ESP32-S3 WiFi CSI 모션 감지 펌웨어

#include <stdio.h> #include <string.h> #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/task.h" #include "esp_system.h" #include "esp_wifi.h" #include "esp_event.h" #include "esp_log.h" #include "nvs_flash.h" #include "esp_netif.h" #include "driver/uart.h" #include "math.h" #define CSI_WINDOW_SECONDS 2 #define CSI_SAMPLE_RATE_HZ 100 // CSI packets per second (adjust based on your environment) #define MOTION_THRESHOLD 50.0f // 초기 임계값 - 이 값을 조정하여 감도 설정 #define STILL_THRESHOLD 30.0f // 초기 정지 임계값 - 히스테리시스로 오실레이션 방지 static const char *TAG = "CSI_MOTION"; static float csi_variance = 0.0f; static bool motion_state = false; static uint32_t csi_sample_count = 0; static float csi_amplitude_sum = 0.0f; static float csi_amplitude_sq_sum = 0.0f; // CSI 데이터 콜백 - WiFi 드라이버에서 CSI 패킷 수신 시 호출됨 static void wifi_csi_cb(void *ctx, wifi_csi_info_t *info) { if (info == NULL || info->rx_ctrl == NULL) { return; } // CSI 데이터에서 진폭 계산 (실수부와 허수부의 크기) int16_t *csi_data = (int16_t *)info->buf; uint16_t csi_len = info->rx_ctrl->sig_len; uint16_t csi_num = csi_len / 4; // 각 CSI 샘플은 4바이트 (2바이트 실수 + 2바이트 허수) float amplitude_sum = 0.0f; for (uint16_t i = 0; i < csi_num; i++) { int16_t real = csi_data[i * 2]; int16_t imag = csi_data[i * 2 + 1]; amplitude_sum += sqrtf((float)(real * real + imag * imag)); } float avg_amplitude = amplitude_sum / csi_num; // 2초 윈도우 동안의 합과 제곱합을 누적 csi_amplitude_sum += avg_amplitude; csi_amplitude_sq_sum += avg_amplitude * avg_amplitude; csi_sample_count++; // 윈도우가 가득 찼을 때 분산 계산 if (csi_sample_count >= CSI_WINDOW_SECONDS * CSI_SAMPLE_RATE_HZ) { float mean = csi_amplitude_sum / csi_sample_count; float mean_sq = csi_amplitude_sq_sum / csi_sample_count; csi_variance = mean_sq - (mean * mean); // 히스테리시스를 사용한 상태 판별 if (!motion_state && csi_variance > MOTION_THRESHOLD) { motion_state = true; } else if (motion_state && csi_variance < STILL_THRESHOLD) { motion_state = false; } // JSON 형식으로 시리얼 출력 printf("{\"timestamp\":%lu,\"state\":\"%s\",\"variance\":%.2f}\n", (unsigned long)(esp_timer_get_time() / 1000), motion_state ? "motion detected" : "still", csi_variance); // 윈도우 초기화 csi_sample_count = 0; csi_amplitude_sum = 0.0f; csi_amplitude_sq_sum = 0.0f; } } // WiFi 초기화 및 CSI 활성화 static void wifi_init(void) { // NVS 초기화 (WiFi 설정 저장용) esp_err_t ret = nvs_flash_init(); if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) { nvs_flash_erase(); nvs_flash_init(); } // 네트워크 인터페이스 초기화 ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init()); ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default()); // WiFi 스테이션 모드 설정 wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT(); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_RAM)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA)); // CSI 콜백 등록 ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_csi_rx_cb(&wifi_csi_cb)); // CSI 활성화 - 모든 패킷에서 CSI 수집 wifi_csi_config_t csi_config = { .lltf_en = 1, // L-LTF 활성화 .htltf_en = 1, // HT-LTF 활성화 .stbc_htltf2_en = 1, // STBC HT-LTF2 활성화 .ltf_merge_en = 1, // LTF 병합 활성화 .channel_filter_en = 0, // 채널 필터 비활성화 .manu_scale = 0 // 수동 스케일링 비활성화 }; ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_csi_config(&csi_config)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_csi(true)); // WiFi 시작 (연결 시도) ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start()); // 홈 WiFi에 연결 - 여기에 SSID와 비밀번호 입력 wifi_config_t wifi_config = { .sta = { .ssid = "YOUR_HOME_WIFI_SSID", .password = "YOUR_WIFI_PASSWORD", .threshold.authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK }, }; ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &wifi_config)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_connect()); ESP_LOGI(TAG, "WiFi initialized and CSI enabled"); } void app_main(void) { // UART 초기화 (시리얼 출력용) uart_config_t uart_config = { .baud_rate = 115200, .data_bits = UART_DATA_8_BITS, .parity = UART_PARITY_DISABLE, .stop_bits = UART_STOP_BITS_1, .flow_ctrl = UART_HW_FLOWCTRL_DISABLE }; uart_param_config(UART_NUM_0, &uart_config); uart_driver_install(UART_NUM_0, 1024 * 2, 0, 0, NULL, 0); // WiFi 및 CSI 초기화 wifi_init(); ESP_LOGI(TAG, "CSI motion detection started"); // 메인 루프 - FreeRTOS 태스크가 콜백을 처리하므로 여기서는 대기만 함 while (1) { vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000)); } }