【得捷电子Follow me第3期】任务6-1：寻找WiFi发射源的位置

HonestQiao

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本次活动，任务6：综合实践之分任务1：寻找WiFi发射源的位置。

因为Seeed Studio XIAO ESP32C3有WiFI通讯功能，所以可以通过WiFi信号的强度，来判断离WiFi发射源(通常是无线路由器)的位置远近。

 

一、前提知识

参考以下网址：https://www.netspotapp.com/cn/wifi-signal-strength/ 可以了解相关的知识：

无线网络中接收的无线电信号功率电平的通用名称是RSSI（接收信号强度指示符）。WiFi信号强度通常以分贝毫瓦（dBm）为单位，这是一个以分贝（dB）和毫瓦特（mW）来指代功率的绝对值。

 

在我们的程序中，换算为以下的结果：

 

另外，在Seeed Studio XIAO ESP32C3的官方也有对应的演示程序，具体网址为：https://wiki.seeedstudio.com/XIAO_ESP32C3_MicroPython/。

所以本次这个分任务的完成，参考了官方的代码，并结合一直使用的nanogui进行整合。

 

二、获取RSSI信息

通过micropython在ESP32C3上提供的无线网络调用，可以获取对应的结果：

station = network.WLAN(network.STA_IF)
rssi = station.status('rssi')

通过上述步骤，最后能得到rssi的值

 

另外，演示程序中，还驱动蜂鸣器，根据信号的强弱，发出不同的声音，这也是通过rssi的值换算后，输出不同的方波来驱动蜂鸣器的：

    rssi_duty = 160 + 2 * int(rssi)
    rssi_duty_2 = int(rssi_duty / 2)
    rssi_abs = abs(int(rssi)) / 100

    buzzer.duty(rssi_duty)
    time.sleep(rssi_abs)
    buzzer.duty(0)
    time.sleep(rssi_abs)
    buzzer.duty(rssi_duty_2)
    time.sleep(rssi_abs)
    buzzer.duty(0)
    time.sleep(rssi_abs)

 

务必要注意的是，这个分任务，请务必把天线给接上，否则完全无法准确获得RSSI值，甚至可能连不上WiFi。

 

 

三、显示元素

在官方的演示程序中，使用micropython的OLED，这个分享中，则使用了一直使用的nanogui，实际用到的显示元素如下：

1. 文本元素：Label(wri, 0, 0, "Starting up...")，直接在指定位置显示文本

2. LED元素：LED(wri, int(y/rate), int(x/rate), bdcolor=BLACK, height=8)，用于显示圆形点状进度条

 

3. 仪表元素：Meter(wri, 10, 80, divisions = 5, ptcolor=YELLOW, width = 15, height = 50, label='', style=Meter.BAR, legends=('0', '1', '2', '3', '4'))，用于显示信号的强度

 

 

上述三个显示元素，均可以通过 元素.value()更新：

1. lable.value(要显示的文本)

2. led.value(颜色/也就是是否显示)

3. meter.value(仪表刻度值)

 

四、实际代码

前提知识介绍完了，下面废话少说，上代码：

import network
import time
from time import sleep
import machine
from machine import Pin, SoftI2C
import math

from color_setup import ssd,oled_width,oled_height  # Create a display instance

import cmath
import utime
import uos
from gui.core.writer import Writer, CWriter
from gui.core.nanogui import refresh
from gui.widgets.led import LED
from gui.widgets.meter import Meter
from gui.widgets.label import Label

# Fonts
import gui.fonts.arial10 as arial10
import gui.fonts.freesans20 as freesans20

from gui.core.colors import *

# Network settings
wifi_ssid = "OpenBSD"
wifi_password = "********"
machine.freq(160000000)  # Set CPU frequency to 160 MHz (ESP8266 specific)

ssd.fill(0)
refresh(ssd)

CWriter.set_textpos(ssd, 0, 0)  # In case previous tests have altered it
wri = CWriter(ssd, arial10, GREEN, BLACK, verbose=False)
wri.set_clip(True, True, False)

Label(wri, 0, 0, "Starting up...")
refresh(ssd)

station = network.WLAN(network.STA_IF)
station.active(True)
station.connect(wifi_ssid, wifi_password)
time.sleep(1)

while not station.isconnected():
    time.sleep(1)

ssd.fill(0)
refresh(ssd)

Label(wri, 0, 0, "Connecting to")
Label(wri, 20, 0, wifi_ssid)
refresh(ssd)

time.sleep(2)

ssd.fill(0)
refresh(ssd)
ip_address = station.ifconfig()[0]  # Get the IP address
Label(wri, 0, 0, "Connected! ")
Label(wri, 20, 0, "IP Address:")
Label(wri, 40, 0, ip_address)
refresh(ssd)
time.sleep(2)

# Buzzer settings
buzzer_pin = machine.Pin(5, machine.Pin.OUT)
buzzer = machine.PWM(buzzer_pin)
buzzer.freq(1047)
buzzer.duty(0)

center_x = oled_width // 2
center_y = oled_height // 2
square_size = 6  # Size of each square
num_squares = 12  # Number of squares
angle_increment = 2 * math.pi / num_squares

x_pos = [12, 38, 64, 90]
statuses = ["Weak", "Fair", "Good", "Excellent"]

def calculate_block_count(rssi):
    # Determine the number of blocks based on RSSI values
    if -80 <= rssi < -60:
        return 1
    elif -60 <= rssi < -40:
        return 2
    elif -40 <= rssi < -20:
        return 3
    elif -20 <= rssi <= 10:
        return 4

loop_count = 0  # Initialize loop count

while loop_count < 2:  # Execute the loop 24 times
    ssd.fill(0)  # Clear the screen
    refresh(ssd)
    
    for i in range(num_squares):
        angle = i * angle_increment
        x = int(center_x + (center_x - square_size-30) * math.cos(angle))
        y = int(center_y + (center_x - square_size-30) * math.sin(angle))
        
        # Draw all squares
        rate = 1.2
        l0 = LED(wri, int(y/rate), int(x/rate), bdcolor=BLACK, height=8)
        l0.color(GREEN)
        
        refresh(ssd)
        time.sleep_ms(100)  # Pause before next iteration

    loop_count += 1  # Increase loop count

ssd.fill(0)
refresh(ssd)

Label(wri, 5, 0, "RSSI:")
Label(wri, 30, 0, "Quality:")
l1 = Label(wri, 15, 20, "")
l2 = Label(wri, 45, 20, "")

m0 = Meter(wri, 10, 80, divisions = 5, ptcolor=YELLOW, width = 15, height = 50, 
          label='', style=Meter.BAR, legends=('0', '1', '2', '3', '4'))

while True:
    station = network.WLAN(network.STA_IF)
    time.sleep(0.1)
    rssi = station.status('rssi')
    rssi_duty = 160 + 2 * int(rssi)
    rssi_duty_2 = int(rssi_duty / 2)
    rssi_abs = abs(int(rssi)) / 100
 
    block_count = calculate_block_count(rssi)
    status = statuses[block_count - 1]  # Get the status text based on block count
    
    m0.value(block_count/4)

    l1.value(str(rssi)+"  ")
    l2.value(status+"      ")
    refresh(ssd)

    buzzer.duty(rssi_duty)
    time.sleep(rssi_abs)
    buzzer.duty(0)
    time.sleep(rssi_abs)
    buzzer.duty(rssi_duty_2)
    time.sleep(rssi_abs)
    buzzer.duty(0)
    time.sleep(rssi_abs)

 

代码的核心逻辑比较简单，就是启动，联网，然后在循环中，获取RSSI值，并换算到仪表的刻度值进行显示，同时跟去RSSI值的强度，驱动蜂鸣器以不同的频率发生。

 

五、运行测试

实际测试的效果见下面的视频：

4469_1702116898

 

当Seeed Studio XIAO ESP32C3离路由器一般距离时，屏幕显示为Good，仪表可读显示为3格，蜂鸣器接近1秒一次滴滴

当Seeed Studio XIAO ESP32C3离路由器非常近距离时，屏幕显示为Excellent，仪表可读显示为4格，蜂鸣器接近1秒2次滴滴

当Seeed Studio XIAO ESP32C3离路由器距离拉开时，屏幕显示为Fair甚至Weak，仪表可读显示为2格或1格，蜂鸣器滴滴声则间隔时间较长切感觉无力。

 

通过上述的屏幕显示和提示音，在路由器附近的区域走动时，越接近路由器，则信号越好，提示音越急促，从而可以快速定位到实际路由器的位置，也就是寻找WiFi发射源的位置。

也可以让手机开启热点，然后设置连接信息到手机，进行类似的测试。

 

六、总结

通过RSSI来寻找WiFi发射源的位置，是一个有趣的任务，让通常的WiFi功能外，还能够利用WiFi信号做更多的事情。

同样的，也可以利用蓝牙信号，来进行类似的任务或者工作，感兴趣的同学，可以试一试。

不过，需要注意的是，这个信号，会收到现场环境的影响，并不是完全准确的。例如不同的墙壁，对信号的衰减作用不同；有的电气信号，也能够产生干扰。在实际使用中，需要特别注意。

秦天qintian0303

这要是再来一个，然后组网就直接进行定位了  

HonestQiao

秦天qintian0303 发表于 2023-12-10 09:21 这要是再来一个，然后组网就直接进行定位了  

三个比较好定位