【嵌入式開發】利用ESP8266獲取附近WIFI資訊

阿新 • • 發佈：2019-02-18

一、準備

一塊塊裝好AT韌體的8266晶片
一臺裝了linux的嵌入式開發板
將晶片與開發板進行連線

二、AT+CWLAP——掃描當前可用的 AP

通過傳送AT+CWLAP，可捕獲周圍的AP資訊，下面是檢視官方AT文件後得到的資訊：
這裡寫圖片描述

在超級終端中嘗試，其中新刷入的韌體要啟動WIFI模式，啟動指令：AT+CWMODE_DEF=3
這裡寫圖片描述

三、在主程式中實現UART通訊

由於我用的是改造過的韌體，波特率和官方的不一樣，所以在使用的時候請改一下波特率，在程式碼的巨集定義部分。

int main(int argc, char *argv[])  
{  

    int 
    fd, res;  
    struct termios  oldtio, newtio;  
    char  ch;  
    char buf[256] = {0};  

    printf("Start...\n");   
//-----------開啟uart裝置檔案------------------  
    fd = open(UART_DEVICE, O_RDWR|O_NOCTTY);//沒有設定O_NONBLOCK，所以這裡read和write是阻塞操作  
    if (fd < 0) {  
        perror(UART_DEVICE);  
        exit 
(1);  
    }  
    else  
        printf("Open %s successfully\n", UART_DEVICE);  

//-----------設定操作引數-----------------------    
    tcgetattr(fd, &oldtio);//獲取當前操作模式引數  
    memset(&newtio, 0, sizeof(newtio));  

    //波特率 資料位=8 使能資料接收   
    newtio.c_cflag = BAUDRATE|CS8|CLOCAL|CREAD;  
    newtio.c_iflag = IGNPAR;   
    //newtio.c_oflag = OPOST | OLCUC; //   

    /* 設定為正規模式 */  
    //newtio.c_lflag = ICANON;  

    tcflush(fd, TCIFLUSH);//清空輸入緩衝區和輸出緩衝區  
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio);//設定新的操作引數  

//------------向urat傳送資料------------------- 
    char writeBuf[32] = "AT+CWLAP\r\n"; 
    res = write(fd, writeBuf, 32);  
    printf("Writing: %s\n", writeBuf); 

//-------------從uart接收資料-------------------
    string allReturnBuf = "";
    string s_buf;
    printf("Reading...\n"); 
    while(1) {  
        res = read(fd, buf, 64);//程式將在這裡掛起，直到從uart接收到資料（阻塞操作）  
        if (res == 0)   
            continue;  
        buf[res] = '\0'; 

        // printf("res = %d, buf = %s\n", res, buf);//將uart接收到的字元打印出來
        // 由於每次最多隻能拿32位資料，所以要一直獲取直到指令返回資訊全部取回
        s_buf = buf;
        allReturnBuf += s_buf;

        // 判斷AT返回命令是否到頭
        if (isEnd(allReturnBuf)) {
            // for (int i = 0; i < allReturnBuf.size(); i++) {
            //     if ('\n' == allReturnBuf[i]) cout << "\\n";
            //     else if ('\0' == allReturnBuf[i]) cout << "\\0";
            //     else if ('\r' == allReturnBuf[i]) cout << "\\r";
            //     else cout << allReturnBuf[i];
            // }
            cout << "response:\n" << allReturnBuf;
            cout << endl;

            displayRes(selectWifiInfo(allReturnBuf));
            break; 
        }
    }  
//------------關閉uart裝置檔案，恢復原先引數--------  
    close(fd);  
    printf("Close %s\n", UART_DEVICE);  
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &oldtio); //恢復原先的設定  

    return 0;  
}

四、實現對命令返回尾部的判斷

由於每次通過UART收到的資訊是固定位數的，例如在我的是每次接受32位，所以要不斷收集返回資訊並判斷，直到判斷出是指令返回結尾。

// 通過判斷字串的最後是否為 ERROR\r\n 或 OK\r\n 來判斷命令輸出是否結束
bool isEnd(string &str) {
    if (str.size() < 4) return false;
    string last4(str, str.size() - 4, 4);
    if ("OK\r\n" == last4) {
        cout << "AT response OK!" << endl;
        return true;
    }

    if (str.size() >= 7) {
        string last7(str, str.size() - 7, 7);
        if ("ERROR\r\n" == last7) {
            cout << "AT response ERROR!" << endl;
            return true;
        }
    }
}

五、對返回資訊進行處理

下面函式用於分隔字串

//split a string by a pattern
vector<string> split(string str, string pattern) {
  vector<string> ret;
  if(pattern.empty()) return ret;
  size_t start=0,index=str.find_first_of(pattern,0);
  while(index!=str.npos) {
    if(start!=index)
      ret.push_back(str.substr(start,index-start));
    start=index+1;
    index=str.find_first_of(pattern,start);
  }
  if(!str.substr(start).empty())
    ret.push_back(str.substr(start));
  return ret;
}

// 用於篩選通過 AT+CWLAP 取回的資訊
vector< vector<string> > selectWifiInfo(string &str) {
    /* AT+CWLAP 命令獲取格式
        +CWLAP:<ecn>,<ssid>,<rssi>,<mac>,<channel>,<freq offset>,
            <freq cali>,<pairwise_cipher>,<group_cipher>,<bgn>,<wps>

       AT+CWLAP 獲取樣例
         +CWLAP:(4,"MastarB",-74,"30:fc:68:bf:c5:cd",1,9,0,4,4,7,1)

       AT+CWLAP 引數說明
        <ecn>：加密方式
        <ssid>：字串引數，AP 的 SSID
        <rssi>：訊號強度
        <mac>：字串引數，AP 的 MAC 地址
        <channel>：通道號
        <freq offset>：AP 頻偏，單位：kHz。此數值除以 2.4，可得到 ppm 值
        <freq cali>：頻偏校準值
    */
    vector<string> lines = split(str, "\n"); //lines of response

    // 通過長度將有用資訊篩選
    vector<string>::iterator iter = lines.begin();
    while(iter != lines.end()) {
        if ((*iter).size() <= 15) {
            lines.erase(iter);
        } else {
            iter++;
        }
    }

    vector< vector<string> > result;
    // 裁剪有用資訊
    for (int i = 0; i < lines.size(); i++) {
        string info = string(lines[i].begin(), lines[i].end() - 1);
        result.push_back(split(info, ","));
    }

    return result;
}

六、將RSSI轉換成距離

// 將RSSI轉換成距離
float rssiTodis(int RSSI) {
    float iu, distance;
    iu = (float)(RSSI - A) / (float)N;  
    distance = pow(10, iu);
    return distance;
}

七、完整程式碼

/*
    Author: [email protected]
    Date: 2018.03.24

    Used for getting the rssi of the wifi nearby from 8266. 
*/
#include <sys/types.h>  
#include <iterator>
#include <sys/stat.h>  
#include <fcntl.h>  
#include <termios.h>  
#include <stdio.h> 
#include <memory.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <math.h>
#include <sstream>

#define BAUDRATE        B38400 
#define UART_DEVICE     "/dev/ttyS3"    
#define FALSE  -1  
#define TRUE   0
#define N 40                //N = 10 * n ,其中n為環境衰減因子，3.25-4.5
#define A 51            //接收機和發射機間隔1m時的訊號強度

using namespace std;

// my functions
vector<string> split(string str, string pattern);
bool isEnd(string &str);
vector< vector<string> > selectWifiInfo(string &str);
float rssiTodis(int RSSI);
void displayRes(vector< vector<string> > result);



int main(int argc, char *argv[])  
{  

    int    fd, res;  
    struct termios  oldtio, newtio;  
    char  ch;  
    char buf[256] = {0};  

    printf("Start...\n");   
//-----------開啟uart裝置檔案------------------  
    fd = open(UART_DEVICE, O_RDWR|O_NOCTTY);//沒有設定O_NONBLOCK，所以這裡read和write是阻塞操作  
    if (fd < 0) {  
        perror(UART_DEVICE);  
        exit(1);  
    }  
    else  
        printf("Open %s successfully\n", UART_DEVICE);  

//-----------設定操作引數-----------------------    
    tcgetattr(fd, &oldtio);//獲取當前操作模式引數  
    memset(&newtio, 0, sizeof(newtio));  

    //波特率 資料位=8 使能資料接收   
    newtio.c_cflag = BAUDRATE|CS8|CLOCAL|CREAD;  
    newtio.c_iflag = IGNPAR;   
    //newtio.c_oflag = OPOST | OLCUC; //  
    /* 設定為正規模式 */  
    //newtio.c_lflag = ICANON;  

    tcflush(fd, TCIFLUSH);//清空輸入緩衝區和輸出緩衝區  
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio);//設定新的操作引數  

//------------向urat傳送資料------------------- 
    char writeBuf[32] = "AT+CWLAP\r\n"; 
    res = write(fd, writeBuf, 32);  
    printf("Writing: %s\n", writeBuf); 

//-------------從uart接收資料-------------------
    string allReturnBuf = "";
    string s_buf;
    printf("Reading...\n"); 
    while(1) {  
        res = read(fd, buf, 64);//程式將在這裡掛起，直到從uart接收到資料（阻塞操作）  
        if (res == 0)   
            continue;  
        buf[res] = '\0'; 

        // printf("res = %d, buf = %s\n", res, buf);//將uart接收到的字元打印出來
        // 由於每次最多隻能拿32位資料，所以要一直獲取直到指令返回資訊全部取回
        s_buf = buf;
        allReturnBuf += s_buf;

        // 判斷AT返回命令是否到頭
        if (isEnd(allReturnBuf)) {
            // for (int i = 0; i < allReturnBuf.size(); i++) {
            //     if ('\n' == allReturnBuf[i]) cout << "\\n";
            //     else if ('\0' == allReturnBuf[i]) cout << "\\0";
            //     else if ('\r' == allReturnBuf[i]) cout << "\\r";
            //     else cout << allReturnBuf[i];
            // }
            cout << "response:\n" << allReturnBuf;
            cout << endl;

            displayRes(selectWifiInfo(allReturnBuf));
            break; 
        }
    }  
//------------關閉uart裝置檔案，恢復原先引數--------  
    close(fd);  
    printf("Close %s\n", UART_DEVICE);  
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &oldtio); //恢復原先的設定  

    return 0;  
}  

// 通過判斷字串的最後是否為 ERROR\r\n 或 OK\r\n 來判斷命令輸出是否結束
bool isEnd(string &str) {
    if (str.size() < 4) return false;
    string last4(str, str.size() - 4, 4);
    if ("OK\r\n" == last4) {
        cout << "AT response OK!" << endl;
        return true;
    }

    if (str.size() >= 7) {
        string last7(str, str.size() - 7, 7);
        if ("ERROR\r\n" == last7) {
            cout << "AT response ERROR!" << endl;
            return true;
        }
    }
}

//split a string by a pattern
vector<string> split(string str, string pattern) {
  vector<string> ret;
  if(pattern.empty()) return ret;
  size_t start=0,index=str.find_first_of(pattern,0);
  while(index!=str.npos) {
    if(start!=index)
      ret.push_back(str.substr(start,index-start));
    start=index+1;
    index=str.find_first_of(pattern,start);
  }
  if(!str.substr(start).empty())
    ret.push_back(str.substr(start));
  return ret;
}

// 用於篩選通過 AT+CWLAP 取回的資訊
vector< vector<string> > selectWifiInfo(string &str) {
    /* AT+CWLAP 命令獲取格式
        +CWLAP:<ecn>,<ssid>,<rssi>,<mac>,<channel>,<freq offset>,
            <freq cali>,<pairwise_cipher>,<group_cipher>,<bgn>,<wps>

       AT+CWLAP 獲取樣例
         +CWLAP:(4,"MastarB",-74,"30:fc:68:bf:c5:cd",1,9,0,4,4,7,1)

       AT+CWLAP 引數說明
        <ecn>：加密方式
        <ssid>：字串引數，AP 的 SSID
        <rssi>：訊號強度
        <mac>：字串引數，AP 的 MAC 地址
        <channel>：通道號
        <freq offset>：AP 頻偏，單位：kHz。此數值除以 2.4，可得到 ppm 值
        <freq cali>：頻偏校準值
    */
    vector<string> lines = split(str, "\n"); //lines of response

    // 通過長度將有用資訊篩選
    vector<string>::iterator iter = lines.begin();
    while(iter != lines.end()) {
        if ((*iter).size() <= 15) {
            lines.erase(iter);
        } else {
            iter++;
        }
    }

    vector< vector<string> > result;
    // 裁剪有用資訊
    for (int i = 0; i < lines.size(); i++) {
        string info = string(lines[i].begin(), lines[i].end() - 1);
        result.push_back(split(info, ","));
    }

    return result;
}

// 將RSSI轉換成距離
float rssiTodis(int RSSI) {
    float iu, distance;
    iu = (float)(RSSI - A) / (float)N;  
    distance = pow(10, iu);
    return distance;
}

// 用於命令列展示結果
void displayRes(vector< vector<string> > result) {
    if (result.size() == 0) cout << "NO WIFI INFO!" << endl;

    cout << std::left << setw(40) << setfill(' ') << "| NAME";
    cout << setw(10) << setfill(' ') << "| CHANNEL";
    cout << setw(10) << setfill(' ') << "| RSSI";
    cout << setw(10) << setfill(' ') << "| DIS(m)";
    cout << setw(30) << setfill(' ') << "| MAC" << endl;


    int temp;
    for (int i = 0; i < result.size(); i++) {
        cout <<" " << setw(40) << setfill(' ') << result[i][1];
        cout << setw(10) << setfill(' ') << result[i][4];
        cout << setw(10) << setfill(' ') << result[i][2];
        temp = (result[i][2][1] - '0') * 10 + (result[i][2][2] - '0');
        cout << setw(10) << setiosflags(ios::fixed) << setprecision(2) 
            << setfill(' ') << rssiTodis(temp);
        cout << setw(30) << setfill(' ') << result[i][3];
        cout << endl;
    }
    cout << endl;
}

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一、準備

二、AT+CWLAP——掃描當前可用的 AP

三、在主程式中實現UART通訊

四、實現對命令返回尾部的判斷

五、對返回資訊進行處理

六、將RSSI轉換成距離

七、完整程式碼

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