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模拟器中的ESP32 WiFi

Velxio中的ESP32开发板带有可用的WiFi。模拟的无线电会扫描、关联、通过DHCP获取IP地址，并通过模拟器的NAT网关访问互联网。这是来自供应商SDK的真实WiFi协议栈在模拟无线电上运行，而不是一个桩实现：相同的代码，无需修改，即可在物理芯片上运行。

本页内容涵盖从首次连接到您自己的网络、数据包捕获以及您的真实局域网。

首次连接

Section titled “首次连接”
  1. 打开图库示例 Connect to WiFi (/example/esp32-wifi-connect)，或者将任意ESP32开发板拖放到画布上并粘贴下面的代码。
  2. 按下 Run。会话的首次编译需要更长时间；后续编译会被缓存。
  3. 从画布下方的工具栏打开 Serial 监视器。
  4. 观察连接过程：SDK自身的启动信息，然后是DHCP租约。
#include <WiFi.h>


const char* WIFI_SSID = "Velxio-GUEST";  // 内置，开放网络


void setup() {
  Serial.begin(115200);


  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(WIFI_SSID);


  Serial.print("Connecting");
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(250);
    Serial.print(".");
  }


  Serial.printf("\nConnected. IP: %s\n", WiFi.localIP().toString().c_str());
  Serial.printf("Gateway:      %s\n", WiFi.gatewayIP().toString().c_str());
  Serial.printf("RSSI:         %d dBm\n", WiFi.RSSI());
}


void loop() {}

串行监视器会显示连接过程以及模拟DHCP服务器分配的地址：

串行监视器：正在连接到Espressif，然后显示已连接，IP为10.13.37.42，以及MAC地址和信号强度

有一件事让每个人第一次都感到惊讶：日志显示 Connecting to Espressif，尽管代码中指定的是 Velxio-GUEST。这是SSID重写机制在起作用，下一节将对此进行解释。

该IP在模拟环境中是真实有效的：从此刻起，套接字、HTTP客户端和MQTT库都可以正常工作。有关完整项目，请参阅 MQTT和HTTP。

内置网络

Section titled “内置网络”

当画布上没有接入点部件时，无线电会广播四个演示网络。一个站点只会与其中一个网络关联：

SSID 信道 信号 认证
Velxio-GUEST 6 -20 dBm 开放
PICSimLabWifi 1 -25 dBm WPA2-PSK
Espressif 5 -30 dBm WPA2-PSK
MasseyWifi 10 -40 dBm WPA2-PSK

代码中的SSID无关紧要

Section titled “代码中的SSID无关紧要”

当项目没有接入点部件时，您编写的网络名称不是开发板实际加入的网络。在通往模拟器的过程中，编译器会将每个SSID字面量重写为 Espressif，并将每个密码字面量清空，无论它是变量、数组、#define 还是结构体字段：

const char* ssid = "MyHomeNetwork";   // 编译为 "Espressif"
#define WIFI_PASS "hunter2"           // 编译为 ""

这就是为什么从任何教程复制的代码无需修改即可在此连接，为什么传递错误的密码永远不会失败，以及为什么串行日志会显示一个您没有输入的网络名称。发生这种情况时，一切正常。

有两个值得了解的后果：

  • 添加接入点部件会关闭重写功能。 从那时起，项目定义了自己的无线空间，因此您输入的内容就是实际存在的，并且SSID必须与某个部件匹配。
  • 已经构建好的固件永远不会经过重写。 它会寻找烧录在二进制文件中的SSID，这就是为什么一个本来可以工作的 .bin 文件可能会一直无法关联。要么重新构建它并指定上述四个网络之一，要么使用接入点部件广播它期望的SSID。

MicroPython

Section titled “MicroPython”
import network
import time


WIFI_SSID = "Velxio-GUEST"


sta = network.WLAN(network.STA_IF)
sta.active(True)
sta.connect(WIFI_SSID)


while not sta.isconnected():
    time.sleep(0.25)


print("Connected. ifconfig:", sta.ifconfig())

sta.scan() 返回与Arduino API看到的相同的网络，格式为 (ssid, bssid, channel, rssi, authmode, hidden) 元组。

您自己的网络

Section titled “您自己的网络”

使用Maker计划，您不仅限于演示网络。一个 WiFi Access Point 部件可以使模拟无线电广播您的SSID。

  1. 点击画布工具栏上的 Add Component。
  2. 搜索 WiFi Access Point 并放置它。它不需要接线：它没有引脚，它属于无线空间。
  3. 选择该部件并将 ssid 设置为您想要的网络，例如 HomeNet。
  4. 将代码指向该名称并按下 Run。
WiFi.begin("HomeNet");   // 您接入点部件上的SSID

画布上ESP32开发板旁边的WiFi接入点部件，在信道6上广播HomeNet

一旦项目包含一个接入点部件，内置网络就会静默。 扫描将只看到画布上定义的内容，这使得网络选择代码可测试。

部件属性

Section titled “部件属性”
属性 默认值 功能
ssid MyNetwork 您的代码要连接的网络名称。
password 空 存储并显示在卡片上。在WPA2支持落地之前，网络仍以开放认证广播，因此传递密码的代码无论如何都能连接。
channel 6 WiFi信道，1到13。扫描时会报告。
rssi -50 开发板看到的信号强度（dBm），范围-90到-20。重复扫描会像真实情况一样有几dB的抖动。
internet 开 关闭会使网络隔离：开发板可以关联并获取IP，但没有任何流量可以路由出去。
bssid 空 AP MAC地址。为空表示根据SSID生成一个稳定的地址。

一键尝试：Connect to your own WiFi network (/example/esp32-custom-wifi-ap) 打开时部件已放置好。运行它会扫描，找到您的网络，并加入：

串行监视器：扫描仅列出HomeNet，然后开发板连接并获取IP

同时使用多个网络

Section titled “同时使用多个网络”

为每个网络添加一个部件，以测试选择器或“信号最强优先”策略。每个部件都有自己的信道和信号，因此扫描结果会像真实情况一样排序：

int n = WiFi.scanNetworks();
for (int i = 0; i < n; i++) {
  Serial.printf("%2d: %-16s ch %2d  %d dBm\n",
                i + 1, WiFi.SSID(i).c_str(), WiFi.channel(i), WiFi.RSSI(i));
}

Scan several WiFi networks (/example/esp32-wifi-scan-multi) 附带三个部件：HomeNet 信号为-40 dBm，Office_5G 信号为-62 dBm，CoffeeShop 信号为-78 dBm。

强制门户和配置

Section titled “强制门户和配置”

关闭部件上的 internet 开关，网络将变为隔离状态。开发板可以关联并获取DHCP租约，但没有流量可以离开。这就是配置场景：设备启动，发现无法访问外部网络，并提供自己的配置页面。

Captive portal on an isolated network (/example/esp32-wifi-captive-portal) 使用名为 SetupAP 的AP设置了此场景。

WiFi面板

Section titled “WiFi面板”

当您按下 Run 时，画布工具栏上会出现一个WiFi徽章，并在停止时消失：它属于正在运行的模拟，因此在启动模拟之前没有可打开的内容。当协议栈启动时它为灰色，一旦开发板获得地址，它就变为绿色。

该徽章是一个拆分按钮。图标保持其单击操作：当有IP时，它会通过IoT网关打开开发板的Web服务器。它旁边的插入符会打开 WiFi面板：

WiFi面板显示此项目空中的网络、下载PCAP和本地网关部分

该面板显示：

  • 空中的网络，包含信道和信号。当接入点部件定义了它们时，标题显示 this project；当四个演示网络在空中时，标题显示 built-in：

    WiFi面板列出四个内置网络及其信道和信号强度

  • 开发板的关联状态以及DHCP完成后的IP地址；

  • Download PCAP，本次运行的802.11流量捕获文件；

  • 本地网络网关 部分。在Maker计划中，它包含配对字段；在免费计划中，它解释网关的功能并链接到计划。

捕获流量并在Wireshark中打开

Section titled “捕获流量并在Wireshark中打开”
  1. 按下 Run 并让代码执行其网络操作。
  2. 打开WiFi面板并点击 Download PCAP。
  3. 在Wireshark中打开该文件。

捕获文件包含管理帧、DHCP、DNS和TCP，带有模拟时间戳，因此使用 dhcp 或 dns 作为显示过滤器可以隔离您正在调试的握手过程。该文件在您的浏览器中生成：不会上传任何内容。

连接到您自己的机器

Section titled “连接到您自己的机器”

上述网络可以路由到公共互联网。要连接到运行在您机器上的MQTT代理、Home Assistant或开发服务器，请运行本地网关：请参阅 本地网络网关。然后，代码可以通过 host.velxio.internal 访问您的机器。

现成示例

Section titled “现成示例”
示例 展示内容
Connect to WiFi 连接到内置网络的最小示例
Scan WiFi networks 针对内置网络集使用 scanNetworks()
Connect to your own WiFi network 一个接入点部件，扫描并连接
Scan several WiFi networks 三个具有不同信道和信号的网络
Captive portal on an isolated network internet 关闭，配置流程
NTP clock over your WiFi 通过UDP连接到真实时间服务器
Fetch JSON from a web API 针对真实REST API使用HTTPClient
Reach a service on your own network 通过本地网关使用 host.velxio.internal
MQTT 在公共代理上发布和订阅

故障排除

Section titled “故障排除”
症状 原因 修复
上传的固件从不关联 其SSID是烧录的，因此编译器无法重写它 指定一个内置网络，或添加一个具有该SSID的接入点部件
扫描只返回您的网络 符合预期：一个接入点部件会使内置网络集静默 移除部件以恢复演示网络
关联并获取IP，但没有流量路由出去 部件上的 internet 已关闭 打开它，除非您正在测试强制门户
密码未被拒绝 WPA2模拟尚未实现，网络以开放认证广播 目前符合预期；密码存储在部件上
host.velxio.internal 无法解析 没有配对的本地网关 请参阅 本地网络网关

支持的开发板

Section titled “支持的开发板”

WiFi在模拟的ESP32系列中均可用：经典ESP32开发板、ESP32-S3、ESP32-C3、ESP32-C6和ESP32-C5，以及它们的XIAO、Nano和M5Stack变体。Raspberry Pi Pico W有其自己的 CYW43模拟。对于初始化BLE的代码，也会报告蓝牙广播状态。