AESP-IDFを使ってみる

ESPNOW

ESPNOWはEspressIFが提供するPeerToPeerの通信規格です。
WiFiチャネルの選択やユーザ名、パスワードの認証を行わないので、WiFiに比べ短時間、省電力で動くのが特徴です。
ESPNOWはESP8266でも利用可能で、ESP8266とESP32の間でもESPNOWを使った通信が可能です。

あまり知られていない更新ですが、ESP-IDF V5.4からESPNOWのバージョンが2.0に更新されました。
ESPNOW　Ver1では最大ペイロードサイズは250バイトでしたが、Ver2では1470バイトに拡張されています。
ESP8266のESPNOWはVer1なので、ESP8266と通信するときは250バイトまでの制限が有ります。

こちらにESPNOW通信のサンプルが公開されています。
このサンプルを実行するためには2台のESP32が必要です。
menuconfigを起動するとWiFi modeの選択が有ります。

ESP32はどのモデルもStation InterfaceとSoftAP Interfaceの2つのWiFi Interfaceを持っています。
それぞれのInterfaceには、異なるMACアドレスがアサインされています。
ESPNOWはStation Interface/SoftAP InterfaceのどちらかのInterfaceを使って通信を行います。
WiFi modeはどちらのInterfaceを使うかの選択で、WiFi modeと言うメニュー名が分かりにくいです。
WiFi modeの選択ではなく、WiFi Interfaceの選択です。

こちらがStation Interfaceを使った時のロギングです。

こちらがSoftAP Interfaceを使った時のロギングです。
送信側のMACアドレスが24:0a:c4:c5:46:fcから24:0a:c4:c5:46:fdに変わります。

なかなか難解なコードですが、このサンプルではBroadcast通信とUnicast通信の使い方が紹介されています。
このサンプルは最初はBroadcastで通信相手を探しますが、相手が見つかるとUnicast送信に切り替えます。

Unicast通信に切り替えて100回送信すると、送信を終了します。
こちらが送信側のロギングです。

こちらが受信側のロギングです。

コードを少し変更して、通信速度を測定してみました。
パケット長1470バイトを100回送信した場合、7060Bytes/Sec(55.2M Bits/Sec)程度の通信速度です。
そこで、WiFiのチャネルを変えて、同じ条件で試してみました。
チャネルの使用状況により通信速度は大きく変わります。

WiFi Cannnel	Bytes/Sec	M Bits/Sec
1	7000	54.7
3	7810	61.0
5	9480	74.1
7	9670	75.5
9	9860	77.0
11	7810	61.0
13	9070	70.9
14	10270	80.2

ESP8266にはWiFi Interfaceが１つしかないので、ESPNOWとWiFiを同時に使うことができませんでしたが、
ESP32ではWiFi Interfaceが2つあるので、ESPNOWとWiFiを同時に使うことができます。
ESPNOWとWiFiを同時に使う場合、WiFiはAPSTAモードで初期化する必要が有ります。
APSTAモードで初期化すると、SoftAP InterfaceとStatsion Interfaceが初期化されます。
WiFiルータを介して外の世界と通信する場合、WiFiルーターとの通信はStation Interfaceを使用し、ESPNOWはSoftAP Interfaceを使用します。

こちらにESPNOWのサンプルコードが公開されています。
ESP8266もESP32もArduino環境のコードですが、Linux用のESPNOWのコードが公開されています。
LinuxでESPNOWを使う場合、WiFiインターフェースをモニターモードに変更する必要が有ります。
WiFiのモニターモードは、WiFi アダプターの特別なモードで、送信先に関係なく、特定のチャネルのすべてのワイヤレストラフィックをキャプチャできます。
こちらが、wlx1cbfceaae44dのInterfaceをmonitorモードに変更する手順です。

$ iwconfig

              lo        no wireless
              extensions.

              

              enp2s0    no wireless extensions.

              

              wlx1cbfceaae44d  IEEE 802.11  ESSID:off/any

                       
              Mode:Managed  Access Point:
              Not-Associated   Tx-Power=20 dBm

                       
              Retry short limit:7   RTS thr:off  
              Fragment thr:off

                       
              Power Management:off

              

              

              $ sudo ifconfig wlx1cbfceaae44d

              wlx1cbfceaae44d:
              flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500

                      ether
              1c:bf:ce:aa:e4:4d  txqueuelen 1000  (イーサネット)

                      RX packets
              0  bytes 0 (0.0 B)

                      RX errors
              0  dropped 0  overruns 0  frame 0

                      TX packets
              0  bytes 0 (0.0 B)

                      TX errors
              0  dropped 0 overruns 0  carrier 0 
              collisions 0

              

              $ sudo ifconfig wlx1cbfceaae44d down

              

              $ sudo iwconfig wlx1cbfceaae44d mode monitor

              

              $ sudo ifconfig wlx1cbfceaae44d up

              

              $ sudo ifconfig wlx1cbfceaae44d

              wlx1cbfceaae44d:
              flags=4099<UP,BROADCAST,MULTICAST>  mtu 1500

                      unspec
              1C-BF-CE-AA-E4-4D-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00 
              txqueuelen 1000  (不明なネット)

                      RX packets
              2412317  bytes 380570756 (380.5 MB)

                      RX errors
              0  dropped 109773  overruns 0  frame 0

                      TX packets
              0  bytes 0 (0.0 B)

                      TX errors
              0  dropped 0 overruns 0  carrier 0 
              collisions 0

続く．．．