后再进行下一步操作。
（3）扫描到的Wi-Fi信息存储在wifi_ap_record_t结构体类型的数组里面，这个对于新手而言只需要关心三个参数：
- ssid：
Wi-Fi名字- rssi：一般来说，它是一个负数。
RSSI值越大，表示信号强度越强，接近0的RSSI值表示非常好的信号强度，而接近于-100的RSSI值表示非常弱的信号强度。在某些情况下，如果使用的是其他类型的无线技术或者有特殊配置，RSSI值可能会是正数。但对于大多数情况下，尤其是WiFi和蓝牙等常见的无线通信，RSSI值通常是负数。- bssid：
Wi-Fi的MAC地址
参考
（1）乐鑫官方文档：ESP32-S3 Wi-Fi station 一般情况
（2）B站：WIFI扫描 - 乐鑫 ESP32 物联网开发框架 ESP-IDF 开发入门 - 孤独的二进制出品
（3）飞书：【立创·实战派ESP32-C3】开发板文档教程
![Bigtable [OSDI‘06] 论文阅读笔记](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/644ba4d07de14c358ceaea509f2409f3.png#pic_center)
