選擇 ESP32 核心為主控制器其中一個重要原因就是內建了 wifi networking 的功能，無須連接外部的網路硬體來進行，在物聯網應用尤為重要，這篇就來瞭解如何使用 micropython 語法，將 ESP32 透過家中的無線基地台上網，並設定開機就自動連線。

1. wifi networking 類別

– wifi 連線程序

要測試 ESP32 的 wifi 功能正常與否，最直覺的方式就是將 ESP32 模組(本文採用 ai-thinker 的 ESP32S 為例）連接 USB 線到電腦，並使用 REPL 模式來進行互動，即可瞭解目前的網路環境。( REPL模式不熟悉的朋友，可以參考這篇 https://jimirobot.tw/esp32-micropython-tutorial-micropython-repl-104/ )

wifi 的操作與設定放在 network 這個類別內，要將手邊的 ESP32 設備連上網，三個步驟即可：

1. 建立一個網路物件(並指定 STA Mode)
2. 啟動 wifi 功能
3. 設定連上基地台的 ssid 與密碼進行連接

簡單的程式範例如下：

import network
wifi= network.WLAN(network.STA_IF)
wifi.active(True)
wifi.connect('wifi_ssid','password')

在第2行的 wifi，就是我們所建立的網路物件，network.WLAN 內的設定，可以填入兩種參數：network.STA_IF 與 network.AP_IF，分別代表所謂的基站與無線基地台模式，這邊使用「STA Mode」基站模式，來加入附近的無線基地台網路。

第3行為啟動 wifi 功能，這邊如果填入 False，就是關關 wifi 功能。

第4行為進行連線動作，connect 的第1個參數填入無線基地台的名稱，第2個參數為設定密碼。

下面是實際操作 REPL 模式的情況：

如果 wifi 都設定OK，ESP32 將顯示取得的 ip 位址與其他網路設定值。

– 網路操作常用方法

如果遇到連線問題時，可以參考下面的方法進行測試修改：（下面提到的 wifi 為建立的物件名，可自行定義）

I. ifconfig（)

這個方法可以用來讀取或設定目前裝置 tcp/ip 的相關參數，例如要是想確認目前的網路狀態，可以直接在 REPL 模式下打入 wifi.ifconfig()，便會顯示目前的 TCP/IP 的設定。想要手動設定網路參數，在 ifconfig() 內打入對應的 ip 位址即可，如 wifi.ifconfig(('192.168.43.10', '255.255.255.0', '192.168.43.1', '192.168.43.1'))，刮號內參數依序對應 本機IP/子網路遮罩/Gateway/DNS，所以如果不想用預設的DHCP，也就是從無線基地台獲得分配的IP，就可以用這個方法直接指定靜態IP，ifconifg 這個方法還蠻好用的，各位朋友可以將它記住。

小提醒：當指定靜態ip 到 ifconfig() 時，ifconfig() 這個方法只接受 tuple 型態的資料，所以相關 ip 的資料要多加一個刮號，不然就會無法指定喔！！

II. scan()

這個方法就是在當裝置在STA模式下，掃描附近的無線基地台，下面來實際操作看看：

如上圖所示，建立好 wifi 的 STA 模式物件後，直接打入 wifi.scan()， 螢幕便會 show 出附近的無線基地台相關資訊，每個AP一共會提供6個參數「ssid, bssid, channel, RSSI, authmode, hidden」，我們使用其中一個 (b'Starbucks Wi-Fi', b'\xdc\xae\xeb\x81r\xa8', 6, -52, 0, False) 依序來進行說明：

1. SSID： b'Starbucks Wi-Fi'，『Starbucks Wi-Fi』這個就是無線基地台的 ssid 名稱，有注意到名稱的前面有個小寫 b 嗎？這個就是指這個名稱是用 python 的『bytes』位元組型態所儲存的。

2. MAC位址：b'\xdc\xae\xeb\x81r\xa8'，這個就是標示這個無線基地台的MAC實體位址，在世界上每個可以連上網的硬體都會一個獨特的的MAC位址，我們在電腦上常見到的實際位址通常會顯示為16進位，如『00:18:47:1E:42:56​』類似這樣的數字。

在 micropython 中的表示法，其實只是把用這個數字用剛剛提到的 bytes 型態儲存起來( \x 是表示為16進位)，將掃到 starbucks 的基地台 mac 位址進行拆解的話，就會變成『\xdc：\xae：\xeb：\x81：r：\xa8』，\x後面的數字很好理解，就是16進位的數字，那為什麼有個『r』，這個是因為如果這個數字是介於0-127之間的話，就會直接用 ascii 碼的符號去代替(有興趣的朋友可以去參考ascii碼的wiki )，所以此處的實體位址用電腦上的顯示方法就是『 DC：AE：EB：81：72：A8』，各位朋友會不會覺得每次要看時都要換算一下很麻煩？ micropython 也有內建一個轉換模組 ubinascii（源自另一套嵌入式pathon語法的cpython），將 bin 二進位資料轉換成 ascii 顯示，使用方法如下：

(步驟：將 wifi.scan() 的資料存下，Starbucks Wi-Fi 為傳回來的第3筆 ap 資料，mac 實體位址為每個 ap 的第 2 個資訊 )

import ubinascii
ap_data=wifi.scan()
mac_bin=ap_data[2][1]
mac_ascii= ubinascii.hexlify(mac_bin,':') #用:號隔開

REPL 下操作就很清楚了：

3. 頻道 channel： 這是指 wifi 基地台的 channel，切換到合適的頻道可以有效避免訊號的干擾。

4. 訊號品質 rssi: Received Signal Strength Indication，這就是表示 wifi 訊號的強弱指標，單位是 dBm，通常為負值，越接近零表示訊號強度越好，這個值每次掃描都會稍有浮動，像第一次 starbucks Wi-Fi 強度為-52dBm，第2次就是-49dBm。

5. 認證模式 authmode: 無線網路的安全性需要透過認證 Authentication 來實施，在 micropython 的 wifi 連接，提供5種參數設定：0->none; 1->WEP; 2->WPA-PSK; 3->WPA2-PSK; 4->WPA/WPA2-PSK。這邊掃描到的 Wifi AP 認證設定用 0。（有覺得有點危險嗎？ 😆 ）

6. 隱藏： 這邊是指該 ssid 是否隱藏，False 表示無隱藏。

III. status()

status 這個方法可以確認參數與回覆網路的狀態，如果不帶入任何引數，則會回傳一個數值表示網路狀態，常見數值意義如下：

• ​1000：閒置中
• ​1001: 連線中
• ​1001：已取得IP狀態

也可以帶入想知道的參數值，如：wifi.status('rssi')，REPL 會回覆目前連上AP 的訊號強度。

2. 開機自動上網

在了解 micropython REPL 模式下如何上網後，接著就是設定讓 ESP32 在上電後可以直接連上網路，方法就是將上面的操作程序寫在 boot.py 或 main.py 內執行，不過實務上在說，我們通常把開機連網動作會寫在 boot 程序內，控制動作寫在 main.py。

我們先檢視一下原本放在 ESP32 內部的 boot.py 內容，這邊可以透過之前文章介紹過的 ThonnyIDE 或自己熟悉的工具，JIMI哥 常用的是 mpfshell lite 這套，操作過程如下：

Step1: 透過 serial 傳輸連結 ESP32，並檢視硬體的檔案列表是否有 boot.py。

Step2: 檢視 boot.py 內容。

在預設的  boot.py 內容，可以看到其實程序都是被註解掉，所以只要編寫的連網動作寫成程序直接加入其中即可。

– 完整程式碼

在實際連網過程中，有時會有找不到基地台或帳號密碼錯誤導致無法連上 Wifi，因此程式碼加上簡單的 Timeout 機制，也就是在一定時間內，無法連上網時，即顯示錯誤訊息，完整 boot.py 程式碼如下：

import esp,network,utime
esp.osdebug(None)
#import webrepl
#webrepl.start()
wifi= network.WLAN(network.STA_IF)
wifi.active(True)
try:
    wifi.connect('androidjj','jimixxxxtw')
    print('start to connect wifi')
    for i in range(10):
        print('try to connect wifi in {}s'.format(i))
        utime.sleep(1)
        if wifi.isconnected():
            break          
    if wifi.isconnected():
        print('WiFi connection OK!')
        print('Network Config=',wifi.ifconfig())
    else:
        print('WiFi connection Error')
except Exception as e: print(e)

– 程式說明

import esp,network,utime
esp.osdebug(None)
#import webrepl
#webrepl.start()
wifi= network.WLAN(network.STA_IF)
wifi.active(True)

程式一開始先 import 三個模組分別是 esp、 network、 utime。esp.osdebug（）這個方法為顯示系統內部的相關除錯訊息，開啟這個功能(將 None 改為0 )，在初期測試網路時透過 UART0 的介面傳出系統訊息（也就是 REPL 畫面），方便我們快速瞭解相關的錯誤原因，待測試完成後，JIMI哥 就會建議這個功能關閉，減少訊息干擾。第 5-6 行程式建立起 WLAN 物件與 STA 模式後，啟動 wifi 功能。

try:
    wifi.connect('androidjj','jimixxxxtw')
    print('start to connect wifi')
    for i in range(10):
        print('try to connect wifi in {}s'.format(i))
        utime.sleep(1)
        if wifi.isconnected():
            break  

第8行：wifi.connect() 內填入欲連上線基地台 ssid 與密碼，開始進行連線。

第9-14行：這邊利用 for 迴圈設計一個簡單的 timeout 機制，時間限制為10s，utime.sleep(s) 內填入單位為秒，所以 utime.sleep(1) 就是 delay 1秒，10次迴圈就是10秒，如在時間限制內連上基地台，執行 break 跳出等待迴圈。

    if wifi.isconnected():
        print('WiFi connection OK!')
        print('Network Config=',wifi.ifconfig())
    else:
        print('WiFi connection Error')
except Exception as e: print(e)

跳出等待迴圈後，wifi.isconnected() 回傳是否已連上網，如果已連上 wifi，系統顯示目前的網路 ip 相關資訊，如果連線失敗，顯示 wifi connect Error!。第21行：如有任何 Exception 發生，列印錯誤訊息。

3. 小結

本篇主要介紹 ESP32 的 wifi 如何連網操作，如果想要啟動自動上網功能，也可以在預設的 boot.py 檔編輯想要執行的程序，micropython 在 ESP32上還有一個優勢就是內建 file system，在某些產品上，就可以將這上網的資訊透過檔案或鍵盤輸入存取，達成更為彈性的應用，後續 JIMI 哥會在整理這部分的資料與各位朋友分享。

今天的內容就到這邊，如果各位有遇到什麼問題，也歡迎在下面留言或寫信與我討論囉～

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