ESP32 ipref WiFi吞吐量测试

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1. 前言

ESP32 作为一款当前市场占有率最高的物联网芯片之一，被应用在绝大多数需要使用到 WiFi 功能的物联网产品上。作为一款产品，产品的稳定性和高可靠性是一个优秀的产品必须重点关注的一个点，那么关于ESP32 这款IC的 WiFi 性能在我们的产品上具体怎么样我们又有什么样的办法？有怎样的指标来测试，来衡量呢？

本文将主要分享，关于如何配置 ESP32 使用 ipref 对其进行 WiFi 网络信号测试，废话不多说，我们直接开始吧！

2. 信号影响因素分析

ESP32 在产品整机中的信号质量主要受以下几大块影响：

  • ESP32模组（包括ESP32芯片、ESP32模组电路板）
  • 天线

在实际项目开发过程中，会有以下几种情况：

  • 直接使用ESP32模组方案：
    • 通常ESP32模组在出厂前，乐鑫都会对模组收发数据包进行检测，已保证生产出货的模组的性能满足要求；但是在实际项目中我们是需要将 ESP32 模组贴在我们自己设计的PCB板上的，那么PCB板上的走线对于ESP32的信号是可能存在影响的！通常我们不建议在ESP32模组下方走线，特别是高频信号线。
  • 仅购买ESP32芯片，自己绘制ESP32外围电路方案：
    • 由于使用ESP32模组，PCB大小受到限制或可扩展性相对直接使用芯片较弱，在一些产品上会选择由项目硬件工程师自行设计ESP32外围电路，那么此类PCB走线对于 WiFi 收发性能需要重点关注！

除了上述ESP32模组以外，天线对于ESP32的WiFi性能也是一个非常重要的变量，关于天线，也分为以下几种情况：

  • 直接使用PCB天线
    • 也就是把天线画在PCB板上，部分型号的ESP32模组就是这样弄的
  • 使用外置天线
    • 外置天线效果通常要强于PCB天线，不过也不是随便一根天线能插上去就行，天线也是个很复杂的东西，每种天线，其适配的频率/频段会不一样，因此你也才能看到有硬件工程师专门调天线！也才会来找到软件同事想办法弄本文的测试方法啦！因此天线是不能随便乱插的，插错了等同于没插！

以上就是对 ESP32 WiFi信号影响的所有硬件软件了，接下来让我们验证下你的设备WiFi性能的好坏吧！

3. WiFi 性能测试

3.1设备端操作， ipref 烧录

关于 ipref 官方提供了相关的测试程序，只需要大家自行下载编译并烧录即可。

  1. 已安装 ESP-IDF 编译环境的，可以在IDF目录下的例程内找到对应的程序，路径如下：~\esp-idf\examples\wifi\iperf

  2. 或者直接下载github上的程序，对应链接：iperf

  3. 拷贝例程至其他目录，不破坏 IDF 环境目录文件


进入 iperf 工程目录，在此目录下打开终端，运行 get_idf 加载IDF环境变量（注意，如果没有提前配置，输入此指令是无效的，请参阅：windows ESP32开发环境搭建 或 linux ESP32开发环境搭建）



5.直接输入 idf.py build 编译工程




6.输入 idf.py -p COM9 flash monitor 下载并开启监控，注意修改COM口为你自己电脑上的COM口；Linux环境为 idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash monitor，也要修改为对应的USB口



7.下载完之后成功运行，串口会打印如下信息



8.iperf 程序内开发了一个终端，通过此终端可完成ESP32 iperf 所需配置，输入 help 可查看所有的指令



9.输入 sta <wifi名> 连接 wifi



10.至此，ESP32设备端已配置完成，接下来先配置号上位机，之后再开始测试</wifi名>

3.2 电脑端操作，安装对应的 ipref 上位机

3.2.1 windows 安装

1.去 iperf 官网下载对应的上位机 iperf下载（点击跳转）
2.选择 iperf 2.0.9 版本，不要下载其他版本，特别是3.0以上版本，原因是不兼容！



3.下载解压，之后进入对应目录下，在此目录下打开 cmd 命令终端



4.输入iperf —help 可查看支持的指令


3.2.2 Linux安装

linux更简单啦，直接在终端敲以下命令



sudo apt-get update
sudo apt install iperf




我当前默认安装的就是2.0版本，大家自己安装的时候还是注意下，V3.0版本的可能不能使用！




3.3 吞吐量测试


WiFi吞吐量测试测试类型上分为发送和接收两种测试，接收性能好不代表发送性能好；此外在协议上又分为TCP和UDP两种，TCP是可靠的连接，UDP是广播方式，因此UDP有一定数量的丢包属于正常现象。


关于ESP32的 wifi 吞吐量测试，需要采用两台设备，在同一个网络下进行，可以是两台ESP32设备，也可以是一台电脑，一台ESP32，本文我们以一台电脑，一台ESP32为例进行说明，相信看完之后，两台ESP32的方案你也能轻松搞定！


接下来就开始吧！




3.3.1 发送性能测试，设备端做客户端，电脑端做服务器


3.3.1.1 UDP测试


    

  1. 我们首先进行UDP测试，电脑端开启服务器，在 cmd 终端输入: iperf -u -s -i 3（linux一样）
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    • -u 参数：进行UDP测试，不加代表进行TCP
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    • -s 参数：作为服务器
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    • -i 3 参数：间隔3s打印一次测试结果，不加你在 cmd 终端就看不到任何过程数据

      2.查看服务端的IP地址，也就是电脑的IP地址，win+r 之后输入 cmd打开新的终端，输入 ipconfig 查看ip信息；linux在终端输入 ifconfig 查看
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    • 设备端操作，发起UDP测试，输入以下指令：
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  • iperf -u -c 192.168.1.54（服务器IP地址） -i 3 -t 30
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  • -c 参数，作为客户端
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  • 192.168.1.54 参数，设置服务器地址
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  • -i 3参数，间隔3s打印一次数据
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  • -t 30 总共进行30s测试
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3.3.1.2 TCP测试


1、服务器配置，采用TCP方式，对应指令为：iperf -s -i 3，相比UDP测试，也就是省略了-u 参数，需要注意的是，iperf上位机2.0.9版本测试完成之后无法退出，我们直接关闭，重新打开就好了~






2.设备端配置，采用TCP方式，对应指令为：iperf -c 192.168.1.54（服务器IP地址） -i 3 -t 30，相比UDP测试，也是删掉 -u 参数






3.需要注意的是，相比UDP测试，在TCP测试中，我们发现没有了丢包率 Datagrams 这个参数了，这是由于TCP通讯是点对点稳定可靠传输，保证数据成功到达，100%成功率，TCP通讯测试时传输速度才是衡量指标！







3.3.2 接收性能测试，设备端做服务器，电脑端做客户端


3.3.2.1 UDP测试



1.修改服务器（ESP32）配置，输入指令：iperf -u -s -i 3






2.修改客户端（上位机）配置，输入指令：iperf -u -c 192.168.1.28 -i 3 -t 30，注意服务器ESP32的IP地址在串口上有打印






3.需要注意的是，ESP32作为UDP服务端的时候有超时设置，且时间不是很长，因此如果ESP32服务端开启后，长时间客服端没有接入是会自动关闭的！串口上会有以下提示，因此操作的时候需要注意！






4.测试结果如下：







4. 总结


以上就是关于 ESP32 的 WiFi 吞吐量测试所有记录啦，有关问题，欢迎大家在评论区讨论！








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