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使用Python实现树莓派WiFi断线自动重连实例（附代码）

IronDragon 上传于 2020-09-22 06:46

《使用Python实现树莓派WiFi断线自动重连实例（附代码）》

在物联网（IoT）和嵌入式系统开发中，树莓派（Raspberry Pi）因其低成本、高性能和丰富的扩展接口成为热门选择。然而，树莓派依赖WiFi连接时，常因信号干扰、路由器故障或网络配置问题导致断线，影响项目的稳定性。本文将通过Python脚本实现树莓派WiFi断线自动检测与重连功能，并提供完整的代码实现，帮助开发者构建更健壮的物联网应用。

一、技术背景与需求分析

树莓派作为无风扇微型计算机，广泛应用于家庭自动化、环境监测、机器人控制等领域。其WiFi连接稳定性直接影响数据传输和远程控制。当网络中断时，传统解决方案需手动重启或依赖系统级网络管理工具（如NetworkManager），但这些方法缺乏灵活性和实时性。通过Python脚本实现自动重连，可满足以下需求：

实时监测网络连接状态；
断线后自动执行重连操作；
记录断线事件以便调试；
兼容树莓派OS（Raspberry Pi OS）及其他Linux发行版。

二、核心实现原理

Python脚本通过以下步骤实现自动重连：

检测网络连通性：使用ping命令测试与公共DNS服务器（如8.8.8.8）的通信；
执行重连逻辑：若检测失败，调用系统命令重启WiFi接口；
日志记录：将断线时间、重连结果写入日志文件；
定时任务：通过循环或系统定时器（如cron）定期执行检测。

三、完整代码实现

以下代码分为三个模块：网络检测、重连操作和日志记录。

1. 网络检测模块

import subprocess
import time

def check_network_connection(host="8.8.8.8", timeout=3):
    """
    检测与指定主机的网络连通性
    :param host: 测试目标（默认Google DNS）
    :param timeout: 超时时间（秒）
    :return: True（连通）/ False（断线）
    """
    try:
        # 使用ping命令测试连通性（-c 1表示发送1个包，-W指定超时）
        subprocess.run(["ping", "-c", "1", "-W", str(timeout), host], 
                      stdout=subprocess.PIPE, 
                      stderr=subprocess.PIPE,
                      check=True)
        return True
    except subprocess.CalledProcessError:
        return False

2. 重连操作模块

def restart_wifi_interface(interface="wlan0"):
    """
    重启指定WiFi接口
    :param interface: 接口名（默认wlan0）
    :return: True（成功）/ False（失败）
    """
    try:
        # 禁用接口
        subprocess.run(["sudo", "ifconfig", interface, "down"], check=True)
        time.sleep(2)  # 等待接口完全关闭
        # 启用接口
        subprocess.run(["sudo", "ifconfig", interface, "up"], check=True)
        time.sleep(5)  # 等待接口重新连接
        return True
    except subprocess.CalledProcessError as e:
        print(f"重启WiFi接口失败: {e}")
        return False

3. 日志记录模块

import logging
from datetime import datetime

def setup_logger(log_file="wifi_reconnect.log"):
    """
    配置日志记录器
    :param log_file: 日志文件路径
    """
    logging.basicConfig(
        level=logging.INFO,
        format="%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s",
        handlers=[
            logging.FileHandler(log_file),
            logging.StreamHandler()
        ]
    )

def log_event(message, level="info"):
    """
    记录事件到日志
    :param message: 日志内容
    :param level: 日志级别（info/warning/error）
    """
    if level.lower() == "info":
        logging.info(message)
    elif level.lower() == "warning":
        logging.warning(message)
    elif level.lower() == "error":
        logging.error(message)

4. 主程序逻辑

def main(check_interval=60):
    """
    主循环：定期检测网络并重连
    :param check_interval: 检测间隔（秒）
    """
    setup_logger()
    log_event("WiFi自动重连服务启动", "info")

    while True:
        if not check_network_connection():
            log_event("检测到网络断线，尝试重连...", "warning")
            if restart_wifi_interface():
                log_event("WiFi接口重启成功", "info")
            else:
                log_event("WiFi接口重启失败", "error")
        else:
            log_event("网络连接正常", "info")
        
        time.sleep(check_interval)

if __name__ == "__main__":
    main()

四、代码优化与扩展

1. 增强网络检测

单一ping测试可能误判，可结合多目标检测：

def multi_host_check(hosts=["8.8.8.8", "1.1.1.1"], timeout=3):
    for host in hosts:
        if check_network_connection(host, timeout):
            return True
    return False

2. 使用系统服务管理

将脚本配置为系统服务（Systemd），实现开机自启和后台运行：

创建服务文件/etc/systemd/system/wifi_reconnect.service：

[Unit]
Description=WiFi Auto Reconnect Service
After=network.target

[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /path/to/script.py
Restart=always
User=pi

[Install]
WantedBy=multi-user.target

启用服务：

sudo systemctl enable wifi_reconnect.service
sudo systemctl start wifi_reconnect.service

3. 添加邮件通知

通过SMTP发送断线警报（需安装yagmail库）：

import yagmail

def send_alert_email(subject, body):
    yag = yagmail.SMTP("your_email@gmail.com", "password")
    yag.send("recipient@example.com", subject, body)