Se connecter à un réseau Wi-Fi avec l’ESP32

Regarder le statut de la connexion

On peut connaître le statut de la connexion WiFi avec la fonction WiFi.status() . Cette fonction renvoie un entier en fonction de l’état actuel de la connexion.

Les statuts possibles sont :

• WL_IDLE_STATUS : C’est le statut par défaut avant d’essayer de se connecter à un réseau.

• WL_SCAN_COMPLETED : Le scan des réseaux WiFi est terminé.

• WL_NO_SSID_AVAIL : L’ESP32 n’arrive pas à trouver le nom du réseau WiFi. Soit le réseau est trop loin de l’ESP32, soit le nom (SSID) du réseau est incorrect.

• WL_CONNECT_FAILED : L’ESP32 n’arrive pas à se connecter au réseau WiFi désigné.

• WL_CONNECTION_LOST : La connexion WiFi avec le réseau est perdue. Si cette erreur se répète c’est peut-être un problème d’alimentation de l’ESP32.

• WL_CONNECTED : L’ESP32 est connecté au réseau WiFi.

• WL_DISCONNECTED : L’ESP32 est déconnecté du réseau WiFi.

#include <WiFi.h>

const char* ssid = "yourNetworkName";
const char* password = "yourNetworkPassword";

String get_wifi_status(int status){
    switch(status){
        case WL_IDLE_STATUS:
        return "WL_IDLE_STATUS";
        case WL_SCAN_COMPLETED:
        return "WL_SCAN_COMPLETED";
        case WL_NO_SSID_AVAIL:
        return "WL_NO_SSID_AVAIL";
        case WL_CONNECT_FAILED:
        return "WL_CONNECT_FAILED";
        case WL_CONNECTION_LOST:
        return "WL_CONNECTION_LOST";
        case WL_CONNECTED:
        return "WL_CONNECTED";
        case WL_DISCONNECTED:
        return "WL_DISCONNECTED";
    }
}

void setup(){
    Serial.begin(115200);
    delay(1000);
    int status = WL_IDLE_STATUS;
    Serial.println("\nConnecting");
    Serial.println(get_wifi_status(status));
    WiFi.begin(ssid, password);
    while(status != WL_CONNECTED){
        delay(500);
        status = WiFi.status();
        Serial.println(get_wifi_status(status));
    }

    Serial.println("\nConnected to the WiFi network");
    Serial.print("Local ESP32 IP: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop(){}

Exemples de scénarios possibles

Connecting
WL_IDLE_STATUS
WL_DISCONNECTED
WL_DISCONNECTED
WL_CONNECTED

Connected to the WiFi network
Local ESP32 IP: 192.168.43.129

Connecting
WL_IDLE_STATUS
WL_DISCONNECTED
WL_DISCONNECTED
WL_NO_SSID_AVAIL
WL_NO_SSID_AVAIL
WL_NO_SSID_AVAIL
WL_NO_SSID_AVAIL

Connecting
WL_IDLE_STATUS
WL_DISCONNECTED
WL_DISCONNECTED
WL_NO_SSID_AVAIL
WL_NO_SSID_AVAIL
WL_NO_SSID_AVAIL
WL_NO_SSID_AVAIL

Redémarrer l’ESP32

De temps en temps, pour une raison inconnue, l’ESP32 peut ne pas arriver temporairement à se connecter au réseau WiFi. La meilleure solution est de dire qu’au bout de n secondes si l’ESP32 ne s’est toujours pas connecté au WiFi, on redémarre l’ESP32. Il suffit d’ajouter un timeout et d’utiliser la fonction ESP.restart() pour redémarrer l’ESP32 depuis le code.

Voici un exemple qui permet de redémarrer l’ESP32 au bout de 10 s s’il n’est toujours pas connecté au WiFi.

#include <WiFi.h>

#define CONNECTION_TIMEOUT 10

const char* ssid = "yourNetworkName";
const char* password = "yourNetworkPassword";

void setup(){
    Serial.begin(115200);
    delay(1000);

    WiFi.mode(WIFI_STA); //Optional
    WiFi.begin(ssid, password);
    Serial.println("\nConnecting");
    int timeout_counter = 0;

    while(WiFi.status() != WL_CONNECTED){
        Serial.print(".");
        delay(200);
        timeout_counter++;
        if(timeout_counter >= CONNECTION_TIMEOUT*5){
        ESP.restart();
        }
    }

    Serial.println("\nConnected to the WiFi network");
    Serial.print("Local ESP32 IP: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop(){}

L’ESP32 est bien reset au bout de 10 s en cas d’échec de connexion depuis le code avec le flag SW_CPU_RESET lors du boot.

Connecting
.......................................................

ets Jun  8 2016 00:22:57

rst:0xc (SW_CPU_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0xee
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:1
load:0x3fff0018,len:4
load:0x3fff001c,len:1044
load:0x40078000,len:8896
load:0x40080400,len:5816
entry 0x400806ac

Connecting
.......
Connected to the WiFi network
Local ESP32 IP: 192.168.43.129

Changer de canal Wi-Fi

Si l’ESP32 à plus ou moins du mal à se connecter au WiFi en fonction de périodes (ou de plage horaire), c’est peut-être lié au canal Wi-Fi choisi par votre box. En fait, même si la fréquence du Wi-Fi soit de 2.4GHz, les boxs utilisent une multitude de bandes autour de 2.4GHz, que l’on appelle des canaux pour désengorger le trafic. C’est ce qui permet d’avoir dans des immeubles beaucoup de box Wi-Fi différentes dans un espace très proche sans qu’elles se gênent mutuellement.

Il y a en France, 14 canaux disponibles. Les canaux disponibles varient en fonction des pays. En général, le canal est choisi automatiquement par le modem (en mode auto ), en fonction des autres canaux utilisés par les boxs aux alentours. Sauf qu’en pratique, les box se retrouvent toujours sur les derniers canaux 12, 13 et 14.

Une solution est de changer le numéro du canal utilisé par la box, vers le numéro 1, 6 ou 11 par exemple. Ce changement se fait via l’interface administrateur de la box, en général sur l’IP 192.168.0.1 .

Si vous utilisez beaucoup d’objets IOT connectés en Wi-Fi, je vous recommande d’avoir un second routeur Wi-Fi, pour séparer l’utilisation domestique à celle de l’IOT. En choisissant le canal 1 ou 6 pour le routeur des capteurs IOT et un canal entre 11 et 14 pour l’autre routeur, vous ne devriez plus avoir de problème de connexion Wi-Fi.

Attribuer une adresse IP fixe

L’adresse IP locale de l’ESP32 a été attribuée automatiquement par le serveur DHCP de la box. C’est pratique d’avoir une adresse IP automatiquement sur l’ordinateur car on n’a pas à la rentrer manuellement. L’inconvénient (ou avantage en fonction des cas) est que l’adresse IP est dynamique : elle peut changer. Cela peut devenir gênant si par exemple, dès que l’on redémarre l’ESP32 (ou que le bail du DHCP est expiré) l’adresse IP change, alors qu’on a un serveur web qui tourne sur l’ESP32. Il faudrait à chaque fois retrouver l’IP de l’ESP32. On peut pallier ce problème en fixant l’adresse IP de l’ESP32 sur le réseau. Il faut utiliser pour cela la fonction WiFi.config(ip, dns, gateway, subnet)

Les paramètres à renseigner sont :

• IP : L’adresse IP que l’on souhaite attribuer.

• DNS : Service qui fait le lien entre une URL et une IP. Par défaut, on utilise le serveur DNS de la box internet ou le routeur : donc on indique la même adresse que le routeur (en général 192.168.0.1).

• GATEWAY : C’est l’adresse IP de la box internet ou du routeur (en général 192.168.0.1)

• SUBNET : Masque de sous-réseau (en général 255.255.255.0)

Dans cet exemple, en utilisant le partage WiFi d’un téléphone l’adresse IP du routeur est 192.168.43.1 . Je choisis d’avoir comme IP statique 192.168.43.42 pour l’ESP32.

#include <WiFi.h>

const char* ssid = "yourNetworkName";
const char* password = "yourNetworkPassword";

IPAddress ip(192, 168, 43, 42);
IPAddress dns(192, 168, 43, 1);
IPAddress gateway(192, 168, 43, 1);
IPAddress subnet(255, 255, 255, 0);

void setup(){
Serial.begin(115200);
delay(1000);

WiFi.config(ip, gateway, subnet, dns);
WiFi.begin(ssid, password);
Serial.println("\nConnecting");

while(WiFi.status() != WL_CONNECTED){
    Serial.print(".");
    delay(100);
}

Serial.println("\nConnected to the WiFi network");
Serial.print("[+] ESP32 IP : ");
Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop(){}

À but informatif, on peut ensuite faire un ping depuis l’ordinateur vers l’IP 192.168.43.42 pour voir si la nouvelle adresse a bien été prise en compte :

Changer l’adresse MAC

Dans certaines applications, il peut être intéressant de modifier l’adresse MAC de l’ESP32. On peut changer l’adresse MAC avec quelques lignes de code en utilisant la fonction esp_wifi_set_mac()

#include <WiFi.h>
#include <esp_wifi.h>


uint8_t new_mac[] = {0x60, 0x8B, 0x0E, 0x01, 0x5A, 0x32};

void setup(){
    Serial.begin(115200);

    WiFi.mode(WIFI_STA);//Needed to change MAC adress
    Serial.print("[+] Current MAC Address:  ");
    Serial.println(WiFi.macAddress());

    esp_wifi_set_mac(ESP_IF_WIFI_STA, new_mac);

    Serial.print("[+] New MAC Address:  ");
    Serial.println(WiFi.macAddress());
}

void loop(){}

Terminal série :

[+] Current MAC Address:  24:6F:28:BB:2E:E8
[+] New MAC Address:  60:8B:0E:01:5A:32

Code qui se connecte à un réseau Wi-Fi avec une adresse MAC modifiée

#include <WiFi.h>
#include <esp_wifi.h>

const char* ssid = "yourNetworkName";
const char* password = "yourNetworkPassword";

uint8_t new_mac[] = {0x6C, 0x8D, 0xC1, 0x01, 0x5A, 0x32};

void setup(){
    Serial.begin(115200);

    WiFi.mode(WIFI_STA);//Needed to change MAC adress
    esp_wifi_set_mac(ESP_IF_WIFI_STA, new_mac);
    delay(1000);
    WiFi.begin(ssid, password);
    Serial.println("\nConnecting");

    while(WiFi.status() != WL_CONNECTED){
        Serial.print(".");
        delay(100);
    }

    Serial.println("\nConnected to the WiFi network");
    Serial.print("Local ESP32 IP: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop(){}

Une capture Wireshark montre que l’adresse a bien été changée (ici par une adresse MAC d’Apple):

Economiser de l’énergie

Si on utilise un ESP32 dans un projet qui doit forcément utiliser le WiFi pour fonctionner, il est judicieux de mettre l’ESP32 en mode Deep Sleep en cas d’échec de connexion, pour minimiser la consommation d’énergie. C’est un code similaire avec celui de l’ESP32 qui “dort” pendant 10 secondes entre chaque tentative.

#include <WiFi.h>
#include <esp_wifi.h>

//Time in seconds
#define CONNECTION_TIMEOUT 5
#define DEEP_SLEEP_DURATION 10

const char* ssid = "yourNetworkName";
const char* password = "yourNetworkPassword";

void setup(){
    Serial.begin(115200);
    WiFi.begin(ssid, password);
    Serial.println("\nConnecting");
    int timeout_counter = 0;

    while(WiFi.status() != WL_CONNECTED){
        Serial.print(".");
        delay(100);
        timeout_counter++;
            if(timeout_counter >= CONNECTION_TIMEOUT*10){
                Serial.println("\nCan't establish WiFi connexion");
                //Setup timer
                esp_sleep_enable_timer_wakeup(DEEP_SLEEP_DURATION * 1000000);
                //Start deep sleep
                esp_deep_sleep_start();
            }
    }
    Serial.println("\nConnected to the WiFi network");
    Serial.print("Local ESP32 IP: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop(){}

Utiliser les Wi-Fi events pour avoir un code optimisé

Jusqu’à maintenant, on faisait du polling avec les fonctions Wi-Fi, c’est-à-dire que l’ESP32 reste bloquée tant qu’elle n’a pas reçu un évènement (event) par le contrôleur Wi-Fi. On faisait de la programmation séquentielle. Prenons un exemple :

while(WiFi.status() != WL_CONNECTED){
    Serial.print(".");
    delay(100);
}

On regarde (poll en anglais) régulièrement si l’ESP32 a réussi à se connecter au réseau Wi-Fi. Pendant l’attente, on ne fait rien (on pourrait cependant faire des calculs entre 2 polls) et on reste bloqué dans la boucle while. Difficile de s’y retrouver si l’on veut faire des choses différentes en fonction du statut du Wi-Fi.

Une manière plus propre est de faire de la programmation évènementielle en utilisant les évènements. En effet, des évènements sont générés quand le wifi change d’état. L’intérêt est que l’on peut exécuter du code automatiquement en fonction de l’événement reçu. Cela ressemble beaucoup aux interruptions que l’on utilise sur les pins GPIO. Un changement d’état du pin génère une interruption, qui va exécuter une portion de code prioritaire. Ici un changement d’état du Wi-Fi génère un évènement qui va également exécuter une portion de code.

Le code de base pour gérer les évènements est :

#include <WiFi.h>

const char* ssid = "yourNetworkName";
const char* password = "yourNetworkPassword";

void my_function(WiFiEvent_t wifi_event, WiFiEventInfo_t wifi_info){
    //Code
}

void setup(){
    Serial.begin(115200);
    delay(1000);

    WiFi.mode(WIFI_STA); //Optional
    WiFi.onEvent(my_function, WIFI_EVENT_ID);

    WiFi.begin(ssid, password);
}

void loop(){}

On utilise la fonction WiFi.onEvent(my_function, WIFI_EVENT_ID) pour préciser quelle fonction sera exécutée quand l’événement WIFI_EVENT_ID sera détecté. Il faut remplacer WIFI_EVENT_ID par le nom ou le numéro de l’event (voir tableau ci-dessous). La fonction my_function() doit avoir les paramètres WiFiEvent_t wifi_event, WiFiEventInfo_t wifi_info même s’ils ne sont pas utilisés.

Le code suivant fait la même chose que le code du tout début pour se connecter à une box mais cette fois avec l’utilisation d’événements lorsque l’on est connecté à un réseau.

#include <WiFi.h>

const char* ssid = "yourNetworkName";
const char* password = "yourNetworkPassword";

void connected_to_ap(WiFiEvent_t wifi_event, WiFiEventInfo_t wifi_info) {
  Serial.println("\nConnected to the WiFi network");
}

void got_ip_from_ap(WiFiEvent_t wifi_event, WiFiEventInfo_t wifi_info) {
  Serial.print("Local ESP32 IP: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);

  WiFi.mode(WIFI_STA); //Optional
  WiFi.onEvent(connected_to_ap, ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_CONNECTED);
  WiFi.onEvent(got_ip_from_ap, ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_GOT_IP);

  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.println("\nConnecting");
}

void loop() {}

Connecting
.............
Connected to the WiFi network
Local ESP32 IP: 192.168.43.167

On peut enlever l’exécution de la fonction liée à un évènement pendant l’exécution du programme avec WiFi.removeEvent(WIFI_EVENT_ID)

Une utilisation pratique des évènements est la possibilité de reconnecter automatiquement l’ESP32 en cas de déconnexion.

#include <WiFi.h>

const char* ssid = "yourNetworkName";
const char* password = "yourNetworkPassword";

void connected_to_ap(WiFiEvent_t wifi_event, WiFiEventInfo_t wifi_info) {
  Serial.println("[+] Connected to the WiFi network");
}

void disconnected_from_ap(WiFiEvent_t wifi_event, WiFiEventInfo_t wifi_info) {
  Serial.println("[-] Disconnected from the WiFi AP");
  WiFi.begin(ssid, password);
}

void got_ip_from_ap(WiFiEvent_t wifi_event, WiFiEventInfo_t wifi_info) {
  Serial.print("[+] Local ESP32 IP: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);

  WiFi.mode(WIFI_STA); //Optional
  WiFi.onEvent(connected_to_ap, ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_CONNECTED);
  WiFi.onEvent(got_ip_from_ap, ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_GOT_IP);
  WiFi.onEvent(disconnected_from_ap, ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_DISCONNECTED);

  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.println("\nConnecting");
}

void loop() {}

Sortie de la console :

Connecting
[-] Disconnected from the WiFi AP
[+] Connected to the WiFi network
[+] Local ESP32 IP: 192.168.43.167
[-] Disconnected from the WiFi AP
[-] Disconnected from the WiFi AP
[-] Disconnected from the WiFi AP
[-] Disconnected from the WiFi AP
[+] Connected to the WiFi network
Local ESP32 IP: 192.168.43.167