【腾讯连连 腾讯物联网入门学习 第2篇】深度解析微信小程序smartconfig配网原理,安信可ESP-12S直连腾讯物联开发平台!

      微信物联网生态主要分在微信硬件开发平台腾讯物联开发平台,前者已经停止维护,但依然有着很大的学习价值,而后者作为主推的平台,集成很多功能,包括从微信小程序实现配网到控制;

      为了兼顾更多的朋友和自己的学习笔记,我将会一直更新此专题笔记,欢迎关注本人CSDN半颗心脏,带你走进前沿领域,学习前沿技术!

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腾讯连连 - 腾讯物联开发平台 第2篇 】深度解析微信小程序smartconfig配网原理,安信可ESP-12S直连腾讯物联开发平台!!

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文章目录

    • 前言
    • 一 SmartConfig配网简介及交互流程
      • 1.1 WiFi配网是什么
      • 1.2 SmartConfig配网及设备绑定
    • 二 SmartConfig配网设备端与腾讯连连小程序及后台交互的数据协议
    • 三 ESP8266使用SmartConfig配网接口
      • 腾讯云IoT AT指令ESP8266定制固件
      • 配网代码示例
    • 另外,不要把我的博客作为学习标准,我的只是笔记,难有疏忽之处,如果有,请指出来,也欢迎留言哈!

前言

    终于更新了跨平台的腾讯小程序控制ESP8266的第二篇了,因为我这里已经做好了全部工作,这几篇先给大家做些理论的知识,对往后的开发埋下扎实的基础;

    因为现在的腾讯小程序已经支持ESP8266的一键配网了,即smartconfig! 是不是感觉国内物联网正在慢慢前进?跟着我的笔记慢慢学习吧!

【腾讯连连 腾讯物联网入门学习 第2篇】深度解析微信小程序smartconfig配网原理,安信可ESP-12S直连腾讯物联开发平台!_第1张图片

一 SmartConfig配网简介及交互流程

1.1 WiFi配网是什么

     WiFi配网指的是,由外部向WiFi设备提供SSID和密码(PSW),让WiFi设备可以连接指定的热点或路由器并加入后者所建立的WiFi网络。对于具备丰富人机界面包括屏幕/键盘的设备比如电脑或者手机,可以直接输入SSID/PSW来进行连接,而对于不具备丰富人机交互界面的物联网WiFi设备比如智能灯、扫地机器人等,则可以借助手机等智能设备,以某种配网方式将SSID/PSW告诉该设备。

1.2 SmartConfig配网及设备绑定

    SmartConfig方式配网的基本原理是先让设备进入WiFi混杂模式(promiscuous mode)以监听捕获周围的WiFi报文,由于设备还没有联网,而WiFi网络的数据帧是通过加密的,设备无法知道payload的内容,但是可以知道报文的某些特征数据比如每个报文的长度,同时对于某些数据帧比如UDP的广播包或多播包,其报文的帧头结构比较固定,可以很容易的识别出来。

    这个时候在手机app或者小程序测,就可以通过发送UDP的广播包或者多播包,聪明的开发者利用报文的特征比如长度变化来进行编码,将目标WiFi路由器的SSID/PSW字符以约定的编码方式发送出去,设备端在捕获到UDP报文后按约定的方式进行解码就可以得到目标WiFi路由器的相关信息并进行联网。

    SmartConfig方式配网,在编码方式和报文选择上面,每个厂商有自己的协议,对于ESP8266,采用的是乐鑫ESP-TOUCH协议。

    基于该协议,设备端在连接WiFi路由器成功之后,会告知手机端自己的IP地址,这个时候手机端可以通过数据通道比如TCP/UDP通讯将后台提供的配网token发送给设备,并由设备转发至物联网后台,依据token可以进行设备绑定。

    目前腾讯连连小程序已经支持采用ESP-TOUCH协议进行SmartConfig配网,并提供了相应的小程序SDK.

    下面是腾讯连连小程序SmartConfig方式配网及设备绑定的示例流程图:

二 SmartConfig配网设备端与腾讯连连小程序及后台交互的数据协议

  1. 腾讯连连小程序进入配网模式后,会从物联网开发平台服务获取到当次配网的token,小程序相关操作可以参考 生成Wi-Fi设备配网Token

  2. 使WiFi设备进入SmartConfig配网模式,看到设备有指示灯在快闪,则说明进入配网模式成功。

  3. 小程序按照提示依次获取WiFi列表,输入家里目标路由器的SSID/PSW,按下一步之后就会通过SmartConfig方式发送报文。

  4. 设备端通过监听捕获SmartConfig报文,解析出目标路由器的SSID/PSW并进行联网,联网成功之后设备会告知小程序自己的IP地址,同时开始连接物联网后台。

  5. 小程序作为UDP客户端会连接WiFi设备上面的UDP服务(默认端口为8266),给设备发送配网token,JSON格式为:

   {"cmdType":0,"token":"6ab82618a9d529a2ee777bf6e528a0fd"} 

发送完了之后等待设备UDP回复设备信息及配网协议版本号:

   {"cmdType":2,"productId":"OSPB5ASRWT","deviceName":"dev_01","protoVersion":"2.0"}
  1. 如果2秒之内没有收到设备回复,则重复步骤5,UDP客户端重复发送配网token。
    如果重复发送5次都没有收到回复,则认为配网失败,WiFi设备有异常。

  2. 如果步骤5收到设备回复,则说明设备端已经收到token,并准备上报token。这个时候小程序会开始通过token轮询物联网后台来确认配网及设备绑定是否成功。小程序相关操作可以参考 查询配网Token状态

  3. 设备端在成功连接WiFi路由器之后,需要通过MQTT连接物联网后台,并将小程序发送来的配网token通过下面MQTT报文上报给后台服务:

    topic: $thing/up/service/ProductID/DeviceName
    payload: {"method":"app_bind_token","clientToken":"client-1234","params": {"token":"6ab82618a9d529a2ee777bf6e528a0fd"}}
设备端也可以通过订阅主题 $thing/down/service/ProductID/DeviceName 来获取token上报的结果
  1. 在以上5-7步骤中,如果小程序收到设备UDP服务发送过来的错误日志,且deviceReply字段的值为"Current_Error",则表示当前配网绑定过程中出错,需要退出配网操作。如果deviceReply字段是"Previous_Error",则为上一次配网的出错日志,只需要上报,不影响当此操作。
    错误日志JSON格式例子:
{"cmdType":2,"deviceReply":"Current_Error","log":"ESP WIFI connect error! (10, 2)"} 
  1. 如果设备成功上报了token,物联网后台服务确认了token有效性,小程序会提示配网完成,设备添加成功。

  2. 设备端会记录配网的详细日志,如果配网或者添加设备失败,还可以让设备端创建一个特殊的softAPUDP服务,通过小程序可以从设备端获取更多日志用于错误分析。

三 ESP8266使用SmartConfig配网接口

    先上开源仓库:https://github.com/Ai-Thinker-Open/Ai-Thinker-Open-qcloud-esp-wifi

腾讯云IoT AT指令ESP8266定制固件

    如果ESP-12S模组烧写了腾讯云IoT AT指令ESP8266定制固件,则只要通过指令AT+TCDEVINFOSET配置好设备信息,再通过下面的指令启动SmartConfig配网就可以

AT+TCSTARTSMART

关于AT指令的详细说明,请参考qcloud-iot-at-esp8266目录文档

配网代码示例

    在qcloud-iot-esp8266-demo/main/wifi_config目录下,提供了SmartConfig配网在ESP8266上面的参考实现,用户可以使用qcloud-iot-esp8266-demo工程进行体验。

    使用示例,配网接口说明请查看wifi_config/qcloud_wifi_config.h,可以按照下面方式使用:

    /* to use WiFi config and device binding with Wechat mini program */
    int wifi_config_state;
    int ret = start_smartconfig();
    if (ret) {
        Log_e("start wifi config failed: %d", ret);
    } else {
        /* max waiting: 150 * 2000ms */
        int wait_cnt = 150;
        do {
            Log_d("waiting for wifi config result...");
            HAL_SleepMs(2000);            
            wifi_config_state = query_wifi_config_state();
        } while (wifi_config_state == WIFI_CONFIG_GOING_ON && wait_cnt--);
    }

    wifi_connected = is_wifi_config_successful();
    if (!wifi_connected) {
        Log_e("wifi config failed!");
        // setup a softAP to upload log to mini program
        start_log_softAP();
    }

另外,不要把我的博客作为学习标准,我的只是笔记,难有疏忽之处,如果有,请指出来,也欢迎留言哈!

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