Wi-Fi Vendor 特性

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ESP-WIFI-MESH

详细信息请参阅 ESP-WIFI-MESH.

Wi-Fi 80211 数据包发送

esp_wifi_80211_tx() API 可用于：

  • 发送 beacon、probe request、probe response 和 action 帧。

  • 发送非 QoS 数据帧。

不能用于发送加密或 QoS 帧。

使用 esp_wifi_80211_tx() 的前提条件

  • Wi-Fi 模式为 station 模式，AP 模式，或 station/AP 共存模式。

  • API esp_wifi_set_promiscuous(true) 或 esp_wifi_start()，或者二者都返回 ESP_OK。这是为确保在调用函数 esp_wifi_80211_tx() 前，Wi-Fi 硬件已经初始化。对于 ESP32-C5，esp_wifi_set_promiscuous(true) 和 esp_wifi_start() 都可以触发 Wi-Fi 硬件初始化。

  • 提供正确的 esp_wifi_80211_tx() 参数。

传输速率

在不同情况下需要避免的副作用

理论上，如果不考虑 API 对 Wi-Fi 驱动程序或其他 station 或 AP 的副作用，可以通过空中发送一个原始的 802.11 数据包，包括任何目的地址的 MAC、任何源地址的 MAC、任何 BSSID、或任何其他类型的数据包。但是，一个具有强健、有用的应用程序应该避免这种副作用。下表针对如何避免 esp_wifi_80211_tx() 的副作用提供了一些提示或建议。

场景

描述

无 Wi-Fi 连接

在这种情况下，因为没有 Wi-Fi 连接，Wi-Fi 驱动程序不会受到副作用影响。如果 en_sys_seq==true，则 Wi-Fi 驱动程序负责序列控制。如果 en_sys_seq==false，应用程序需要确保缓冲区的序列正确。

理论上，MAC 地址可以是任何地址。但是，这样可能会影响其他使用相同 MAC/BSSID 的 station/AP。

例如，AP 模式下，应用程序调用函数 esp_wifi_80211_tx() 发送带有 BSSID == mac_x 的 beacon，但是 mac_x 并非 AP 接口的 MAC。而且，还有另一个 AP（我们称之为 “other-AP”）的 bssid 是 mac_x。因此，连接到 “other-AP” 的 station 无法分辨 beacon 来自 “other-AP” 还是 esp_wifi_80211_tx()，就会出现 “意外行为”。

为了避免上述副作用，我们建议：

  • 如果在 station 模式下调用函数 esp_wifi_80211_tx()，第一个 MAC 应该是组播 MAC 或是目标设备的 MAC，第二个 MAC 应该是 station 接口的 MAC。

  • 如果在 AP 模式下调用函数 esp_wifi_80211_tx()，第一个 MAC 应该是组播 MAC 或是目标设备的 MAC，第二个 MAC 应该是 AP 接口的 MAC。

上述建议仅供避免副作用，在有充分理由的情况下可以忽略。

有 Wi-Fi 连接

当 Wi-Fi 已连接，且序列由应用程序控制，应用程序可能会影响整个 Wi-Fi 连接的序列控制。 因此，en_sys_seq 要为 true，否则将返回 ESP_ERR_INVALID_ARG。

“无 Wi-Fi 连接”情况下的 MAC 地址建议也适用于此情况。

如果 Wi-Fi 模式是 station 模式，MAC 的地址 1 是 station 所连 AP 的 MAC，地址 2 是 station 接口的 MAC，那么就称数据包是从 station 发送到 AP。另一方面，如果 Wi-Fi 模式是 AP 模式，且 MAC 地址 1 是该 AP 所连 station 的 MAC，地址 2 是 AP 接口的 MAC，那么就称数据包是从 AP 发送到 station。为避免与 Wi-Fi 连接冲突，可采用以下检查方法：

  • 如果数据包类型是数据，且是从 station 发送到 AP，IEEE 802.11 Frame control 字段中的 ToDS 位应该为 1，FromDS 位为 0，否则，Wi-Fi 驱动程序不接受该数据包。

  • 如果数据包类型是数据，且是从 AP 发送到 station，IEEE 802.11 Frame control 字段中的 ToDS 位应该为 0，FromDS 位为 1，否则，Wi-Fi 驱动程序不接受该数据包。

  • 如果数据包是从 station 发送到 AP，或从 AP 到 station，Power Management、More Data 和 Re-Transmission 位应该为 0，否则，Wi-Fi 驱动程序不接受该数据包。

如果任何检查失败，将返回 ESP_ERR_INVALID_ARG。

Wi-Fi 供应商 IE 配置

默认情况下，所有 Wi-Fi 管理帧都由 Wi-Fi 驱动程序处理，应用程序不需要任何操作。但是，某些应用程序可能需要处理 beacon、probe request、probe response 和其他管理帧。例如，如果在管理帧中插入一些只针对供应商的 IE，则只有包含此 IE 的管理帧才能得到处理。ESP32-C5 中，esp_wifi_set_vendor_ie() 和 esp_wifi_set_vendor_ie_cb() 负责此类任务。

Wi-Fi 信道状态信息

信道状态信息 (CSI) 是指 Wi-Fi 连接的信道信息。ESP32-C5 中，CSI 由子载波的信道频率响应组成，CSI 从发送端接收数据包时开始估计。每个子载波信道频率响由两个字节的有符号字符记录，第一个字节是虚部，第二个字节是实部。除了 IEEE 802.11g 模式外，其他模式均存在两段 LTF 序列（LLTF + HT/VHT/HE-LTF）。ESP32-C5可以通过 wifi_csi_acquire_config_t 中 acquire_csi_force_lltf 字段决定包含 LLTF 或 HT/VHT/HE-LTF。对于在不同状态的信道上接收到的不同类型的数据包，CSI 的子载波索引和总字节数如下表所示。

信道

辅助信道

下

上

数据包信息

信号模式

非 HT

HT

HE

非 HT

HT

非 HT

HT

信道带宽

20 MHz

20 MHz

20 MHz

20 MHz

20 MHz

40 MHz

20 MHz

20 MHz

40 MHz

STBC

非 STBC

非 STBC

STBC

非 STBC

STBC

非 STBC

非 STBC

STBC

非 STBC

STBC

非 STBC

非 STBC

STBC

非 STBC

STBC

子载波索引

LLTF

0~26,-26~-1

—

—

—

—

0~52

—

—

—

—

-53~-1

—

—

—

—

HT-LTF (HT-LTF1)

—

0~28,-28~-1

0~28,-28~-1

—

—

—

0~56

0~56

0~58,-58~-1

0~58,-58~-1

—

-57~-1

-57~-1

0~58,-58~-1

0~58,-58~-1

HT-LTF2

—

—

0~28,-28~-1

—

—

—

—

0~56

—

0~58,-58~-1

—

—

-57~-1

—

0~58,-58~-1

HE-LTF (HE-LTF1)

—

—

—

0~122,-122~1

由CSI配置决定

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

HE-LTF2

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

—

总字节数

106

114

228

490

490

106

114

228

234

468

106

114

228

234

468

备注

  • HT/VHT/HE 模式均存在两段 LTF 序列即：LLTF + HT/VHT/HE-LTF， 如果 wifi_csi_acquire_config_t 中 acquire_csi_force_lltf 为 false 时， CSI 数据中仅包含 HT/VHT/HE-LTF(如上表所示)， 否则 CSI 数据中仅包含 LLTF。 HT/VHT/HE 模式 LLTF 的子载波索引和 CSI 总字节数同非 HT 模式 LLTF 子载波索引和 CSI 总字节数一致。

  • VHT 模式时子载波索引和 CSI 总字节数同 HT 模式的子载波索引和 CSI 总字节数一致。

表中的信息可以在 wifi_csi_info_t 结构体中找到。

  • 辅助信道指 rx_ctrl 字段的 second 字段。

  • 数据包的信号模式指 rx_ctrl 字段的 cur_bb_format 字段。

  • 总字节数指 len 字段。

  • 每个长训练字段 (LTF) 类型对应的 CSI 数据存储在从 buf 字段开始的缓冲区中。每个元素以两个字节的形式存储：虚部和实部。每个元素的顺序与表中的子载波相同。LTF 的顺序是 LLTF、HT/VHT/HE-LTF。根据信道和数据包的信息，LTF 的存在情况见上文。

  • 如果 first_word_invalid 字段为 true，表示由于 ESP32-C5 的硬件限制，CSI 数据的前四个字节无效。

  • 如果 rx_ctrl 字段中的 rx_channel_estimate_info_vld 为 1,表明CSI数据是有效的，否则，CSI数据是无效的。

  • 更多信息，如 RSSI、射频底噪声、接收时间及天线，请参见 rx_ctrl 字段。

对于 STBC 数据包，HE-LTF 和 STBC-HE-LTF 的子载波索引由 wifi_csi_config_t 中的 acquire_csi_he_stbc_mode 字段决定，具体请参见下表。

acquire_csi_he_stbc

HE-LTF1

HE-LTF2

0

-122~-1, 0~122

—

1

—

-122~-1, 0~122

2

在 HE-LTF1 和 HE-LTF2 中进行均匀采样

有效子载波的虚部和实部的使用请参考下表。

PHY 标准

子载波范围

无效子载波

子载波个数（总数/数据子载波）

802.11a/g

-26 to +26

0

53 total, 52 usable

802.11n, 20 MHz

-28 to +28

0

57 total, 56 usable

802.11n, 40 MHz

-58 to +58

-1, 0, 1

117 total, 114 usable

802.11ac, 20 MHz

-28 to +28

0

57 total, 56 usable

802.11ax, 20 MHz (SU)

-122 to + 122

-1, 0, 1

245 total, 242 usable

备注

  • PHY 为 802.11ax时，MU 数据包的 CSI 子载波范围和无效子载波索引请参考协议。

备注

  • 对于 STBC 数据包，每个空时流都提供了 CSI，不会出现 CSD（循环移位延迟）。由于附加链上的每一次循环移位为 -200 ns，因为子载波 0 中没有信道频率响应，在 HT-LTF1 和 HT-LTF2 中只记录第一空时流的 CSD 角度。CSD[10:0] 是 11 位，范围从 -pi 到 pi。

Wi-Fi 信道状态信息配置

要使用 Wi-Fi CSI，需要执行以下步骤。

CSI 接收回调函数从 Wi-Fi 任务中运行。因此，不要在回调函数中进行冗长的操作。可以将需要的数据发布到队列中，并从一个较低优先级的任务中处理。由于 station 在断开连接时不会收到任何数据包，只有在连接时才会收到来自 AP 的数据包，因此建议通过调用函数 esp_wifi_set_promiscuous() 使能 Sniffer 模式接收更多 CSI 数据。

Wi-Fi 多根天线

具体请参考 PHY。

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