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1. WI-FI技术简介
1.1 WI-FI的概述
WI-FI 是无线保真的缩写,它的英文全称为 Wireless Fidelity。
WI-FI在无线局域网范畴是指“无线兼容性认证”,实质上是一种商业认证,同时也是一种短距离无线联网技术。而之前章节中介绍过其他的短距离无线联网技术,分别是Zigbee和蓝牙,都属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。
1.2 WI-FI与蓝牙技术对比
WI-FI技术与蓝牙技术有一定的区别,区别如下:
同蓝牙技术相比,WI-FI技术具备更高的传输速率,更远的传播距离。WI-FI的实际传输速率可达150Mbps,而蓝牙连接的实际传输速率只能约等于768Kbps。WI-FI的通信距离更是可以达到蓝牙通信距离的十倍不止。
W-IFI可以穿墙但是蓝牙不可以穿墙。所以,现在大多数的实际应用场景下,均为WI-FI全覆盖而不是蓝牙全覆盖。
通过连接WI-FI可以直接访问网络资源,但是蓝牙连接只能进行简单的已有资源传输。
综上所述,WI-FI的使用面更广阔,蓝牙太局限。那么WI-FI技术与蓝牙技术的区别如表6-1所示:
WI-FI技术 | 蓝牙技术 | |
传输速率 | 实际速率可达150Mbps | 传输速率约768Kbps |
通信距离 | 100米 | 10米以内 |
是否可以穿墙 | 可以 | 不可以 |
是否可以直接访问网络资源 | 可以 | 不可以 |
1.3 WI-FI技术的实际应用场景
WI-FI技术已经广泛应用于手机、手表、电脑、汽车等各种领域,如图6-1所示。

1.4 WI-FI技术的发展历史
WI-FI是无线局域网(WLAN)的一个标准,最早的无线局域网可以追溯到上个世纪 70 年 代,基于 ALOHA 协议的 UHF 无线网络连接了夏威夷岛,是现在无线局域网的一个最初版本。 随后的 1985 年美国联邦通信委员会制定了现在广泛使用的免费 WI-FI频段,和微波炉频率相同。
1991年 NCR 公司和 AT&T 公司发明了现在广泛使用 WI-FI 的标准的 802.11 的前身,用在收银系统,名字为 WaveLAN。澳大利亚的天文学家 John O’sullivan 和他的同事开发了 WI-FI 技术的关键专利,起初使用在 CSIRO (公共健康科学和工业研究组织)的项目上。
1997 年发布了基于 802.11 协议的第一个版本,提供 2Mbit/s速率,在 1999 年提高到 11Mbit/s, 使用价值大大提高,随后 WI-FI得以快速发展。
1.5 主流的WI-FI标准
主流的WI-FI标准是802.11b(1999)、802.11g(2003)、802.11n(2009)、802.11ac (2013)和 802.11ax(2017)。他们之间是向下兼容的,旧协议的设备可以连接到新协议的AP,新协议的设备也可以连接到旧协议的 AP,只是速率会降低。802.11b 和 802.11g 都是较早的标准,802.11b 最快只能到11Mbps,802.11g 最快能达到 54Mbps。802.11n 的速率理论最快可以达到 600Mbps,802.11ac 理论最快可以达到 6.9Gbps,802.11ax 理论最大速率 10Gbps 左右,单用户速率提高不多,它的优势是在多用户,高并发场合提高传输效率。与有线全双工以太网的区别是,WI-FI 的速率是包含上下行的,就是上下行加起来的速率。
值得注意的是,以上速率是理论的物理层传输速率,必须满足最大传输频道带宽下发射接收都达到最大空间流数 (多天线输入输出),这个条件一般情况无法达到。
1.6 WI-FI的组网结构
WI-FI有两种组网结构:一对多(Infratructure模式)和点对点(Ad-hoc模式,又称IBSS模式)。最常用的 WI-FI组网结构是一对多结构的。一个 AP(接入点),多个接入设备。例如,无线路由器其实就是路由器+AP模式。除此之外,WI-FI 还可以点对点连接。例如,两个笔记本可以用 WI-FI 直接连接起来不经过无线路由器。
1.7 WI-FI的频道
2.4G 的 WI-FI划为 14 个频道,每个频道带宽 20-22Mhz,不同的调制方式带宽稍微不同。每个频道的间隔为 5M,相邻的多个频道是有干扰的,相互没有干扰的只有 1,6, 11,14 或者 1,5,9,13(如图6-2所示)。这也是为什么在有多个 Wi-Fi 热点的地方会上不了网,或者非常慢。
现在无线路由器都有手动设置频道的功能,如果在家使用无线路由器最好设置到一个和附近的其他 WI-FI 信号不同的最好是间隔比较远的频道。

1.8 WI-FI的常见加密方式
常用的WI-FI 加密有 WEP,WPA,WPA2。WEP 安全性太差基本上被淘汰了。目前 WPA2 是 被业界认为最安全的加密方式。WPA 加密是 WEP 加密的改进版,包含两种方式:预共享密钥 (PSK)和 Radius 密钥。其中预共享密钥(PSK)有两种密码方式:TKIP 和 AES,相比 TKIP, AES 具有更好的安全系数。WPA2 加密是 WPA 加密的升级版,建议优先选用 WPA2-PSK AES 模 式。WPA/WPA2加Radius密钥是一种最安全的加密类型,不过由于此加密类型需要安装Radius 服务器,一般用户不容易用到。
2. ESP8266 WI-FI通讯模块简介
2.1 WI-FI通讯模块概述
WI-FI 通讯模块使用的是 ESP8266 芯片,该芯片最多的特点是性价比高。ESP8266 是一个完整且自成体系的 WI-FI网络解决方案,能够搭载软件应用,或通过另一个应用处理器卸载所有 WI-FI 网络功能。
2.2 ESP8266芯片的特点
ESP8266 具有强大的片上处理和存储能力,可以通过GPIO口集成传感器及其他应用的特定设备,实现最低的前期开发和运行中最少地占用系统资源。
ESP8266 高度片内集成,包括天线开关、电源管理转换器,因此仅需极少的外部电路,且包括前端模块在内的整个解决方案在设计时将所占 PCB 空间降到最低。
ESP8266 配套有一套软件开发工具包(SDK),该 SDK 为用户提供了一套数据接收、发送 的函数接口,用户不必关心底层网络,如 WI-FI、TCP/IP 等的具体实现,只需要专注于物联网上层应用的开发,利用相应接口完成网络数据的收发即可。
3. ESP8266 WI-FI通讯模块工作模式
3.1 ESP8266 WI-FI通讯模块工作模式简介
ESP8266 WI-FI通讯模块支持三种工作模式分别为station、soft-AP、station+soft-AP模式。
3.2 soft-AP模式
ESP8266工作于soft-AP模式时,相当于一个路由器,其他的WI-FI设备可以连接到该热点AP进行WI-FI 通信,这种设备模式用在主从设备通信的场景中,被配置为AP热点的 WI-FI通讯模块作为主机。
3.3 station模式
ESP8266工作于station模式时,相当于一个客户端,此时 WI-FI 通讯模块会连接到无线路由器,从而实现WI-FI通信。这种模式主要用在网络通信中。
3.4 station+soft-AP模式
ESP8266工作于station+soft-AP模式时,WI-FI通讯模块既当作无线AP热点,又作为客户端,结合上面两种模式的综合应用,一般可应用在需要网络通信且在主从关系中的主机,从而实现组网通信。



