ESP32 使用ESP-IDF 建立WiFi热点（AP模式）并使用TCP客户端通信源码分享
- 一、源码分享
- 二、ESP-IDF详解
-
- [1、ESP32 概述](#1、ESP32 概述)
- [2、 ESP-IDF 详解](#2、 ESP-IDF 详解)
-
- [2.1 、ESP-IDF 的核心组件与架构](#2.1 、ESP-IDF 的核心组件与架构)
- [2.2 、ESP-IDF 开发环境与工具链](#2.2 、ESP-IDF 开发环境与工具链)
- [2.3 、ESP-IDF 开发流程简述](#2.3 、ESP-IDF 开发流程简述)
- [2.4、 示例代码结构 (最简单的 Hello World)](#2.4、 示例代码结构 (最简单的 Hello World))
- [2.5、 优势与特点](#2.5、 优势与特点)
- [2.6 、适用场景](#2.6 、适用场景)
- 3、总结
一、源码分享
1、效果展示
2、开发环境搭建
参考我这篇博文：VS Code 在线安装ESP-IDF，ESP32开发环境搭建详细教程
3、源码分享
c
#include <string.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_mac.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "esp_log.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "lwip/err.h"
#include "lwip/sys.h"
#include "lwip/err.h"
#include "lwip/sys.h"
#include "lwip/err.h"
#include "lwip/sockets.h"
#include "lwip/sys.h"
#include "lwip/netdb.h"
#define EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID "ESP32-SoftAP"
#define EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS "12345678"
#define EXAMPLE_ESP_WIFI_CHANNEL 1
#define EXAMPLE_MAX_STA_CONN 4
#define SERVER_IP "192.168.4.2"
#define SERVER_PORT 6000
#if CONFIG_ESP_GTK_REKEYING_ENABLE
#define EXAMPLE_GTK_REKEY_INTERVAL CONFIG_ESP_GTK_REKEY_INTERVAL
#else
#define EXAMPLE_GTK_REKEY_INTERVAL 0
#endif
static const char *TAG = "wifi softAP";
static void wifi_event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,
int32_t event_id, void* event_data)
{
if (event_id == WIFI_EVENT_AP_STACONNECTED) {
wifi_event_ap_staconnected_t* event = (wifi_event_ap_staconnected_t*) event_data;
ESP_LOGI(TAG, "station "MACSTR" join, AID=%d",
MAC2STR(event->mac), event->aid);
} else if (event_id == WIFI_EVENT_AP_STADISCONNECTED) {
wifi_event_ap_stadisconnected_t* event = (wifi_event_ap_stadisconnected_t*) event_data;
ESP_LOGI(TAG, "station "MACSTR" leave, AID=%d, reason=%d",
MAC2STR(event->mac), event->aid, event->reason);
}
}
void wifi_init_softap(void)
{
ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());
esp_netif_create_default_wifi_ap();
wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_instance_register(WIFI_EVENT,
ESP_EVENT_ANY_ID,
&wifi_event_handler,
NULL,
NULL));
wifi_config_t wifi_config = {
.ap = {
.ssid = EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID,
.ssid_len = strlen(EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID),
.channel = EXAMPLE_ESP_WIFI_CHANNEL,
.password = EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS,
.max_connection = EXAMPLE_MAX_STA_CONN,
#ifdef CONFIG_ESP_WIFI_SOFTAP_SAE_SUPPORT
.authmode = WIFI_AUTH_WPA3_PSK,
.sae_pwe_h2e = WPA3_SAE_PWE_BOTH,
#else /* CONFIG_ESP_WIFI_SOFTAP_SAE_SUPPORT */
.authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK,
#endif
.pmf_cfg = {
.required = true,
},
#ifdef CONFIG_ESP_WIFI_BSS_MAX_IDLE_SUPPORT
.bss_max_idle_cfg = {
.period = WIFI_AP_DEFAULT_MAX_IDLE_PERIOD,
.protected_keep_alive = 1,
},
#endif
.gtk_rekey_interval = EXAMPLE_GTK_REKEY_INTERVAL,
},
};
if (strlen(EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS) == 0) {
wifi_config.ap.authmode = WIFI_AUTH_OPEN;
}
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_AP));
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &wifi_config));
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
ESP_LOGI(TAG, "wifi_init_softap finished. SSID:%s password:%s channel:%d",
EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID, EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS, EXAMPLE_ESP_WIFI_CHANNEL);
}
void tcp_client_task()
{
char rx_buffer[128];
char host_ip[] = SERVER_IP;
int addr_family = 0;
int ip_protocol = 0;
while (1) {
struct sockaddr_in dest_addr;
dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(host_ip);
dest_addr.sin_family = AF_INET;
dest_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
addr_family = AF_INET;
ip_protocol = IPPROTO_IP;
int sock = socket(addr_family, SOCK_STREAM, ip_protocol);
if (sock < 0) {
ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
break;
}
ESP_LOGI(TAG, "Socket created, connecting to %s:%d", host_ip, SERVER_PORT);
int err = connect(sock, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
if (err != 0)
{
ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to connect: errno %d", errno);
break;
}
else
{
ESP_LOGI(TAG, "Successfully connected");
while (1)
{
// 接收来自服务器的消息
memset(rx_buffer,0x00,sizeof(rx_buffer));
int len = recv(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) , 0);
if (len > 0)
{
ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes from server: %s", len, rx_buffer);
// 发送消息到服务器
int err = send(sock, rx_buffer, len, 0);
if (err < 0) {
ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during sending: errno %d", errno);
break;
}
} else {
ESP_LOGE(TAG, "recv failed: errno %d", errno);
break;
}
}
if (sock != -1) {
ESP_LOGE(TAG, "Shutting down socket and restarting...");
shutdown(sock, 0);
close(sock);
}
}
}
}
void app_main(void)
{
//Initialize NVS
esp_err_t ret = nvs_flash_init();
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();
}
ESP_ERROR_CHECK(ret);
ESP_LOGI(TAG, "ESP_WIFI_MODE_AP");
wifi_init_softap();
while(1)
{
tcp_client_task();
vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
}
}二、ESP-IDF详解
1、ESP32 概述
ESP32 是由乐鑫科技（Espressif Systems）推出的一款高性能、低功耗、高集成度的 Wi-Fi & 蓝牙双模系统级芯片（SoC）。它广泛应用于物联网（IoT）、智能家居、工业控制等领域。其关键特性包括：
- 双核处理器（通常为 Xtensa LX6，某些型号为 RISC-V）
- 集成 Wi-Fi (802.11 b/g/n) 和蓝牙 (包括经典蓝牙和低功耗蓝牙 BLE)
- 丰富的外设接口： S P I SPI SPI, I 2 C I2C I2C, I 2 S I2S I2S, U A R T UART UART, A D C ADC ADC, D A C DAC DAC, P W M PWM PWM, 触摸传感器等
- 充足的内存（RAM 和 Flash 选项多样）
- 强大的安全特性（如加密加速器）
- 超低功耗设计，支持多种休眠模式
2、 ESP-IDF 详解
ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) 是乐鑫官方为 ESP32、ESP32-S 系列、ESP32-C 系列等芯片提供的开发框架和 SDK（软件开发工具包）。它是开发基于 ESP32 芯片应用程序的首选和官方推荐工具。
2.1 、ESP-IDF 的核心组件与架构
ESP-IDF 是一个分层、模块化的框架：
- 硬件抽象层 (HAL)： 提供对芯片硬件资源（如 GPIO、UART、SPI、I2C、定时器、ADC、DAC、RTC、Wi-Fi、蓝牙等）进行操作的统一接口，屏蔽底层硬件细节。
- 驱动 (Drivers)： 在 HAL 之上，提供更易用、功能更丰富的设备驱动（如 SPI Flash 驱动、SD 卡驱动、以太网驱动等）。
- FreeRTOS： ESP-IDF 深度集成了开源的 FreeRTOS 实时操作系统内核。它提供了任务管理、队列、信号量、软件定时器、中断管理等机制，充分利用 ESP32 的多核特性（任务可以在不同核心上运行）。
- 中间件：
- Wi-Fi 协议栈： 实现 Wi-Fi 的 Station（客户端）、SoftAP（接入点）、Promiscuous（监听）模式。
- 蓝牙协议栈： 实现经典蓝牙和低功耗蓝牙 (BLE) 的各种角色（如 GATT Client/Server, GAP Central/Peripheral）。
- TCP/IP 协议栈 (lwIP)： 轻量级的 TCP/IP 协议栈，支持 IPv4/IPv6 (部分型号)、DHCP、DNS、Socket API 等。
- 文件系统 (FATFS/VFS)： 支持在 SPI Flash 或外部存储设备上使用 FAT 文件系统。
- 加密库： 提供 AES、SHA、RSA 等加密算法的软件和硬件加速实现。
- HTTP/WebSocket/MQTT 等协议库： 方便构建网络应用。
- 应用程序： 用户编写的业务逻辑代码，运行在 FreeRTOS 的任务中，通过调用下层 API 实现功能。
2.2 、ESP-IDF 开发环境与工具链
- 工具链： 基于 GNU GCC 编译器（针对 Xtensa 或 RISC-V 架构）。
- 构建系统： 使用 CMake （早期版本使用 GNU Make）。开发者编写
CMakeLists.txt文件来定义项目结构、源文件、依赖组件等。 - 配置工具：
menuconfig。这是一个基于文本的图形化配置工具（类似于 Linux Kernel 的make menuconfig），用于配置 ESP-IDF 的众多选项，如：- 选择目标芯片型号
- 配置 Wi-Fi/BT 参数
- 调整 FreeRTOS 设置（任务栈大小、优先级等）
- 配置日志输出级别和方式
- 配置内存布局
- 启用/禁用特定功能和外设驱动
- 核心工具 -
idf.py： 这是 ESP-IDF 提供的命令行工具，用于执行构建、烧录、调试、监视串口输出等几乎所有开发任务。常用命令如：idf.py set-target esp32(设置目标芯片)idf.py menuconfig(启动配置工具)idf.py build(编译项目)idf.py -p PORT flash(烧录固件到设备，PORT 为串口，如 COM3 或 /dev/ttyUSB0)idf.py -p PORT monitor(启动串口监视器，查看设备日志输出)idf.py fullclean(彻底清理构建目录)
2.3 、ESP-IDF 开发流程简述
- 环境搭建： 在 Windows、Linux 或 macOS 上安装 ESP-IDF 开发环境（包括工具链、Python、Git 等）。
- 创建项目： 使用
idf.py create-project或复制示例项目模板。 - 编写代码： 在
main目录下编写应用程序代码 (通常是main.c或app_main()函数)。 - 配置项目： 运行
idf.py menuconfig根据需求进行配置。 - 编译项目： 运行
idf.py build生成可执行固件 (.bin 文件)。 - 烧录固件： 将 ESP32 开发板连接到电脑，运行
idf.py -p PORT flash将固件烧录到设备 Flash 中。 - 监视输出： 运行
idf.py -p PORT monitor查看设备运行日志，进行调试。可以使用ESP_LOGx(如ESP_LOGI,ESP_LOGE) 函数打印不同级别的日志。
2.4、 示例代码结构 (最简单的 Hello World)
c
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_log.h"
static const char *TAG = "MAIN";
void app_main(void)
{
while (1) {
ESP_LOGI(TAG, "Hello World!"); // 打印 Info 级别日志
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); // 延时 1000 毫秒 (FreeRTOS 延时)
}
}2.5、 优势与特点
- 官方支持： 由芯片原厂维护，更新及时，与新芯片特性同步快。
- 功能全面： 提供对 ESP32 所有硬件特性和外设的底层访问。
- 性能优化： 针对 ESP32 硬件进行了深度优化（如 Wi-Fi/BT 共存）。
- 稳定性高： 经过大量商业产品验证。
- 社区活跃： 用户多，社区支持好，问题容易找到解决方案。
- 文档完善： 官方提供详尽的 API 参考指南、编程指南和示例代码。
- 模块化： 易于扩展和复用代码，方便管理大型项目。
- 开源免费： 基于 Apache 2.0 许可证。
2.6 、适用场景
ESP-IDF 适用于需要深度控制硬件、追求高性能、高稳定性或需要使用 ESP32 特有功能（如超低功耗协处理器 ULP）的应用开发。对于快速原型开发，也可以考虑基于 ESP-IDF 构建的更高级框架（如 Arduino for ESP32、MicroPython），但这些框架最终都依赖于 ESP-IDF 的底层功能。
3、总结
ESP-IDF 是开发 ESP32 系列芯片的强大、灵活且功能完备的官方框架。它提供了从硬件操作到网络协议栈的全套解决方案，结合 FreeRTOS 实现了高效的多任务处理。虽然其学习曲线相对陡峭，尤其是对于不熟悉嵌入式开发和 RTOS 的开发者，但它提供了最直接、最强大的方式来充分利用 ESP32 的潜力，是开发复杂或高性能 ESP32 应用的基石。掌握 idf.py 工具链和 menuconfig 配置是使用 ESP-IDF 的关键。
