在前面網絡篇TCP通信中，我們用到了Wi-Fi功能，但是沒有細講，今天我們在這篇文章中仔細探討一下ESP8266的Wi-Fi聯網過程，以及各種方式的配網過程是如何實現的。文章中難免有疏漏或不正確的地方，如遇不正確的表述還請指出，本系列文章現在在知乎和簡書同步更新。
開始寫之前，我們先來看一下為什么設備需要配網呢？
我們來先看個圖片：
假如你買了一個智能插座，想讓它連接到家里的Wi-Fi，但是智能插座又沒有鍵盤和觸摸屏此時你該怎么操作呢？總不能拆開然后重新給它寫個程序吧！此時就需要我們的智能配網模式出馬了， SmartConfig最先是TI開始研究的，其實類似的協議有很多，各家也都有各家的稱呼，樂鑫這里也還是叫SmartConfig，但是配網模式也不僅僅局限於SmartConfig，還是有很多方式可以做到的，比如看下邊~
下面分析一下幾種配網方式和優缺點：
- 直接配網 -> SSID(Wi-Fi名稱)和PWD(Wi-Fi密碼)保存在設備中(每次修改都要重新燒錄代碼)
- ap配網 -> 設備處於路由模式下等待客戶端發送來SSID和PWD(可以隨時修改，不易於操作)
- web配置 -> 設備內做了個小web服務器通過網頁交換SSID和PWD(界面化操作，流程繁瑣)
- SmartConfig -> 手機通過軟件發送UDP廣播包(包含SSID和PWD，界面化操作，操作簡單)
- Airkiss -> 類似與SmartConfig，可以使用微信公眾號直接配置(界面化操作，不需要裝APP)
- 零配 -> 以配網設備為未配網設備配網，兩個設備間數據交互(AliOS-Things中有涉及)
- 藍牙配網 -> 利用藍牙設備配網，藍牙模塊跟ESP8266串口數據交互(未使用過，不做評價)
目前應該就這幾種吧，據我了解應該就這幾種了，每種方式都有一定的優缺點，本篇文章先給大家講解一下前五種方式，零配方式目前我還沒有嘗試過，后面實際開發過，再給大家講解如何使用，至於藍牙配網手頭沒有藍牙模塊，這里也不給大家講了，不過思路是很簡單的，大家如果有藍牙模塊，或者有BLE開發經驗，相信自己摸索一下就可以做出來了。
- 直接配網
這里叫直接配網應該不是很妥當，其實就是將SSID和PWD直接寫在了固件中，設備上電后會去搜索保存的SSID，如果搜索到指定的SSID后就用保存的PWD去連接Wi-Fi，TCP通信那片文章中我們就是用的這種方式，我們先來回顧一下，在user_config.c文件中有如下定義：
這就是我們保存的Wi-Fi名稱和密碼，然后我們在user_init函數中直接調用的是Wi-Fi連接函數：
可以看出，我們是直接使用保存的信息去進行Wi-Fi操作的，這種方式比較簡單，這里就不再做具體的講解了。
- ap配網
AP(Access Point)模式，就是我們常說的路由模式，這里的思路是ESP8266上電進入AP模式開啟TCP Server，然后手機或者PC連接ESP8266的熱點，然后作為TCP Client去連接Server進行數據交互，TCP數據交互我們在前面的文章中給大家講過，這里我們主要講一下ESP8266怎么開啟AP模式，還有為什么我們讓ESP8266作為TCP Server呢？其實主要是ESP8266做Server去監聽固定端口更方便Client去連接，加入我們手機或者PC做Server，萬一遇到端口不可用，那豈不是沒辦法去交互數據了？所以我們讓ESP8266做Server很顯然是更妥當一點。
還有比較重要的一點就是數據格式，數據格式就像我們交流的語言一樣，是兩者都能夠"聽懂"，"讀懂"的，我們這里使用一種非常常見的數據格式 -> JSON，相信很多人都有聽說過，或者使用過，我們選擇JSON，是因為它的格式固定，並且易於解析，這里我們使用cJSON庫去解析，官方SDK中雖然也有JSON API，但是由於我一直都是使用cJSON，對cJSON庫還是比較喜歡的，而且是用標准C寫的，跨平台so easy，項目地址戳卡片：
使用cJSON非常簡單，只需要添加一個頭文件和源文件就好了，但是在ESP8266上使用還是要修改很多東西的，這里就先不細講了，大家可以先下載我的工程，直接使用，后面我們再單獨講一下JSON。
我們先規定一下數據格式吧，還不了解JSON的話可以先去了解一下，很簡單的其實，就是Key-Value型的鍵值對，就是一個名字對應一個值，這里我們就簡單定一個格式吧！
其中XXXXXXXX和XXXXXXXX都是需要替換成你的實際Wi-Fi名稱和密碼，剩下兩項沒有實際意義，只是防止有人不署名轉載，然后幫助讀者回到正確的車上~啊哈哈哈！
我們來分析一下代碼吧，跟之前的TCP通信差不多，這是這里對收到的數據做了進一步處理，我們只看關鍵代碼好了：
1 /** 2 * TCP Server數據接收回調函數，可以在這處理收到Client發來的數據 3 */ 4 static void ICACHE_FLASH_ATTR 5 tcp_server_recv_cb(void *arg,char *pdata,unsigned short len){ 6 os_printf("tcp server receive tcp client data\r\n"); 7 os_printf("length: %d \r\ndata: %s\r\n",len,pdata); 8 9 //TO DO 10 11 /** 12 *process the receive data 13 */ 14 AP_recv_data_process(pdata);//在TCP Server接收回調函數中，新增了數據處理函數 15 }
然后我們再看看AP_recv_data_process函數是如何處理的：
1 /** 2 * AP配網模式處理TCP client發送來的數據 3 */ 4 void ICACHE_FLASH_ATTR 5 AP_recv_data_process(uint8 *pdata){ 6 7 cJSON *root = cJSON_Parse(pdata);//將一個JSON數據包，按照cJSON結構體的結構序列化整個數據包，並在堆中開辟一塊內存存儲cJSON結構體 8 //成功返回一個指向內存塊中的cJSON指針，失敗返回NULL，表示JSON格式不正確 9 if(root != NULL){ 10 uint8 *SSID = cJSON_GetObjectItem(root,"SSID")->valuestring;//解析SSID key對應的Value值，也就是我們發送的Wi-Fi名稱 11 uint8 *PWD = cJSON_GetObjectItem(root,"PWD")->valuestring;//解析PWD key對應的Value值，也就是我們發送的Wi-Fi密碼 12 uint8 *Author = cJSON_GetObjectItem(root,"Author")->valuestring;// 13 uint8 *zhuanlan = cJSON_GetObjectItem(root,"zhuanlan")->valuestring;// 14 os_printf("\r\nAuthor: %s\r\nzhuluan: %s",Author,zhuanlan); 15 16 os_printf("SSID: %s PWD: %s\r\n",SSID,PWD);//打印我們收到的密碼 17 18 wifi_set_opmode(STATION_MODE);//設置WiFi模式為STATION模式 19 WIFI_Connect(SSID, PWD, wifiConnectCb);//連接目標WiFi 20 }else{ 21 os_printf("json data format error!\r\n");//收到的數據不正確就打印 22 } 23 24 cJSON_Delete(root);//解析完JSON后一定要記得釋放！ 25 }
在此函數中，我們只需對收到的數據簡單一處理，就得到了我們需要的Wi-Fi名稱和密碼，然后我們就可以快快樂樂的去連接Wi-Fi了~，這里AP配網模式是按鍵觸發的，我們在WIFI_Connect函數中調用了wifi_station_set_config函數，下次上電是會直接連接這次我們配置的Wi-Fi的~
- SmartConfig配網
下面我們再來分析一下SmartConfig配網模式，其實SmartConfig模式與Airkiss模式基本是一致的，主要不同就是發數據包方式還是有點不同的：
- SmartConfig 組播,通過長度編碼
- Airkiss 全網廣播,通過長度編碼
別的區別的話就是代碼有些不同了，下面我們來實際分析一下：
1 /** 2 * SmartConfig 測試代碼 3 */ 4 void ICACHE_FLASH_ATTR 5 SmartConfig_test(void){ 6 smartconfig_set_type(SC_TYPE_ESPTOUCH);//設置快連模式類型，必須在smartconfig_start之前調用 7 wifi_set_opmode(STATION_MODE); 8 smartconfig_start(smartconfig_done); 9 } 10 11 /** 12 * Airkiss 測試代碼 13 */ 14 void ICACHE_FLASH_ATTR 15 Airkiss_test(void){ 16 smartconfig_set_type(SC_TYPE_AIRKISS);//設置快連模式類型，必須在smartconfig_start之前調用 17 wifi_set_opmode(STATION_MODE); 18 smartconfig_start(smartconfig_done); 19 } 20 21 /** 22 * SmartConfig Airkiss 測試代碼 23 */ 24 void ICACHE_FLASH_ATTR 25 SmartConfig_Airkiss_test(void){ 26 27 smartconfig_set_type(SC_TYPE_ESPTOUCH_AIRKISS);//設置快連模式類型，必須在smartconfig_start之前調用 28 wifi_set_opmode(STATION_MODE); 29 smartconfig_start(smartconfig_done); 30 } 31 32 33 /*=================================== 34 * Smartconfig Airkiss FUNCTIONS * 35 ====================================*/ 36 37 /** 38 * 39 */ 40 const airkiss_config_t akconf = 41 { 42 (airkiss_memset_fn)&memset, 43 (airkiss_memcpy_fn)&memcpy, 44 (airkiss_memcmp_fn)&memcmp, 45 0, 46 }; 47 48 /** 49 * 50 */ 51 LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR 52 airkiss_wifilan_time_callback(void) 53 { 54 uint16 i; 55 airkiss_lan_ret_t ret; 56 57 if ((udp_sent_cnt++) >30) { 58 udp_sent_cnt = 0; 59 os_timer_disarm(&ssdp_time_serv);//airkiss_wifilan_time_callback運行三十次后停止運行 60 //return; 61 } 62 //設置本地udp發送端口號，IP地址設置成255.255.255.255是進行廣播，UDP有單播，多播和廣播三種模式 63 ssdp_udp.remote_port = DEFAULT_LAN_PORT; 64 ssdp_udp.remote_ip[0] = 255; 65 ssdp_udp.remote_ip[1] = 255; 66 ssdp_udp.remote_ip[2] = 255; 67 ssdp_udp.remote_ip[3] = 255; 68 lan_buf_len = sizeof(lan_buf); 69 70 ret = airkiss_lan_pack(AIRKISS_LAN_SSDP_NOTIFY_CMD, 71 DEVICE_TYPE, DEVICE_ID, 0, 0, lan_buf, &lan_buf_len, &akconf); 72 if (ret != AIRKISS_LAN_PAKE_READY) { 73 os_printf("Pack lan packet error!"); 74 return; 75 } 76 77 ret = espconn_sendto(&pssdpudpconn, lan_buf, lan_buf_len); 78 if (ret != 0) { 79 os_printf("UDP send error!"); 80 } 81 os_printf("Finish send notify!\n");//UDP發送完成 82 } 83 84 /** 85 * 86 */ 87 LOCAL void ICACHE_FLASH_ATTR 88 airkiss_wifilan_recv_callbk(void *arg, char *pdata, unsigned short len) 89 { 90 uint16 i; 91 remot_info* pcon_info = NULL; 92 93 airkiss_lan_ret_t ret = airkiss_lan_recv(pdata, len, &akconf); 94 airkiss_lan_ret_t packret; 95 96 switch (ret){ 97 case AIRKISS_LAN_SSDP_REQ: 98 espconn_get_connection_info(&pssdpudpconn, &pcon_info, 0); 99 os_printf("remote ip: %d.%d.%d.%d \r\n",pcon_info->remote_ip[0],pcon_info->remote_ip[1], 100 pcon_info->remote_ip[2],pcon_info->remote_ip[3]); 101 os_printf("remote port: %d \r\n",pcon_info->remote_port); 102 103 pssdpudpconn.proto.udp->remote_port = pcon_info->remote_port; 104 os_memcpy(pssdpudpconn.proto.udp->remote_ip,pcon_info->remote_ip,4); 105 ssdp_udp.remote_port = DEFAULT_LAN_PORT; 106 107 lan_buf_len = sizeof(lan_buf); 108 packret = airkiss_lan_pack(AIRKISS_LAN_SSDP_RESP_CMD, 109 DEVICE_TYPE, DEVICE_ID, 0, 0, lan_buf, &lan_buf_len, &akconf); 110 111 if (packret != AIRKISS_LAN_PAKE_READY) { 112 os_printf("Pack lan packet error!"); 113 return; 114 } 115 116 os_printf("\r\n\r\n"); 117 for (i=0; i<lan_buf_len; i++) 118 os_printf("%c",lan_buf[i]); 119 os_printf("\r\n\r\n"); 120 121 packret = espconn_sendto(&pssdpudpconn, lan_buf, lan_buf_len); 122 if (packret != 0) { 123 os_printf("LAN UDP Send err!"); 124 } 125 126 break; 127 default: 128 os_printf("Pack is not ssdq req!%d\r\n",ret); 129 break; 130 } 131 } 132 133 /** 134 * 135 */ 136 void ICACHE_FLASH_ATTR 137 airkiss_start_discover(void) 138 { 139 ssdp_udp.local_port = DEFAULT_LAN_PORT;//設置本地端口 140 pssdpudpconn.type = ESPCONN_UDP;//設置通信方式為UDP 141 pssdpudpconn.proto.udp = &(ssdp_udp);// 142 espconn_regist_recvcb(&pssdpudpconn, airkiss_wifilan_recv_callbk);//注冊收到數據回調函數 143 espconn_create(&pssdpudpconn);//創建一個UDP傳輸 144 145 os_timer_disarm(&ssdp_time_serv); 146 os_timer_setfn(&ssdp_time_serv, (os_timer_func_t *)airkiss_wifilan_time_callback, NULL);//注冊airkiss定時回調函數 147 os_timer_arm(&ssdp_time_serv, 1000, 1);//1s 148 } 149 150 /** 151 * 152 */ 153 static void ICACHE_FLASH_ATTR 154 smartconfig_done(sc_status status, void *pdata) 155 { 156 switch(status) { 157 case SC_STATUS_WAIT://連接未開始，請勿在此階段開始連接 158 os_printf("SC_STATUS_WAIT\n"); 159 break; 160 case SC_STATUS_FIND_CHANNEL://請在此階段開啟APP進行配對 161 os_printf("SC_STATUS_FIND_CHANNEL\n"); 162 break; 163 case SC_STATUS_GETTING_SSID_PSWD://獲取到Wi-Fi名稱和密碼 164 os_printf("SC_STATUS_GETTING_SSID_PSWD\n"); 165 sc_type *type = pdata; 166 if (*type == SC_TYPE_ESPTOUCH) {//判斷類型，在這一步發來的數據pdata中應該有配置類型 167 os_printf("SC_TYPE:SC_TYPE_ESPTOUCH\n"); 168 } else { 169 os_printf("SC_TYPE:SC_TYPE_AIRKISS\n"); 170 } 171 break; 172 case SC_STATUS_LINK://開始連接Wi-Fi 173 os_printf("SC_STATUS_LINK\n"); 174 struct station_config *sta_conf = pdata; 175 176 wifi_station_set_config(sta_conf); 177 wifi_station_disconnect(); 178 wifi_station_connect(); 179 break; 180 case SC_STATUS_LINK_OVER://獲取到IP，連接路由完成 181 os_printf("SC_STATUS_LINK_OVER\n"); 182 if (pdata != NULL) {//連接完成，如果使用的是SmartConfig，此時手機會將自己的IP地址發給ESP8266 183 //SC_TYPE_ESPTOUCH 184 uint8 phone_ip[4] = {0}; 185 186 os_memcpy(phone_ip, (uint8*)pdata, 4); 187 os_printf("Phone ip: %d.%d.%d.%d\n",phone_ip[0],phone_ip[1],phone_ip[2],phone_ip[3]); 188 } else {//練成完成，如果是使用的Airkiss方式，到這一步還沒有完成，還會跟微信進行數據交互，應該告知微信配網完成之類的 189 //SC_TYPE_AIRKISS - support airkiss v2.0 190 airkiss_start_discover();//開始Airkiss內網發現 191 } 192 smartconfig_stop();//SmartConfig 完成 193 break; 194 } 195 196 }
這里的代碼稍微有點多，不過其實是三種模式，SmartConfig模式、Airkiss模式、SmartConfigAirkiss混合模式，這是樂鑫官方給出的例子，某些步驟我按我的理解給注釋了一下，大家可以仔細閱讀以下看看，其中需要注意的是在調用smartconfig_start函數之前必須先調用smartconfig_set_type函數聲明配網模式類型。
- Airkiss配網
與SmartConfig類似，代碼在上邊，大家可以看一下。
- Web頁面配置
Web頁面配置也相對不是很難，主要是對表單的處理，但是要把網頁寫在ESP8266的flash中，最近沒什么時間，等改天有時間了再給大家分析一下，不過ESP8266內置網頁的Demo在我的Github倉庫中有一個，大家感興趣的可以先去看一下，然后看一下自己是否能實現。
最后上一段小視頻，手機錄制的，不是很好，大家將就着看，還有些小瑕疵，這里就不剪了。也怪麻煩的，主要看一下流程，可能講的也不是很詳細，有什么建議可以私信我哦~
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