【騰訊連連 騰訊物聯網入門學習 第2篇】深度解析微信小程序smartconfig配網原理，安信可ESP-12S直連騰訊物聯開發平台！

      微信物聯網生態主要分在微信硬件開發平台與騰訊物聯開發平台，前者已經停止維護，但依然有着很大的學習價值，而后者作為主推的平台，集成很多功能，包括從微信小程序實現配網到控制；

      為了兼顧更多的朋友和自己的學習筆記，我將會一直更新此專題筆記，歡迎關注本人CSDN半顆心臟，帶你走進前沿領域，學習前沿技術！

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【騰訊連連 - 騰訊物聯開發平台 第2篇 】深度解析微信小程序smartconfig配網原理，安信可ESP-12S直連騰訊物聯開發平台！！

文章目錄

• • 前言
  • 一 SmartConfig配網簡介及交互流程
  • • 1.1 WiFi配網是什么
    • 1.2 SmartConfig配網及設備綁定
  • 二 SmartConfig配網設備端與騰訊連連小程序及后台交互的數據協議
  • 三 ESP8266使用SmartConfig配網接口
  • • 騰訊雲IoT AT指令ESP8266定制固件
    • 配網代碼示例
  • 另外，不要把我的博客作為學習標准，我的只是筆記，難有疏忽之處，如果有，請指出來，也歡迎留言哈！

前言

    終於更新了跨平台的騰訊小程序控制ESP8266的第二篇了，因為我這里已經做好了全部工作，這幾篇先給大家做些理論的知識，對往后的開發埋下扎實的基礎；

    因為現在的騰訊小程序已經支持ESP8266的一鍵配網了，即smartconfig！ 是不是感覺國內物聯網正在慢慢前進？跟着我的筆記慢慢學習吧！

一 SmartConfig配網簡介及交互流程

1.1 WiFi配網是什么

     WiFi配網指的是，由外部向WiFi設備提供SSID和密碼（PSW），讓WiFi設備可以連接指定的熱點或路由器並加入后者所建立的WiFi網絡。對於具備豐富人機界面包括屏幕/鍵盤的設備比如電腦或者手機，可以直接輸入SSID/PSW來進行連接，而對於不具備豐富人機交互界面的物聯網WiFi設備比如智能燈、掃地機器人等，則可以借助手機等智能設備，以某種配網方式將SSID/PSW告訴該設備。

1.2 SmartConfig配網及設備綁定

    SmartConfig方式配網的基本原理是先讓設備進入WiFi混雜模式（promiscuous mode）以監聽捕獲周圍的WiFi報文，由於設備還沒有聯網，而WiFi網絡的數據幀是通過加密的，設備無法知道payload的內容，但是可以知道報文的某些特征數據比如每個報文的長度，同時對於某些數據幀比如UDP的廣播包或多播包，其報文的幀頭結構比較固定，可以很容易的識別出來。

    這個時候在手機app或者小程序測，就可以通過發送UDP的廣播包或者多播包，聰明的開發者利用報文的特征比如長度變化來進行編碼，將目標WiFi路由器的SSID/PSW字符以約定的編碼方式發送出去，設備端在捕獲到UDP報文后按約定的方式進行解碼就可以得到目標WiFi路由器的相關信息並進行聯網。

    SmartConfig方式配網，在編碼方式和報文選擇上面，每個廠商有自己的協議，對於ESP8266，采用的是樂鑫ESP-TOUCH協議。

    基於該協議，設備端在連接WiFi路由器成功之后，會告知手機端自己的IP地址，這個時候手機端可以通過數據通道比如TCP/UDP通訊將后台提供的配網token發送給設備，並由設備轉發至物聯網后台，依據token可以進行設備綁定。

    目前騰訊連連小程序已經支持采用ESP-TOUCH協議進行SmartConfig配網，並提供了相應的小程序SDK.

    下面是騰訊連連小程序SmartConfig方式配網及設備綁定的示例流程圖：

二 SmartConfig配網設備端與騰訊連連小程序及后台交互的數據協議

1. 騰訊連連小程序進入配網模式后，會從物聯網開發平台服務獲取到當次配網的token，小程序相關操作可以參考 生成Wi-Fi設備配網Token

2. 使WiFi設備進入SmartConfig配網模式，看到設備有指示燈在快閃，則說明進入配網模式成功。

3. 小程序按照提示依次獲取WiFi列表，輸入家里目標路由器的SSID/PSW，按下一步之后就會通過SmartConfig方式發送報文。

4. 設備端通過監聽捕獲SmartConfig報文，解析出目標路由器的SSID/PSW並進行聯網，聯網成功之后設備會告知小程序自己的IP地址，同時開始連接物聯網后台。

5. 小程序作為UDP客戶端會連接WiFi設備上面的UDP服務（默認端口為8266），給設備發送配網token，JSON格式為：

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

發送完了之后等待設備UDP回復設備信息及配網協議版本號：

   {"cmdType":2,"productId":"OSPB5ASRWT","deviceName":"dev_01","protoVersion":"2.0"}

6. 如果2秒之內沒有收到設備回復，則重復步驟5，UDP客戶端重復發送配網token。
   如果重復發送5次都沒有收到回復，則認為配網失敗，WiFi設備有異常。

7. 如果步驟5收到設備回復，則說明設備端已經收到token，並准備上報token。這個時候小程序會開始通過token輪詢物聯網后台來確認配網及設備綁定是否成功。小程序相關操作可以參考 查詢配網Token狀態

8. 設備端在成功連接WiFi路由器之后，需要通過MQTT連接物聯網后台，並將小程序發送來的配網token通過下面MQTT報文上報給后台服務：

    topic: $thing/up/service/ProductID/DeviceName
    payload: {"method":"app_bind_token","clientToken":"client-1234","params": {"token":"6ab82618a9d529a2ee777bf6e528a0fd"}}

設備端也可以通過訂閱主題 $thing/down/service/ProductID/DeviceName 來獲取token上報的結果

9. 在以上5-7步驟中，如果小程序收到設備UDP服務發送過來的錯誤日志，且deviceReply字段的值為"Current_Error"，則表示當前配網綁定過程中出錯，需要退出配網操作。如果deviceReply字段是"Previous_Error"，則為上一次配網的出錯日志，只需要上報，不影響當此操作。
   錯誤日志JSON格式例子：

{"cmdType":2,"deviceReply":"Current_Error","log":"ESP WIFI connect error! (10, 2)"} 

10. 如果設備成功上報了token，物聯網后台服務確認了token有效性，小程序會提示配網完成，設備添加成功。

11. 設備端會記錄配網的詳細日志，如果配網或者添加設備失敗，還可以讓設備端創建一個特殊的softAP和UDP服務，通過小程序可以從設備端獲取更多日志用於錯誤分析。

三 ESP8266使用SmartConfig配網接口

    先上開源倉庫：https://github.com/Ai-Thinker-Open/Ai-Thinker-Open-qcloud-esp-wifi

騰訊雲IoT AT指令ESP8266定制固件

    如果ESP-12S模組燒寫了騰訊雲IoT AT指令ESP8266定制固件，則只要通過指令AT+TCDEVINFOSET配置好設備信息，再通過下面的指令啟動SmartConfig配網就可以

AT+TCSTARTSMART

關於AT指令的詳細說明，請參考qcloud-iot-at-esp8266目錄文檔

配網代碼示例

    在qcloud-iot-esp8266-demo/main/wifi_config目錄下，提供了SmartConfig配網在ESP8266上面的參考實現，用戶可以使用qcloud-iot-esp8266-demo工程進行體驗。

    使用示例，配網接口說明請查看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，不要把我的博客作為學習標准，我的只是筆記，難有疏忽之處，如果有，請指出來，也歡迎留言哈！

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