STM32单片机无线通信：Wi-Fi和蓝牙模块，连接万物

# 1. STM32单片机简介**

STM32单片机是意法半导体（STMicroelectronics）生产的一系列32位微控制器。它基于ARM Cortex-M内核，具有高性能、低功耗和丰富的外设。STM32单片机广泛应用于工业控制、医疗设备、消费电子等领域。

STM32单片机具有以下特点：

* **高性能：**基于ARM Cortex-M内核，主频高达168MHz，提供卓越的处理能力。
* **低功耗：**采用先进的低功耗技术，在待机模式下功耗低至几微安。
* **丰富的外设：**集成多种外设，包括定时器、ADC、DAC、UART、SPI、I2C等，满足各种应用需求。

# 2. Wi-Fi模块与通信原理

### 2.1 Wi-Fi模块类型与选择

**Wi-Fi模块类型**

Wi-Fi模块主要分为以下类型：

- **集成式Wi-Fi模块：**将Wi-Fi功能集成在单片机芯片中，如STM32W系列。
- **外置式Wi-Fi模块：**通过SPI、UART或其他接口与单片机连接，如ESP8266、ESP32。

**选择Wi-Fi模块的因素**

选择Wi-Fi模块时，需要考虑以下因素：

- **通信距离：**不同模块的通信距离不同，一般在几十米到几百米之间。
- **数据速率：**模块支持的数据速率影响数据传输速度。
- **功耗：**模块的功耗决定了设备的续航能力。
- **安全特性：**模块是否支持加密和安全协议，如WPA2、WPA3。
- **成本：**模块的成本也是一个重要的考虑因素。

### 2.2 Wi-Fi通信协议与安全机制

**Wi-Fi通信协议**

Wi-Fi通信主要基于IEEE 802.11标准，包括以下协议：

- **IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ax：**物理层协议，定义了无线电传输的频率、调制方式和数据速率。
- **IEEE 802.11i/w/p：**安全协议，提供加密和身份验证机制。
- **TCP/IP：**传输层和网络层协议，负责数据传输和网络寻址。

**Wi-Fi安全机制**

Wi-Fi通信中常用的安全机制包括：

- **WEP（有线等效保密）：**一种简单的加密算法，安全性较低。
- **WPA（Wi-Fi保护访问）：**一种更安全的加密算法，基于TKIP（临时密钥完整性协议）。
- **WPA2：**WPA的增强版本，基于AES（高级加密标准）算法，安全性更高。
- **WPA3：**WPA2的最新版本，安全性进一步提升，并引入了新的安全特性。

### 2.3 Wi-Fi模块与STM32单片机连接

**连接方式**

Wi-Fi模块与STM32单片机可以通过以下方式连接：

- **SPI：**一种高速串行接口，适合数据量较大的应用。
- **UART：**一种通用异步收发器接口，适合数据量较小的应用。
- **I2C：**一种低速串行接口，适合低功耗应用。

**连接步骤**

连接Wi-Fi模块与STM32单片机的步骤如下：

1. **硬件连接：**根据模块的引脚定义，将模块的相应引脚与单片机的对应引脚连接。
2. **软件配置：**初始化单片机的串口或I2C接口，并配置Wi-Fi模块的通信参数。
3. **通信测试：**发送和接收数据，验证通信是否正常。

**代码示例**

以下代码示例展示了如何使用SPI接口连接Wi-Fi模块：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "spi.h"

SPI_HandleTypeDef hspi1;

void HAL_SPI_MspInit(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  if(hspi->Instance==SPI1)
  {
    /* Peripheral clock enable */
    __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();
    /**SPI1 GPIO Configuration    
    PA5     ------> SPI1_SCK
    PA6     ------> SPI1_MISO
    PA7     ------> SPI1_MOSI 
    */
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  }
}

void HAL_SPI_MspDeInit(SPI_HandleTypeDef *hspi)
{
  if(hspi->Instance==SPI1)
  {
    /* Peripheral clock disable */
    __HAL_RCC_SPI1_CLK_DISABLE();
    /**SPI1 GPIO Configuration    
    PA5     ------> SPI1_SCK
    PA6     ------> SPI1_MISO
    PA7     ------>