04. study_ESP32配网库

jjjjjjava
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前言

学习要符合如下的标准化链条：了解概念->探究原理->深入思考->总结提炼->底层实现->延伸应用"

01.学习概述

  • 学习主题：
  • 知识类型：
    • 知识类型：
      • ✅Android/
        • ✅01.基础组件
        • ✅02.IPC机制
        • ✅03.消息机制
        • ✅04.View原理
        • ✅05.事件分发机制
        • ✅06.Window
        • ✅07.复杂控件
        • ✅08.性能优化
        • ✅09.流行框架
        • ✅10.数据处理
        • ✅11.动画
        • ✅12.Groovy
      • ✅音视频开发/
        • ✅01.基础知识
        • ✅02.OpenGL渲染视频
        • ✅03.FFmpeg音视频解码
      • ✅ Java/
        • ✅01.基础知识
        • ✅02.Java设计思想
        • ✅03.集合框架
        • ✅04.异常处理
        • ✅05.多线程与并发编程
        • ✅06.JVM
      • ✅ Kotlin/
        • ✅01.基础语法
        • ✅02.高阶扩展
        • ✅03.协程和流
      • ✅ 故障分析与处理/
        • ✅01.基础知识
      • ✅ 自我管理/
        • ✅01.内观
      • ✅ 业务逻辑/
        • ✅01.启动逻辑
        • ✅02.云值守
        • ✅03.智控平台
  • 学习来源：
  • 重要程度：⭐⭐⭐⭐⭐
  • 学习日期：2025.
  • 记录人：@panruiqi

1.1 学习目标

  • 了解概念->探究原理->深入思考->总结提炼->底层实现->延伸应用"

1.2 前置知识

  • [ ]

02.核心概念

2.1 是什么？

他是什么？有哪些基本概念？如何进行基础API调用来使用他？

  • ESP-IDF Provisioning Android库是一个用于ESP32系列设备（包括ESP32、ESP32-S2、ESP32-S3、ESP32-C3和ESP8266）的配网工具库。它提供了一种机制，通过Android应用向ESP设备发送网络凭证和自定义数据。

2.2 解决什么问题？

2.3 基本特性

03.原理机制

3.1 进一步思考

他有哪些核心概念？

  • 传输方式
    • BLE传输：通过蓝牙低功耗与设备通信
    • SoftAP传输：通过ESP32创建的WiFi热点进行通信
  • 设备表示与管理
    • ESPDevice：虚拟设备对象
    • ESPProvisionManager：设备管理器
    • 设备获取方式：QR码扫描和手动创建
  • 基本API使用
    • 设备发现与连接
    • WiFi扫描与配置
    • 加密通信机制
    • 自定义数据交换

3.2 进一步思考

如何进行基础的使用？

  • 添加依赖

    •     implementation 'com.github.espressif:esp-idf-provisioning-android:lib-2.2.5'

有哪些重要的API？

  • 我们以实例来介绍：手动创建和配网的完整过程：

  • 创建ESPDevice实例

    •     // 创建ESPDevice实例，指定传输方式和安全类型
    val espDevice = ESPProvisionManager.getInstance(context).createESPDevice(
        TransportType.TRANSPORT_BLE,  // 使用BLE传输
        SecurityType.SECURITY_1        // 使用安全级别2（推荐）
    )

    • 安全类型选择：

      • SECURITY_0 - 无加密（不推荐）

      • SECURITY_1 - 基本加密

      • SECURITY_2 - 高级加密（推荐）

  • 搜索BLE设备

    •     // 搜索前缀为"PROV_"的ESP32设备
    ESPProvisionManager.getInstance(context).searchBleEspDevices("PROV_", object : BleScanListener {
        
        override fun onPeripheralFound(device: BluetoothDevice?, scanResult: ScanResult?) {
            // 找到匹配的设备
            // device是Android标准的BluetoothDevice对象
            // scanResult包含额外的扫描信息，如信号强度等
        }
        
        override fun scanCompleted() {
            // 扫描完成
        }
        
        override fun scanStartFailed() {
            // 扫描启动失败
        }
        
        override fun onFailure(e: Exception) {
            // 扫描过程中出现错误
        }
    })

  • 连接到BLE设备

    • BLE设备连接需要提供以下信息：

      • 设备POP码（Proof of Possession）- 设备的验证密码

      • 设备的服务名称

      • 连接监听器

    •     // 连接到选定的BLE设备
    val pop = "abcd1234" // 设备的POP码
    val serviceName = "PROV_123" // 设备的服务名称

    espDevice.connectBLEDevice(bluetoothDevice, primaryServiceUuid, pop, serviceName, object : ProvisionListener {
        override fun createSessionFailed(e: Exception) {
            // 创建会话失败
        }
        
        override fun onProvisioningFailed(e: Exception) {
            // 配网过程失败
        }
        
        override fun onProvisioningSuccess() {
            // 连接成功（注意：这里仅表示连接成功，还未配置WiFi）
        }
        
        // 其他回调...
    })

  • 设置安全参数

    • 对于安全版本2，需要设置用户名：

    •     // 设置POP（如果之前未设置）
    espDevice.setProofOfPossession(pop)

    // 安全版本2需要设置用户名
    espDevice.setUserName("espressif")

  • 扫码可用的wifi网络

    •     // 扫描设备可见的WiFi网络
    espDevice.scanNetworks(object : WiFiScanListener {
        override fun onWifiListReceived(wifiList: ArrayList<WiFiAccessPoint>) {
            // 接收到WiFi列表
            // wifiList包含SSID、信号强度等信息
        }
        
        override fun onWiFiScanFailed(e: Exception) {
            // WiFi扫描失败
        }
    })

  • 配置设备WIFI连接

    •     // 配置设备连接到指定WiFi
    val ssid = "YourWiFiName"
    val password = "YourWiFiPassword"

    espDevice.provision(ssid, password, object : ProvisionListener {
        override fun wifiConfigSent() {
            // WiFi配置已发送到设备
        }
        
        override fun wifiConfigFailed(e: Exception?) {
            // 发送WiFi配置失败
        }
        
        override fun wifiConfigApplied() {
            // 设备已应用WiFi配置
        }
        
        override fun wifiConfigApplyFailed(e: Exception?) {
            // 设备应用WiFi配置失败
        }
        
        override fun deviceProvisioningSuccess() {
            // 整个配网过程成功完成
        }
        
        override fun onProvisioningFailed(e: Exception) {
            // 整个配网过程失败
        }
        
        // 其他回调...
    })

  • 检测wifi连接状态

    • 通过自定义数据交换可以检查WiFi连接状态：

    •     // 创建自定义端点
    val customEndpoint = ESPConstants.ESPCustomEndpoint(
        "wifi-status",  // 名称
        "GET",          // HTTP方法
        "/wifi-status", // 路径
        null            // 数据类型
    )

    // 发送请求并接收响应
    espDevice.sendDataToCustomEndPoint(customEndpoint, null, object : ResponseListener {
        override fun onSuccess(response: ByteArray) {
            // 解析响应数据
            val jsonResponse = JSONObject(String(response))
            val isConnected = jsonResponse.optBoolean("connected", false)
            // 处理连接状态
        }
        
        override fun onFailure(e: Exception) {
            // 请求失败
        }
    })

  • 断开连接

    •     // 操作完成后断开设备连接
    espDevice.disconnectDevice()

3.3 进一步思考

他可以实现我们期望的功能吗？

  • 这是我们所期望的：

    • 在这里插入图片描述

  • 他能否实现？

    • 在这里插入图片描述

    • 在这里插入图片描述

04.底层原理

4.1 蓝牙中的状态位

蓝牙连接的过程是什么样的？

首先是蓝牙连接过程中的状态位：

  • 在这里插入图片描述

  • 在这里插入图片描述

4.2 蓝牙设备的连接过程

好，蓝牙连接过程是什么样的？

  • 如图：

  • 在这里插入图片描述

  • 首先是连接状态

    • 在这里插入图片描述

    • GATT是协议，这个代表协议码。

  • 然后是发现当前蓝牙设备可以提供的服务

    • 在这里插入图片描述

    • 在这里插入图片描述

  • 接着是读取蓝牙设备的实际能力，这是读取其协议版本，对应上面的021aff53

    • 在这里插入图片描述

蓝牙的连接过程有些意思，尤其是他的服务发现的过程 和 获取实际能力的过程是不一样的

  • 蓝牙的读取分为两种不同情况

    • 在这里插入图片描述

  • 首先是描述符的读取

    • 在这里插入图片描述

  • 然后是特征值的读取

    • 在这里插入图片描述

4.3 蓝牙设备的配网过程

好，接着是他的配网过程，这是什么样的？

  • 如图：

    • 在这里插入图片描述

  • 初始阶段，调用SDK发送WIFI凭据

    • 在这里插入图片描述

  • 接着是配网过程

    • 在这里插入图片描述

    • 在这里插入图片描述

  • 最后是配网完成阶段

    • 在这里插入图片描述

4.4 如何确认蓝牙设备成功连接上WIFI

现在存在下面的问题：

  • 配置过程分为：配网，联网两个过程。
  • 现在配网成功的迹象是：设备断连接。 但是我们无法判断联网状态了。 因为设备联网后我们无法通过蓝牙和他连接。

设备断开连接表示进入联网尝试阶段

  • 在这里插入图片描述

有哪些解决方案？

  • mDNS

    • 在这里插入图片描述

  • 云端代理确认

    • 在这里插入图片描述

05.深度思考

5.1 关键问题探究

5.2 设计对比

06.实践验证

6.1 行为验证代码

6.2 性能测试

07.应用场景

7.1 最佳实践

7.2 使用禁忌

08.总结提炼

8.1 核心收获

8.2 知识图谱

8.3 延伸思考

09.参考资料

其他介绍

01.关于我的博客

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