# Wi-Fi Vendor 特性

[English]

## 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

> - 默认传输速率为 1 Mbps。

> - 可以通过函数 `esp_wifi_config_80211_tx_rate()` 设置任意速率。

> - 可以通过函数 `esp_wifi_set_bandwidth()` 设置任意带宽。

### 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。

> - 在菜单配置中选择 Wi-Fi CSI。方法是 `Menuconfig` > `Components config` > `Wi-Fi` > `Wi-Fi CSI (Channel State Information)`。

> - 调用 API `esp_wifi_set_csi_rx_cb()` 设置 CSI 接收回调函数。

> - 调用 API `esp_wifi_set_csi_config()` 配置 CSI。

> - 调用 API `esp_wifi_set_csi()` 使能 CSI。

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。

此文档对您有帮助吗？

- 反馈已收到，谢谢！
- 如果您有其他意见，欢迎填写乐鑫文档反馈表。

- 我们重视您的反馈。
- 您可以填写乐鑫文档反馈表告诉我们如何改进该文档。