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乐鑫ESP32无线接收器芯片wifi无线模组Wi-Fi一键配网

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乐鑫ESP32无线接收器芯片wifi无线模组Wi-Fi一键配网,物联网行业的发展催生了大批需要联网的设备,但这类设备不像智能手机、平板电脑等丰富的人机交互界面,在这类设备上,用户不能直接输入要连接的路由器 SSID 和密码。如何赋能这类设备、解决它们快速连接到路由器,并进一步连接到互联网或其他局域网络呢?这是Wi-Fi 设备的重要特性之一。本文将介绍一些乐鑫ESP32无线接收器芯片wifi无线模组主流的配网方式,以及这些配网方式的实现。


Wi-Fi配网导读


配网指的是外部向 Wi-Fi 设备提供 SSID 和密码,以 Wi-Fi 设备可以连接指定的 AP 并加入AP所建立的 Wi-Fi网络。乐鑫ESP32无线接收器芯片wifi无线模组Wi-Fi 配网的核心其实就是通过各种方法,将要连接的 AP 的 SSID 和密码发送到需要联网设备的 Wi-Fi 设备,然后由 Wi-Fi 设备去连接指定的 Wi-Fi 网络,达到接入局域网或者互联网的目的。


待配网的物联网设备,除了要连接到网络,一般还需要与某个账户进行关联,所以衍生了如下几个概念:
(1)侠义配网。Wi-Fi 设备取AP 信息 (SSID 和密码等) 并连接 AP 的过程
(2)绑定。用户智能手机 App 账户与被配网设备关联的过程。
(3)广义配网。狭义配网+绑定。
本文主要介绍狭义配网,不对绑定进行介绍。目前主流的 Wi-Fi配网方式有 SotAP 配网、一键配网、蓝牙配网和其他配网等。


SotAP配网


SoftAP 配网又称为传统配网。乐鑫ESP32无线接收器芯片wifi无线模组待配网的 Wi-Fi 设备会建立一个 AP,用户将智能手机或其他具备人机交互功能的设备连接到这个 AP,如平板电脑等。然后,将要连接的设备信息发送给待配网的 Wi-Fi 设备,待配网的 Wi-Fi 设备收到信息后,找到对应的AP 并主动与之连接完成配网。


SoftAP 配网属于局域网直连模式,其优点是没有路由器参与,不受路由器兼容性的干扰,所以配网的成功率相比一键配网要高;其缺点是需要智能手机先连接物联网 SoftAP,用户需要先进入 Wi-Fi 列表页面,然后手动切换到物联网 SoftAP,连接成功。如果需要上云,还需要切换到路由器。有的智能手机并不能自动切换上网 AP,如苹果 iOS 11.0系统以下的智能手需要用户进入 Wi-Fi列表页面,选择新的上网AP,相对比较烦琐。后续在分析 Wi-Fi编程时,将结合代码对 SoftAP 配网进行更为详尽的介绍,此处先不据此展开,各位了解 SoftAP 配网的流程即可。


一键配网


一键配网是指智能手机将 SSID 和密码按照一定的编码格式填充在MAC包中不加密的包头部分,并采用广播和组播方式分段多次发送给 Wi-Fi 设备。一般需要在发送 SSID 和密码的设备上安装一个App,该App 实现了和 Wi-Fi 设备之间发送 SSID 和密码的协议交互。


乐鑫ESP32无线接收器芯片wifi无线模组接收端进入一键配置功能后,Wi-Fi 设备从信道1开始监听路由器上的数据,如果当前被监听的信道有符合规则的数据包,就停止信道切换,停留在当前信道接收全部的数据。否则就依次切换至信道2、3、4···直到信道 13 后又从信道1开始继续监听信道,并依次循环。


从IEEE 802.11的MAC层格式中可以看到,链路层载荷数据(即网络层头部及网络层数据)在数据帧中是清晰可辨的,只要接收到IEEE 802.11的MAC 就可以立刻提取出链路层载荷数据,计算载荷数据的长度。这里的载荷数据,通常就是密文。


在发送端,通常采用以下两种不同的编码发送方式:

(1)UDP广播,根器1EBE 021的MAC 格式可知,从无线信号监听方的角度来说,不管无线信道有没有加密,DA、SA、LENGTH、LIC、SNAP、FCS 字段总是暴露的,因此无线信号监听方可以从这 6个字段获取有效信息。从发送端的角度来说,由于操作系统的限制,如里用广播,则只剩下LENGTH字段,发送端可通过改变其所需要发送数据包的长度进行控制,乐鑫ESP32无线接收器芯片wifi无线模组以只需要指定一套利用长度编码的通信协议,就可利用数据包的 LENGTH 字段来发送数据。

(2) UDP组播。组播地址是保留的 D 类地址,其范围是 224.0.0~239.255.255.255。IP地址与MAC 地址映射关系为: 将MAC 地址的前 25 bit 设定为 01.00.5E,而 MAC 地址的后23bit对应IP 地址的位。故发送端可以在组播 IP 的后 23 bit 中进行数据编码,通过组播包发送编码后的数据,接收端只需要对接收到的数据进行解码即可。


乐鑫ESP32无线接收器芯片wifi无线模组键配网优点是用户操作简单、体验好: 其缺点是对智能手机和路由器的兼容性有严格的要求。例如,有些路由器默认关闭广播/组播报文转发使得设备无法接收路由器转发的报文,或者智能手机和设备所用的频段不同导致配网失败,如手机以 5 GHZ 的频段连接到路由器,而2.4 GHz 的设备压根就接收不到数据等,诸如此类的不可控因素会导致整体的兼容性变差,配网成功率低。

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