第4章 WiFi基础

第4章 WiFi基础：Station模式、AP模式、WiFi扫描与连接流程

说到WiFi，很多刚入行的朋友容易把概念搞混。其实WiFi的工作模式没那么玄乎，说白了就两种：一种是去连别人，一种是让别人来连你。嗯，这就是我们今天要聊的Station模式和AP模式。

4.1 Station模式——咱们的设备去连路由器

Station模式，也叫STA模式。这是最常用的模式。我们的扫地机器人连上家里的路由器，用的就是STA模式。

我刚开始做WiFi项目时，总觉得STA模式就是配个SSID和密码就完事了。后来踩了不少坑才发现，事情没那么简单。

核心要点：STA模式下，设备作为客户端，主动连接一个已有的WiFi热点（AP）。连接成功后，设备会获得一个IP地址，然后就能上网了。

在ESP32上，初始化STA模式的代码大概长这样：

#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"

void wifi_init_sta(void)
{
    // 初始化网络接口
    esp_netif_init();
    esp_event_loop_create_default();
    esp_netif_create_default_wifi_sta();

    // 初始化WiFi
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    esp_wifi_init(&cfg);

    // 配置STA模式
    wifi_config_t wifi_config = {
        .sta = {
            .ssid = "MyHomeWiFi",
            .password = "password123"
        },
    };
    esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA);
    esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &wifi_config);
    esp_wifi_start();
}

你看，代码本身不复杂。但实际项目中，我遇到过一个问题：WiFi连接成功后，设备突然断连了。排查了半天，发现是路由器开启了MAC地址过滤，而我的设备MAC地址没在白名单里。嗯，这种坑防不胜防。

4.2 AP模式——让设备变成一个小热点

AP模式，就是让我们的设备自己变成一个热点。其他设备（比如手机）可以连上来。

你想想看，扫地机器人第一次配网时，手机怎么知道该连哪个WiFi？其实就是机器人先开启AP模式，手机连上这个热点，然后通过手机把家里的WiFi信息告诉机器人。这就是所谓的智能配网。

我的经验：AP模式下，热点名称（SSID）最好带上设备标识，比如"RoboCleaner_XXXX"。这样用户在手机上一眼就能认出自己的设备。我曾经见过一个产品，所有设备的热点名都一样，结果用户配网时连错了邻居家的设备……

AP模式的代码示例：

void wifi_init_ap(void)
{
    esp_netif_init();
    esp_event_loop_create_default();
    esp_netif_create_default_wifi_ap();

    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    esp_wifi_init(&cfg);

    wifi_config_t wifi_config = {
        .ap = {
            .ssid = "RoboCleaner_AP",
            .ssid_len = strlen("RoboCleaner_AP"),
            .password = "12345678",
            .max_connection = 4,
            .authmode = WIFI_AUTH_WPA_WPA2_PSK
        },
    };
    esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_AP);
    esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &wifi_config);
    esp_wifi_start();
}

这里有个细节：AP模式下，密码长度不能少于8位。这是WiFi协议规定的。我见过有人设了个6位密码，结果死活连不上，还以为是代码写错了。

4.3 WiFi扫描——先看看周围有哪些热点

WiFi扫描，就是让设备去"听"一下周围有哪些WiFi信号。这个功能在配网时特别有用——手机把扫描到的热点列表发给用户，用户从中选择自家的WiFi。

扫描分为两种：

扫描类型	说明	耗时
主动扫描	设备主动发送探测请求帧，AP收到后会回复	较快，约1-3秒
被动扫描	设备监听AP定期发送的信标帧	较慢，约3-10秒

实际项目中，我一般用主动扫描。速度快，用户体验好。但要注意：主动扫描会发送广播帧，有些路由器会把它当成攻击行为。我之前就遇到过，某品牌路由器直接把我的设备拉黑了……

扫描的代码实现：

void wifi_scan(void)
{
    uint16_t ap_count = 0;
    wifi_ap_record_t ap_info[20];

    esp_wifi_scan_start(NULL, true);  // true表示阻塞等待扫描完成
    esp_wifi_scan_get_ap_records(&ap_count, ap_info);

    for (int i = 0; i < ap_count; i++) {
        printf("SSID: %s, RSSI: %d, Channel: %d\n",
               ap_info[i].ssid,
               ap_info[i].rssi,
               ap_info[i].primary);
    }
}

注意：扫描时设备会短暂断开当前WiFi连接。如果你的设备正在传输数据，最好先暂停传输，等扫描完成后再恢复。我曾经因为这个原因，导致扫地机器人一边扫地图一边断网，结果地图数据丢了半张……

4.4 连接流程——从扫描到连上的完整步骤

好了，我们把前面几个知识点串起来。一个完整的WiFi连接流程是这样的：

初始化WiFi：设置模式（STA/AP/混合模式）
扫描热点：获取周围AP列表
选择目标：根据SSID匹配要连接的热点
配置认证：填入SSID和密码
发起连接：调用连接API
等待事件：监听连接成功或失败的回调
获取IP：连接成功后，通过DHCP获取IP地址

在ESP32上，连接事件的处理是这样的：

static void event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,
                          int32_t event_id, void* event_data)
{
    if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_START) {
        esp_wifi_connect();  // 开始连接
    }
    else if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_CONNECTED) {
        printf("WiFi连接成功！\n");
    }
    else if (event_base == IP_EVENT && event_id == IP_EVENT_STA_GOT_IP) {
        ip_event_got_ip_t* event = (ip_event_got_ip_t*) event_data;
        printf("获取到IP: " IPSTR "\n", IP2STR(&event->ip_info.ip));
    }
    else if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED) {
        printf("WiFi断开了，尝试重连...\n");
        esp_wifi_connect();  // 自动重连
    }
}

这里有个关键点：连接失败后一定要做重连处理。WiFi信号不稳定是常态，扫地机器人可能在墙角、床底等信号差的地方工作。我习惯在断连事件里加一个重试计数器，连续失败5次就放弃，避免无限重试浪费电量。

避坑指南：我曾经遇到过一个问题——设备连上WiFi后，IP地址获取失败。查了半天，发现是DHCP服务器响应太慢，而我的代码在连接成功后立即开始发送数据，结果数据包全丢了。解决方案是：等GOT_IP事件触发后再开始通信。

4.5 混合模式——既要连网又要被连

有些场景下，设备需要同时工作在STA和AP模式。比如扫地机器人正常工作时连家里的WiFi（STA模式），同时开启一个AP模式用于调试或紧急配网。

这种模式叫混合模式（WIFI_MODE_APSTA）。代码上就是把前面两个配置合在一起：

esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_APSTA);

// 分别配置AP和STA
wifi_config_t ap_config = { /* ... */ };
wifi_config_t sta_config = { /* ... */ };

esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &ap_config);
esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &sta_config);
esp_wifi_start();

注意：混合模式下，AP和STA通常使用同一个WiFi射频。这意味着它们共享天线和信道。如果STA连接的信道是6，AP也只能用信道6。我见过有人强行把AP设成信道11，结果STA连不上网了……

好了，这一章的内容就这些。WiFi基础其实不难，但细节很多。下一章我们会聊WiFi配网方式，到时候会用到今天讲的这些知识。记住一句话：WiFi连接的本质，就是让两个设备在同一个信道上，用同一个协议说话。

📚 课程目录