ESP-Mesh-Lite 用户指南

最新推荐文章于 2025-06-02 09:15:50 发布
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CC 4.0 BY-SA版权
分类专栏： ESP32 Mesh 介绍 文章标签： 物联网 嵌入式硬件
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lu330274924/article/details/134665718
本文介绍ESP-MESH-LITE网络协议，它建立在Wi-Fi协议上，允许大量设备在WLAN中互联，具有自组网和自修复特性。文中阐述其概念、建立和管理网络的过程、数据传输方式，还对比了与ESP-MESH的差异，并给出移植指南和性能指标。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

ESP-MESH-LITE

本指南提供有关 Mesh-Lite 协议的介绍。

概述

ESP-MESH-LITE 是一套建立在 Wi-Fi 协议之上的网络协议。ESP-MESH-LITE 允许分布在大范围区域内（室内和室外）的大量设备（下文称节点）在同一个 WLAN（无线局域网）中相互连接。ESP-MESH-LITE 与 ESP-MESH（又称 ESP-WIFI-MESH）最大的不同是 ESP-MESH-LITE 允许组网内的子设备独立访问外部网络，传输信息对于父节点无感，大大降低了应用层开发难度，ESP-MESH-LITE 具有自组网和自修复的特性，也就是说 Mesh 网络可以自主地构建和维护。

本 ESP-MESH-LITE 指南分为以下几个部分：

  1. 简介
  2. ESP-MESH-LITE 概念
  3. 建立网络
  4. 管理网络
  5. 数据传输
  6. 性能
  7. ESP-MESH-LITE 与 ESP-MESH 差异
  8. 移植指南
  9. 更多注意事项

简介

乐鑫 ESP-Mesh-Lite 方案已经适配乐鑫多种芯片：

芯片ESP-IDF Release/v4.3ESP-IDF Release/v4.4ESP-IDF Release/v5.0ESP-IDF Release/v5.1
ESP32supportedsupportedsupportedsupported
ESP32-C3supportedsupportedsupportedsupported
ESP32-S2supportedsupportedsupportedsupported
ESP32-S3N/Asupportedsupportedsupported
ESP32-C2N/AN/Asupportedsupported
ESP32-C6N/AN/AN/Asupported

传统网络架构示意图

传统 Wi-Fi 网络架构

传统基础设施 Wi-Fi 网络是一个“单点对多点”的网络。这种网络架构的中心节点为接入点 (AP)，其他节点 (station) 均与 AP 直接相连。其中，AP 负责各个 station 之间的仲裁和转发，一些 AP 还会通过路由器与外部 IP 网络交换数据。在传统 Wi-Fi 网络架构中：

  1. 由于所有 station 均需与 AP 直接相连，不能距离 AP 太远，因此覆盖区域相对有限。
  2. 受到 AP 容量的限制，网络中允许的 station 数量相对有限，很容易超载。

ESP-MESH-LITE 网络架构示意图

ESP-MESH-LITE 网络架构示意图

ESP-MESH-LITE 与传统 Wi-Fi 网络的不同之处在于：网络中的节点不需要连接到中心节点，而是可以与相邻节点连接。各节点均通过 Wi-Fi 连接的方式负责相邻节点的数据转发。由于无需受限于距离中心节点的位置，ESP-MESH-LITE 网络的覆盖区域更广。类似地，由于不再受限于中心节点的容量限制，ESP-MESH-LITE 允许更多节点接入，也不易于超载。同时，每个节点会由父节点分配得到 IP 地址，故可以像单个设备接入路由器一样访问网络，其父节点对该数据只做网络层的转发，对应用层无感。

ESP-MESH-LITE 概念

术语

术语描述
节点任何 属于 或 可以成为 ESP-MESH-LITE 网络一部分的设备
根节点网络顶部的节点
子节点如节点 X 连接至节点 Y，且 X 相较 Y，到根节点的层级更多，则称 X 为 Y 的子节点
父节点与子节点对应的概念
后代节点任何可以从根节点追溯到的节点
兄弟节点连接至同一个父节点的所有节点
连接AP 和 station 之间的传统 Wi-Fi 关联。ESP-MESH-LITE 中的节点使用 station 接口与另一个节点的 SoftAP 接口产生关联，进而形成连接。连接包括 Wi-Fi 网络中的身份验证和关联过程
上行连接从节点到其父节点的连接
下行连接从父节点到其一个子节点的连接
子网子网指 ESP-MESH-LITE 网络的一部分，包括一个节点及其所有后代节点。因此，根节点的子网包括 ESP-MESH-LITE 网络中的所有节点

树型拓扑

ESP-MESH-LITE 建立在传统 Wi-Fi 协议之上，可被视为一种将多个独立 Wi-Fi 网络组合为一个单一 WLAN 网络的组网协议。在 Wi-Fi 网络中，station 在任何时候都仅限于与 AP 建立单个连接（上行连接），而 AP 则可以同时被多个 station 连接（下行连接）。然而，ESP-MESH-LITE 网络则允许节点同时充当 station 和 AP。因此，ESP-MESH-LITE 中的节点可以使用 其 SoftAP 接口建立多个下行连接，同时使用 其 station 接口建立一个上行连接。这将自然产生一个由多层父子结构组成的树型网络拓扑结构。

ESP-MESH-LITE 树型拓扑图

ESP-MESH-LITE 树型拓扑

ESP-MESH-LITE 中每个节点都会获得由父节点所分配得到 IP 地址，其可以直接向外部网络发起通信，并且该通信数据对于其父节点来说无感。

备注

ESP-MESH-LITE 网络中的大小（节点总数）取决于网络中允许的最大层级，以及每个节点可以具有的最大下行连接数。因此，这两个变量可用于配置 ESP-MESH-LITE 网络的大小。

网络中允许的最大层级：1-16

每个节点可以具有的最大下行连接数：1-10

节点类型

ESP-MESH-LITE 节点类型图

ESP-MESH-LITE 节点类型

根节点：网络顶部的节点，是 ESP-MESH-LITE 网络和外部 IP 网络之间的唯一接口。根节点直接连接至传统的 Wi-Fi 路由器，在 ESP-MESH-LITE 网络的节点和外部 IP 网络之间起桥接作用。 正常情况下，ESP-MESH-LITE 网络中只能有一个根节点，且根节点的上行连接只能是路由器。如上图所示，节点 A 即为该 ESP-MESH-LITE 网络的根节点。

叶子节点：不允许拥有任何子节点（即无下行连接）的节点。如果节点处于 ESP-MESH-LITE 网络的最大允许层级，则该节点将成为叶子节点。叶子节点不会再产生下行连接，确保网络层级不会超出限制。由于建立下行连接必须使用 SoftAP 接口，因此一些没有 SoftAP 接口的节点（仅有 station 接口）也将被分配为叶子节点。如上图所示，位于网络最外层的 L/M/N 节点即为叶子节点。

中间父节点：既不是属于根节点也不属于叶子节点的节点即为中间父节点。中间父节点必须有且仅有一个上行连接（即一个父节点），但可以具有 0 个或多个下行连接（即 0 个或多个子节点）。因此，中间父节点可以发送和接收自己的数据包，也可以转发其上行和下行连接的数据包。如上图所示，节点 B 到 J 即为中间父节点。 注意，E/F/G/I/J 等没有下行连接的中间父节点并不等同于叶子节点，原因在于这些节点仍允许形成下行连接。

空闲节点：尚未加入网络的节点即为空闲节点。空闲节点将尝试与中间父节点形成上行连接，或者在有条件的情况下（参见 自动根节点选择 ）成为一个根节点。如上图所示，K 和 O 节点即为空闲节点。

信标帧

ESP-MESH-LITE 中能够形成下行连接的每个节点（即具有 SoftAP 接口）都会定期传输 Wi-Fi 信标帧。节点可以通过信标帧让其他节点检测自己的存在和状态。空闲节点将侦听信标帧以生成一个潜在父节点列表，并与其中一个潜在父节点形成上行连接。ESP-MESH-LITE 使用“供应商信息元素”来存储元数据，例如：

  • Mesh-Lite 版本号
  • 节点当前所处的层级
  • 当前子节点数量
  • 可接受的最大下行连接数量

首选父节点

当一个空闲节点有多个候选父节点（潜在父节点）时，空闲节点将与其中的 首选父节点 形成上行连接。首选父节点基于以下条件确定：

  • 候选父节点所处的层级
  • 候选父节点的信号强度

在网络中所处层级较浅的候选父节点（包括根节点）将优先成为首选父节点。这有助于在形成上行连接时控制 ESP-MESH-LITE 网络中的总层级使之最小。例如，在位于第二层和第三层的候选父节点间选择时，位于第二层的候选父节点将始终优先成为首选父节点，除非第二层的候选父节点的 RSSI 强度低于预设阈值。

如果同一层上存在多个候选父节点，RSSI 强度最高的将优先成为首选父节点。

首选父节点选择示意图

首选父节点选择

上图（A 侧） 展示了空闲节点 G 如何在 B/C/D/E/F 五个候选父节点中选择首选父节点。首先，B/C 节点优于 D/E/F 节点，因为这两个节点所处的层级更浅。其次，C 节点优于 B 节点，因为 C 节与 G 节点距离更近，RSSI 信号强度更优。

上图（B 侧） 展示了空闲节点 G 如何在根节点 A 和其他候选父节点中选择首选父节点。此时，根节点 A 处于空闲节点 G 范围之内（即空闲节点 G 接收到的根节点 A 信标帧 RSSI 强度高于预设阈值），由于根节点 A 处于网络中最浅的层，因此将成为首选父节点。

备注

用户还可以通过 esp_mesh_lite_set_allowed_level 和 esp_mesh_lite_set_disallowed_level 自行定义选择节点固定哪个层级或者禁用哪个层级（见 Mesh-Lite API 详解）。

建立网络

一般过程

警告

ESP-MESH-LITE 正式开始构建网络前，必须确保网络中所有节点具有相同的配置（见 esp_mesh_lite_config_t）。每个节点必须配置 相同 MESH_LITE 网络 ID、最大层级数量和 SoftAP 配置。

ESP-MESH-LITE 网络将首先选择根节点，然后逐层形成下行连接，直到所有节点均加入网络。网络的布局可能取决于诸如根节点选择、父节点选择和异步上电复位等因素。但简单来说，一个 ESP-MESH-LITE 网络的构建过程可以概括为以下步骤：

ESP-MESH-LITE 网络构建过程示意图

ESP-MESH-LITE 网络构建过程
1. 根节点选择

根节点直接进行指定（见 用户指定根节点）或通过融合的方式决定最终的根节点（见 自动根节点选择）。一旦选定，其余节点开始连接根节点并与其形成上行连接。

2. 第二层形成

一旦根节点连接到路由器，根节点范围内的其余节点以及后面上电的相同配置的节点将会扫描到根节点的存在（根节点在没有达到最大连接数量的情况下，若达到最大连接数量，节点将会选择更高层级的节点作为首选父节点），从而形成第二层网络。一旦连接，第二层节点成为中间父节点（假设最大允许层级大于 2 层），并进而形成下一层。如上图所示，节点 B 到节点 D 都在根节点的连接范围内。因此，节点 B 到节点 D 将与根节点形成上行连接，并成为中间父节点。

3. 其余层形成

剩余的空闲节点将与所处范围内的中间父节点连接，并形成新的层。一旦连接，根据网络的最大允许层级，空闲节点成为中间父节点或叶子节点。此后重复该步骤，直到网络中的所有空闲节点均加入网络或达到网络最大允许层级。如上图所示，节点 E/F/G 分别与节点 B/C/D 连接，并成为中间父节点。

4. 限制树深度

为了防止网络超过最大允许层级，最大允许层级上的节点将在完成连接后成为叶子节点。这样一来，其他空闲节点将无法与这些最大允许层上的叶子节点形成连接，因此不会超过最大允许层级。然而，如果空闲节点无法找到其他潜在父节点，则将无限期地保持空闲状态。如上图所示，网络的最大允许层级为四。因此，节点 H 在完成连接后将成为叶子节点，以防止任何下行连接的形成。

自动根节点选择

在自动模式下，根节点的选择取决于相对于路由器的信号强度。

ESP-MESH-LITE 默认首先上电的设备作为根节点，若存在多个设备同时上电，每个设备将首先连接至已配置的 Wi-Fi 路由器，之后每个设备将通过向路由器发出竞选广播，其中带有自己的 MAC 地址以及路由器 RSSI 值，MAC 地址可以表示网络中的唯一节点，而 路由器 RSSI 值 代表相对于路由器的信号强度。

所有连接到同一路由器的 Mesh-Lite 设备（满足同一 Mesh-Lite ID）收到后，如果节点检测到具有更强的路由器 RSSI 的广播，则停止发送，即 “弃权”。经过一定的等待时间后（默认 10 s），所有弃权的设备将与路由器断开连接，重新扫描潜在父节点并选出首选父节点形成上行连接（即连接到根节点上作为二级节点，若二级节点连满，相应的会作为三级节点）。

提示

  • 该方案也同时可解决根节点冲突。若在 Mesh-Lite 组网建立连接成功之后，出现了同一配置的设备连接到了同一路由器上（手动指定或者意外连接），那么也将通过该方式解决根节点冲突
  • 若想避免大量设备同时去连接路由器，建议将子节点上电和根节点上电时间错开，待根节点成功上电之后，再大批量上电子节点，这样子节点就能够及时发现根节点并形成连接。

下图展示了在 ESP-MESH-LITE 网络中，根节点的自动选择过程。

根节点选举示例

1. 节点 A/B/C 同时上电后连接到路由器上，通过竞选，节点 C 具有最强的路由器 RSSI 值 (-10 dB)。

2. 节点 A/B 从路由器上断开，重新扫描潜在父节点，节点 C 将成为节点 A/B 的首选父节点，并与之连接。节点 A/B 将形成网络的第二层。

3. 节点 D/E 上电后，首先扫描是否存在潜在父节点，节点 C 将成为节点 D/E 的首选父节点（即最浅的节点），并与这些节点连接。节点 A/B/D/E 形成网络的第二层。

4. 节点 F 和节点 G 分别连接节点 D 和节点 E，并完成网络构建过程。

用户指定根节点

根节点也可以由用户指定，即直接让指定的根节点与路由器连接。当根节点指定后，如果存在同样连接到路由器的节点，就会主动断开并去寻找新的父节点，以防止根节点冲突的发生。下图展示了在 ESP-MESH-LITE 网络中，根节点的手动选择过程。

根节点指定过程示例图

根节点指定示例（根节点 = A，最大层级 = 4)

1. 节点 A 是由用户指定的根节点，因此直接与路由器连接。

2. 节点 C 和节点 D 将节点 A 选为自己的首选父节点，并与其形成连接。这两个节点将形成网络的第二层。

3. 类似地，节点 B 和节点 E 扫描到有合适的父节点节点 C，将与节点 C 连接，节点 F 将与节点 D 连接。这三个节点将形成网络的第三层。

4. 节点 G 将与节点 E 连接，形成网络的第四层。然而，由于该网络的最大允许层级已配置为 4，因此节点 G 将成为叶子节点，以防止形成任何新层。

选择父节点

默认情况下，ESP-MESH-LITE 具有可以自组网的特点，也就是每个节点都可以自主选择与其形成上行连接的潜在父节点。自主选择出的父节点被称为首选父节点。用于选择首选父节点的标准旨在减少 ESP-MESH-LITE 网络的层级，并使节点具有更优的连接稳定性（参见 首选父节点）。

异步上电复位

ESP-MESH-LITE 网络构建可能会受到节点上电顺序的影响。如果网络中的某些节点为异步上电（即相隔几分钟上电），网络的最终结构可能与所有节点同步上电时的理想情况不同。延迟上电的节点将遵循以下规则：

规则 1：如果网络中已存在根节点，则延迟节点上电后即使自身的路由器 RSSI 更强也不会尝试去连接路由器。相反，延迟节点与任何其他空闲节点无异，将通过与首选父节点连接来加入网络。如果该延迟节点为用户指定的根节点，其会直接连接至路由器，原根节点（非用户指定根节点，仅仅是 Mesh 组网逻辑竞选出的根节点）便会从路由器断开作为新根节点的子节点。

规则 2：如果空闲节点被用户指定层级，则该空闲节点在没有找到指定层级上一层的父节点之前不会尝试形成任何上行连接。空闲节点将无限期地保持空闲，直到其寻找到满足自己所指定层级的父节点。

下方示例展示了异步上电对网络构建的影响。

网络构建（异步电源）示例

1. 节点 A/C/D/F/G/H 同步上电，均连接到路由器上，节点 A 的 RSSI 最强，竞选 A 为根节点，其他节点与路由器断开并开始扫描潜在父节点。

2. 一旦节点 A 成为根节点，其余的节点就开始与其首选父节点逐层形成上行连接，并最终形成一个具有五层的网络。

3. 节点 B/E 由于存在上电延迟，因此即使路由器 RSSI 比节点 A 更强（-20 dB 和 -10 dB）也不会尝试成为根节点。相反，这两个上电延迟节点均将与对应的首选父节点 A 和 C 形成上行连接。加入网络后，节点 B/E 均将成为中间父节点。

同步上电：如果所有节点均同步上电，节点 E （-10 dB）由于路由器 RSSI 最强而成为根节点。此时形成的网络结构将与异步上电的情况截然不同。

环路避免、检测和处理

环路是指特定节点与其后代节点（特定节点子网中的节点）形成上行连接的情况。因此产生的循环连接路径将打破 Mesh 网络的树型拓扑结构。ESP-MESH-LITE 内部具有一定的环路检测机制来避免意外情况下节点与其子网中的节点建立上行连接并形成环路。

管理网络

作为一个自修复网络，ESP-MESH-LITE 可以检测并修正 Mesh 网络中的故障。当具有一个或多个子节点的父节点断开或父节点与其子节点之间的连接不稳定时，会发生故障。ESP-MESH-LITE 中的子节点将会重新寻找更合适的父节点，并与其形成上行连接，以维持网络互连。ESP-MESH-LITE 可以处理根节点故障和中间父节点故障。

根节点故障

对于根节点来说，如果其子节点有变动（连接或断开），都将会启动一轮候选根节点选举过程。如果根节点断开，则与其连接的节点（第二层节点）将及时检测到该根节点故障。第二层节点将主动尝试与根节点重连。但是在多次尝试失败后，第二层最新的候选根节点将会直接与路由器连接，成为新的根节点，其余第二层节点将与新的根节点（如果不在范围内的话，也可与相邻父节点连接）形成上行连接。

如果根节点和下面多层的节点（例如根节点、第二层节点和第三层节点）同时断开，则位于最浅层的仍在正常工作的节点多次尝试重连失败后，将会重新扫描潜在父节点，若扫描到将选择新的首选父节点形成上行连接，若扫描不到则连接至路由器。

根节点故障的自修复示意

1. 节点 C 是网络的根节点。节点 A/B/D/E 是连接到节点 C 的第二层节点，由于节点 B 的 RSSI 最强，被选为候选根节点。

2. 节点 C 断开。在多次重连尝试失败后，第二层候选根节点连接至路由器，其他节点开始从原根节点上断开。

3. 节点 B 被选为根节点，并开始接受下行连接。剩余的第二层节点 A/D/E 形成与节点 B 的上行连接，因此网络已经恢复，并且可以继续正常运行。

备注

如果除了断开的根节点外，其他节点都被设定不允许作为 Level 1，则无法进行自动修复。

中间父节点故障

如果中间父节点断开，则与之断开的子节点将主动尝试与该父节点重连。在多次重连尝试失败后，每个子节点开始扫描潜在父节点（请见 信标帧）。

如果存在其他可用的潜在父节点，每个子节点将分别给自己选择一个新的首选父节点（请见 首选父节点），并与它形成上行连接。

下方示例展示了网络从中间父节点断开故障中进行自修复。

中间父节点故障的自修复示意图

中间父节点故障的自修复

1. 网络中存在节点 A 至 G。

2. 节点 C 断开。节点 F/G 检测到节点 C 的断开故障，并尝试与节点 C 重新连接。在多次重连尝试失败后，节点 F/G 将开始选择新的首选父节点。

3. 节点 G 因其范围内不存在任何父节点而暂时保持空闲。节点 F 的范围中有 B 和 E 两个节点，但节点 B 因为所处层级更浅而当选新的父节点。节点 F 将与节点 B 连接后，并成为一个中间父节点，节点 G 将于节点 F 相连。这样一来，网络已经恢复了，但结构发生了变化（网络层级增加了 1 层）。

备注

如果子节点的层级已被指定，则子节点不会将非指定层级的上一级的节点选为潜在父节点。例如 G 被指定只能作为 Level 3，则 G 节点不会尝试与 F 节点连接，此时，G 节点将无限期地保持空闲状态直到发现一个合适的二级节点。

根节点切换（自荐）

对于根节点自动切换的方式大体有两种，一种是同时多个设备连接至路由器后触发的融合场景（见 自动根节点选择）。

另外有一种情况，对于相同 SSID Password 的 Mesh 路由器，如果根节点连接路由器 A，此时整个 Mesh 组网都在路由器 A 下，如果此时路由器 A 意外掉线，则整个网络均失去上网能力，此时所有节点启动自荐模式，若能够发现相同 SSID Password 的 Mesh 路由器 B，则节点会向根节点自荐，附上自己的 MAC 地址以及路由器 RSSI，根节点会选择最优的的自荐节点，最优的自荐节点收到通知后与父节点断开连接去连接路由器 B，同时原根节点通知其子节点重新去扫描发现新的潜在父节点，自己也进入扫描状态。

数据传输

ESP-Mesh-Lite 对于每个节点来说，都会使能 LWIP 协议栈，都可以看作直连路由器的一个设备，可以在应用层独立的调用 Socket、MQTT、HTTP 等网络接口。

双向数据流

下图展示了 ESP-MESH-LITE 叶子节点网络通信时双向数据流涉及的各种网络层。

ESP-MESH-LITE 双向数据流

性能

ESP-MESH-LITE 网络的性能可以基于以下多个指标进行评估：

组网时长：从头开始构建 ESP-MESH-LITE 网络所需的总时长。

修复时间：从网络检测到节点断开到执行适当操作（例如生成新的根节点或形成新的连接等）以修复网络所需的时间。

每跳延迟：数据每经过一次无线 hop 而经历的延迟，即从父节点向子节点（或从子节点向父节点）发送一个数据包所需的时间。

网络节点容量：ESP-MESH-LITE 网络可以同时支持的节点总数。该指标取决于节点可以接受到的最大下行连接数和网络中允许的最大层级。

ESP-MESH-LITE 网络的常见性能指标如下表所示：

  • 组网时长：< 60 秒

  • 修复时间

    根节点断开：< 50 秒

    子节点断开：< 45 秒

  • 每跳延迟：8 到 12 毫秒

备注

  • 上述性能指标的测试条件见下。

    • 测试设备数量：50

    • 最大允许下行连接数量：6

    • 最大允许层级：6

  • 吞吐量取决于组网内设备数量以及层级数，同时还受到周围环境干扰的影响。

  • 用户应注意，ESP-MESH-LITE 网络的性能与网络配置和工作环境密切相关。

ESP-MESH-LITE 与 ESP-MESH 差异

  • ESP-MESH-LITE 相较于 ESP-MESH 会节省出更多的内存空间，但 ESP-MESH 的自组网和自修复的特性相对来说更加完善。

  • ESP-MESH-LITE 跟 ESP-MESH 自动选择父节点方式不同。

    • ESP-MESH：在上电后所有设备处于空闲节点的时候进行竞选，根据 RSSI 选出根节点，之后根节点再连接路由器。
    • ESP-MESH-LITE：默认首先配网完上电的设备作为根节点，若同时有多个设备上电，设备都连到路由器上面后，所有设备开始广播路由器 RSSI，RSSI 最好的作为根节点，其余节点断开与路由器的连接，开始重新扫描发现新的父节点。

  • ESP-MESH 只有根节点使能 LWIP 协议栈，所有子节点设备想要与外部网络通信都需要通过根节点的转发。

移植指南

用户若想要将原有的工程代码与 ESP-MESH-LITE 相结合，只需要关注配网时路由器连接操作，不要直接调用 esp_wifi_connect() 进行连接，而是要调用 esp_mesh_lite_connect()。

拿 Wi-Fi Provisioning 配网举例，在收到路由器 SSID 和 Password 之后，调用 esp_mesh_lite_connect()，ESP-MESH-LITE 内部会去扫描是否存在合适的父节点，若存在，则连接至首选父节点；若不存在，则连接路由器并作为根节点。

/* Event handler for catching system events */
static void event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,
                          int32_t event_id, void* event_data)
{
    if (event_base == WIFI_PROV_EVENT) {
        switch (event_id) {
            case WIFI_PROV_START:
                ESP_LOGI(TAG, "Provisioning started");
                break;
            case WIFI_PROV_CRED_RECV: {
                wifi_sta_config_t *wifi_sta_cfg = (wifi_sta_config_t *)event_data;
                ESP_LOGI(TAG, "Received Wi-Fi credentials"
                         "\n\tSSID     : %s\n\tPassword : %s",
                         (const char *) wifi_sta_cfg->ssid,
                         (const char *) wifi_sta_cfg->password);
#if CONFIG_MESH_LITE_ENABLE
                mesh_lite_sta_config_t config;
                memcpy((char*)config.ssid, (char*)wifi_sta_cfg->ssid, sizeof(config.ssid));
                memcpy((char*)config.password, (char*)wifi_sta_cfg->password, sizeof(config.password));
                config.bssid_set = wifi_sta_cfg->bssid_set;
                if (config.bssid_set) {
                    memcpy((char*)config.bssid, (char*)wifi_sta_cfg->bssid, sizeof(config.bssid));
                }
                esp_mesh_lite_set_router_config(&config);
                esp_mesh_lite_connect();
#else
                esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_FLASH);
                esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_STA, (wifi_config_t*)wifi_sta_cfg);
                esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_RAM);

                esp_wifi_disconnect();
                esp_wifi_connect();
#endif /* CONFIG_MESH_LITE_ENABLE */
                break;
            }
        }
    }
}

备注

具体配网代码修改请参考 Wi-Fi Provisioning

除了配网连接部分的修改，其余的网络应用（Socket、MQTT、HTTP 等）均不需要修改

更多注意事项

  • 数据传输使用 Wi-Fi WPA2-PSK 加密（SoftAP 需设置密码）
  • Mesh 网络内部节点间通信可以通过 esp_mesh_lite_aes_set_key 选择使用 AES128 加密（见 Mesh-Lite API 详解）

本文图片中使用的路由器与互联网图标来自 www.flaticon.com 的 Smashicons。

原文连接：
https://github.com/espressif/esp-mesh-lite/blob/master/components/mesh_lite/User_Guide_CN.md#%E6%80%A7%E8%83%BD

15、ESP-MESH组网
繁星点点~
10-18 1276
ESP-MESH 是一套建立在 Wi-Fi 协议之上的网络协议。ESP-MESH 允许分布在大范围区域内（室内和室外）的大量设备（下文称节点）在同一个 WLAN（无线局域网）中相互连接。ESP-MESH 具有自组网和自修复的特性，也就是说 mesh 网络可以自主地构建和维护。传统基础设施 Wi-Fi 网络是一个“单点对多点”的网络。这种网络架构的中心节点为接入点 (AP)，其他节点 (Station) 均与 AP 直接相连。
esp-mesh-lite网内设备数量是不是和esp-now一样，最多也是20个？
wireless_tag的博客
04-09 540
esp-now并不是最多限制20个设备，20个设备是使用单播包的情况。控制设备的数量理论上没有上限，但需考虑设备过多时的干扰问题。esp-mesh-lite目前测试过50个设备正常使用。启明云端是esp-mesh-lite方案供应商，最近有客户咨询esp-mesh-lite网内设备数量是不是最多20个？因为esp-now通常是20个设备，而esp-mesh-lite底层是esp-now。关于这个问题，答案是不是的，小启测试过，esp-mesh-lite目前测试50个设备都是可以正常使用的。
【mesh】ESP32 官方文档（十六）ESP-MESH 编程指南
小鱼菜鸟的博客
12-24 704
注意，本文原作是InfiniteYuan，原文连接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_27114397/article/details/88079808，此处仅是对该文的备份，请到原文阅读。 官方原文：https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/api-referen...
ESP-IDF项目中的ESP-BLE-MESH技术详解
最新发布
gitblog_00322的博客
06-02 523
ESP-IDF项目中的ESP-BLE-MESH技术详解 什么是ESP-BLE-MESH？ ESP-BLE-MESH是基于蓝牙低功耗(BLE)技术的网状网络解决方案，由乐鑫科技在其ESP-IDF开发框架中实现。它支持多对多(m:m)设备通信，专为构建大规模设备网络而优化。 与传统点对点或星型网络不同，ESP-BLE-MESH允许设备将数据中继传输到不在原始设备直接无线电范围内的其他设备。这种特性使得...
ESP32 官方文档（十六）ESP-MESH 编程指南
InfiniteYuan
03-02 4267
ESP-MESH 编程指南ESP-MESH 编程指南ESP-MESH 编程模型软件栈系统事件LwIP &amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; ESP-MESH编写 ESP-MESH 应用程序初始化 Mesh配置 ESP-MESH 网络启动 Mesh自组织网络切换自组织网络禁用自组织网络启用自组织网络调用 Wi-Fi 驱动程序 API应用实例API 参考头文件相关函数 ESP-MESH 编程指南 这是 ESP-MESH 的编程...
基于idf和mdf。esp-wifi-mesh/mesh-lite实现无路由，无根节点实验,和esp32学习总结
weixin_54652399的博客
12-04 1760
我是一个初学者，文章若有错误，请大佬指正
ESP-MESH
likeping的专栏
04-13 1815
本指南提供有关 ESP-MESH 协议的介绍。更多有关 API 使用的信息，请见 MESH API 参考。 引用：https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32/api-guides/mesh.html 概述 ESP-MESH 是一套建立在 Wi-Fi 协议之上的网络协议。ESP-MESH 允许分布在大范围区域内（...
乐鑫 ESP-Mesh-Lite在windows下的开发环境搭建（二）
10-09 888
上一篇文章的只能在例程文件夹内进行编译，一旦将示例程序复制到其他文件夹，清理后再编译时会出现编译错误。今天发现了一种的开发环境部署方法，实际上esp-mesh-lite文件夹里就有介绍，只是我还不熟悉IDF的操作，到今天才发现。
ESP32和ESP8266的ESP-MESH
lu330274924的博客
11-26 4453
了解如何使用ESP-MESH网络协议通过ESP32和ESP8266 NodeMCU板构建网状网络。ESP-MESH允许多个设备（节点）在单个无线局域网下相互通信。ESP32和ESP8266板均支持该功能。在本指南中，我们将向您展示如何使用Arduino内核开始使用ESP-MESH。本文涵盖以下主题：介绍ESP-MESHESP-MESH基本示例（广播消息）使用ESP-MESH交换传感器读数（广播）根据Espressif文档：“ ESP-MESH是建立在Wi-Fi协议之上的网络协议。
esp32开发板esp-mesh wifi组网可行性文档分析.docx
08-01
ESP32开发板的ESP-Mesh WiFi组网是一种高效且灵活的无线通信解决方案，尤其适用于大规模设备联网的IoT应用。ESP32芯片由Espressif Systems设计，集成了Wi-Fi、蓝牙（包括BLE）以及强大的微处理器，使其成为构建复杂...
esp-mdf release/v1.0 ESP32-WIFI-MESH开发框架
08-17
ESP32 WIFI-MESH 开发框架，esp-mdf 框架，github clone 的 release/v1.0 版本，里面的子模块 esp-idf 框架也是完整的，可以直接使用。 github 拉取太慢了，备份下来使用。
esp_mesh_demo
03-25
概述 本项目主要演示了esp32的ESP-MESH自组网功能，由官方参考示例Mesh Internal Communication修改而来。 现阶段实现的功能： 智能配网。初次使用时，可以通过手机发送路由器wifi的ssid和密码给esp32，使之获得网格组网需要的路由器信息。随后，相关信息会保存到nvs分区中，以后重新启动无需重新配置。 ESP-MESH自组网。多个esp32会根据配置的路由器信息自动连接并组成网络，当距离路由器过远而信号质量差时，会连接到周围的esp32路由器以保证自己的网络质量。 mesh超时（暂定为2分钟）自动进入智能配网。 通过sensorif接口可以连接多个传感器。每隔一段时间，会循环读取每个注册的传感器采集到的数据，并通过网状网络发送到服务器端（没有编写服务器端程序，现在使用打印输出代替） 。另外，也可以手动指定需要读取数据的传感器。 文件说明 main.
esp8266 mesh程序，亲测可用
09-20
------------------------------------------------------------------------------------------------------ Description: 1. The mesh_demo is used to connect multiple IOT nodes to local server. 2. Every node sends one packet to server per 7 seconds after it joins mesh network. 3. Every node gets mac address of all devices working in mesh per 14 seconds after it joins mesh Root device uses espconn_mesh_get_node_info to get mac address list, while non-root devices use topology request with bcast to get mac address of all nodes. 4. When local server receives one packet from node, it just echoes the packet back to the node. 5. When node receives packet from server, it parses packet according to protocol, and forwards packet to specified protocol parser. 6. Mesh_demo provides current lib of mesh with non-os-sdk. 7. Mesh_demo provides recommendation to setup general protocol parser. (mesh_parser.c) 8. Mesh_demo provides demo to build mesh packet and response packet according to packet received. 9. Mesh_demo provides demo to parse topology packet (mesh_none.c). 10.Mesh_demo provides management for mac address list (mesh_device.c). 11.Mesh_demo provides demo using communication of ucast/bcast/mcast/p2p (mesh_json.c)
esp-mdf master_20210827 ESP32 ESP-WIFI-MESH开发框架
08-27
ESP32 ESP-WIFI-MESH开发框架，esp-mdf 框架，github clone 的 master 版本，里面的子模块 esp-idf 框架也是完整的，可以直接使用。 github 拉取太慢了，备份下来使用。
用ESP8266创建ESP-MESH
caixf的博客
07-31 1467
使用ESP8266建立ESP-MESH
乐鑫 ESP-Mesh-Lite在windows下的开发环境搭建
10-01 1192
ESP-Mesh-Lite的开发环境由于没有官方教程，折腾了好几天。环境搭建主要还是参考ESP-MDF环境搭建，特别注意的是必须要在CMD环境下操作，不能用POWER SHELL。 ESP-Mesh-Lite目前支持到5.1的SDK，当然4.4也是可以用的。
ESP8266-Arduino网络编程实例-ESP-MESH多设备节点通信
视觉与物联智能
11-07 2854
本文将演示如何使用ESP-MESH网络协议通过多个ESP设备（ESP32或ESP8266）来构建网状网络。ESP-MESH允许多个设备（节点）在单个无线局域网下相互通信。
ESP32/ESP8266通过ESP-MESH无线组网协议通信
优信电子的博客
11-29 2965
Wi-Fi Mesh 是一种能够大幅提高 Wi-Fi 信号覆盖范围的无线网络系统。乐鑫基于 Wi-Fi 协议推出了 Wi-Fi Mesh 组网方案 ESP-Mesh-Lite，支持分布在室内、室外大范围内的大量设备均接入同一个网络，能够为用户带来快速、稳定、安全的 Wi-Fi 覆盖。ESP-Mesh-Lite 支持乐鑫 ESP32、ESP32-C、ESP32-S 等系列 Wi-Fi SoC，适用于智能家庭、智能灌溉、植物照明、太阳能发电等需要多设备组网部署和群控的自动化场景。
ESP32学习笔记（50）——ESP-WIFI-MESH接口使用
Leung的博客
06-08 7149
ESP-WIFI-MESH是建立在Wi-Fi协议之上的网络协议。ESP-WIFI-MESH允许分布在大范围物理区域内(室内和室外)的许多设备(以下称为节点)在同一个WLAN(无线局域网)下互连。ESP-WIFI-MESH是自组织和自修复的，这意味着网络可以自主构建和维护。ESP-IDF 编程指南——ESP-WIFI-MESH ESP-WIFI-MESH 编程指南传统Wi-Fi网络是“一点对多点”网络，其中称为接入点(AP)的单个中心节点直接连接到所有其他称为站点(Station)的节点。AP负责仲裁和转发站
基于多传感器输入之家庭安全系统设计论文提纲 摘要 本论文详细阐述了基于多传感器输入的家庭安全系统设计，以 STM32F103C8T6 为主控制器，集成了多种传感器，实现对家庭环境的多维度监测。系统通过 DMA 进行数据存储与轮询检测，能及时响应异常情况，通过蜂鸣器报警和 APP 消息推送通知用户。同时，具备门窗开关检测、智能关窗、门口实时监控及陌生人识别等功能，数据通过 MQTT 协议上传至 HomeAssistant 并在 APP 上展示。 关键词 多传感器；家庭安全系统；STM32F103C8T6；数据监测；实时监控 一、引言 01.1 研究背景与意义 随着人们生活水平的提高，对家庭安全的关注度日益增加。传统家庭安全系统功能单一，无法满足现代家庭多样化的安全需求。多传感器输入的家庭安全系统能够全方位监测家庭环境，及时发现并处理各种安全隐患，为家庭提供更可靠的安全保障。 01.2 国内外研究现状 介绍国内外在家庭安全系统领域的研究进展，分析现有系统的优缺点，指出本研究的创新点和改进方向。 01.3 论文结构安排 简述论文各章节的主要内容和组织结构。 二、系统总体设计 02.1 系统架构 详细描述系统的整体架构，包括主控制器、传感器模块、通信模块、显示模块和电源模块等，说明各模块之间的连接关系和数据流向。 02.2 系统功能概述 阐述系统的主要功能，如气体检测、温湿度监测、门窗开关检测、智能关窗、门口监控及陌生人识别等，以及系统如何实现这些功能。 02.3 系统工作流程 绘制系统的工作流程图，说明系统在不同状态下的工作过程，包括数据采集、处理、判断和响应等环节。 三、硬件设计 03.1 主控制器 STM32F103C8T6 介绍主控制器的特点和性能参数，说明其在系统中的核心作用，包括数据处理、任务调度和与其他模块的通信等。 03.2 传感器模块 03.2.1 MQ4 一氧化碳传感器和 MQ7 甲烷传感器 详细描述这两种气体传感器的工作原理、特性和接口电路，说明如何通过 A/D 转换和 DMA 存储将传感器数据传输到主控制器。 03.2.2 水位传感器 介绍水位传感器的工作原理和接口电路，说明其在系统中的作用和数据采集方式。 03.2.3 DHT11 温湿度传感器 阐述 DHT11 温湿度传感器的工作原理和 I²C 通信协议，说明如何与主控制器进行通信并获取温湿度数据。 03.2.4 门窗传感器 介绍门窗传感器的工作原理和外部中断机制，说明如何通过 GPIO 口的外部中断检测门窗的开关情况。 03.2.5 光电传感器和舵机 说明光电传感器的工作原理和如何检测靠近窗户的物体，以及舵机的控制原理和如何通过 PWM 输出实现智能关窗功能。 03.2.6 ESP32S3CAM 介绍 ESP32S3CAM 的特点和功能，说明其在门口实时监控和陌生人识别中的应用，包括图像采集、处理和传输等过程。 03.3 显示模块 介绍 OLED 屏幕的特点和接口电路，说明如何在屏幕上显示传感器数据。 03.4 通信模块 介绍 ESP32S3 自带的 wifi 模块和 MQTT 协议，说明如何通过该模块将传感器数据上传到 HomeAssistant 平台。 03.5 电源模块 介绍 12V 锂电池 2200mA 和 LM2596 可调降压模块的工作原理和电路设计，说明如何为系统提供稳定的电源。 四、软件设计 04.1 开发环境与工具 介绍系统软件开发所使用的环境和工具，如 Keil MDK、Arduino IDE 等。 04.2 主程序设计 详细描述主程序的流程和功能，包括系统初始化、数据采集、处理、判断和响应等环节，以及如何与各模块进行交互。 04.3 传感器驱动程序设计 分别介绍各传感器的驱动程序设计，包括气体传感器的 A/D 转换和 DMA 存储、温湿度传感器的 I²C 通信、门窗传感器的外部中断处理、光电传感器和舵机的控制等。 04.4 通信程序设计 介绍 ESP32S3 与 HomeAssistant 之间的 MQTT 通信程序设计，包括连接建立、数据发送和接收等过程。 04.5 APP 开发 简述 APP 的功能和设计思路，说明如何通过 APP 显示传感器数据、阈值和门口监控画面，以及接收系统报警消息。 五、系统测试与调试 05.1 硬件测试 对系统的硬件电路进行测试，检查各模块的工作状态和连接情况，确保硬件系统正常运行。 05.2 软件调试 对系统的软件程序进行调试，检查各功能模块的实现情况，排除软件故障，确保系统功能正常。 05.3 系统联调 将硬件和软件系统进行联合调试，测试系统的整体性能和稳定性，对系统进行优化和改进。 05.4 测试结果分析 对系统的测试结果进行分析，评估系统的性能指标，如传感器精度、响应时间、通信稳定性等，验证系统的设计目标是否达到。 六、结论与展望 06.1 研究成果总结 总结本论文的研究成果，包括系统的设计方案、硬件实现、软件编程和测试结果等，说明系统的优点和创新点。 06.2 不足之处与改进方向 分析系统存在的不足之处，如传感器精度、功耗等问题，提出改进的方向和措施。 06.3 未来研究展望 对未来家庭安全系统的发展趋势进行展望，提出进一步的研究方向和课题。
04-02
<think>嗯，用户之前让我详细说明各种传感器、摄像头和电源的原理，现在他们需要的是基于多传感器输入的家庭安全系统设计论文提纲。看起来用户可能在撰写学术论文或者毕业设计，需要结构化的提纲来组织内容。 首先，我要确认用户提供的提纲是否完整，是否需要补充或调整。用户给出的提纲已经比较详细，涵盖了摘要、引言、系统设计、硬件、软件、测试、结论等部分。但可能有些部分可以进一步细化，比如在硬件设计中是否要加入电路图或模块选择的原因，或者在软件设计中是否需要更具体的算法描述。 接着，用户可能希望提纲更符合学术规范，比如章节编号是否正确。用户原文中的“一、引言”下的子章节用了“01.1”，可能需要调整为“1.1”这样的格式。此外，论文结构安排部分可能需要更明确地对应后续章节，帮助读者理解整体框架。 另外，用户提到的传感器模块中有MQ4、MQ7、DHT11等，但之前讨论过AHT20和MQ系列的其他传感器，可能需要检查是否有不一致的地方，或者是否需要统一传感器型号的描述。同时，硬件设计中的ESP32S3CAM模块用于门口监控和陌生人识别，可能需要详细说明其与其他模块的协作，比如与STM32主控制器的通信方式，是串口还是其他接口。 在软件设计部分，用户提到了DMA存储和外部中断处理，可能需要进一步说明这些技术如何优化系统性能，比如DMA如何减少CPU负载，外部中断如何实现实时响应。通信模块中的MQTT协议和HomeAssistant平台集成，可能需要补充数据上传的具体实现细节，比如主题设置、QoS级别等。 测试部分用户已经分成了硬件测试、软件调试、联调和结果分析，但可能需要具体说明测试用例的设计，比如如何模拟气体泄漏、水浸情况，或者如何测试陌生人识别的准确率。结论部分除了总结成果，还需要强调系统的创新点，比如多传感器融合、实时监控与智能响应的结合。 用户可能的深层需求是确保论文结构严谨、内容全面，符合学术要求，并且技术细节准确。因此，在回复中需要确认提纲的结构是否合理，各章节内容是否足够详细，以及是否有遗漏的关键部分。同时，可能需要提醒用户注意章节之间的逻辑连贯性，比如系统总体设计中的架构图是否清晰，硬件和软件部分是否对应系统功能的需求。 最后，用户可能需要一些建议，比如是否需要加入理论分析章节，或者实验数据的呈现方式，但根据用户提供的提纲，目前的结构已经比较完整。可能需要在系统测试部分增加对比实验，与现有系统进行性能比较，以突出本设计的优势。此外，参考文献部分是否需要单独列出，用户当前的提纲中没有提到，可能需要补充。</think>以下是针对家庭安全系统设计论文的**优化版提纲建议**，结合工程实践与学术规范进行调整： --- ### **摘要优化建议** 1. **技术亮点前置**：突出"DMA数据轮询机制"和"多级报警响应策略"等创新点 2. **量化指标补充**：增加具体性能参数，如"响应延迟<200ms"、"识别准确率>95%" 3. **协议栈说明**：明确MQTT协议版本（如3.1.1）及加密方式（TLS1.2） --- ### **章节结构调整建议** #### **一、引言** 1.1 研究背景与意义 - 增加**需求分析数据**：引用智能家居市场规模增长率（CAGR 12.5%，2023-2030） - **痛点深化**：对比传统系统缺陷（误报率高/联动能力弱） 1.2 国内外研究现状 - **技术对比表**：横向对比Zigbee/蓝牙Mesh/WiFi方案（传输距离/功耗/成本） - **文献计量分析**：通过CiteSpace绘制近五年研究热点演进图谱 1.3 论文结构安排 - **流程图辅助说明**：使用泳道图展示硬件/软件/测试章节对应关系 --- #### **二、系统总体设计** 2.1 系统架构 - **分层架构图**：物理层（传感器）- 控制层（STM32）- 网络层（ESP32）- 应用层（APP） - **总线拓扑说明**：明确I²C/SPI/UART接口分配策略 2.2 系统功能概述 - **功能关联矩阵**：建立"传感器-处理逻辑-执行机构"对应关系表 - **异常处理策略**：分级报警机制（预警/一级报警/二级报警） 2.3 系统工作流程 - **状态迁移图**：包含正常模式/报警模式/调试模式状态转换条件 --- #### **三、硬件设计（增强技术深度）** 3.1 主控制器选型分析 - **性能对比表**：STM32F103 vs ESP32（主频/外设/功耗） - **DMA配置详解**：通道分配策略与内存映射图 3.2 传感器模块 - **MQ4/MQ7交叉校验算法**：提出双传感器数据融合公式 $$C_{gas} = \alpha \cdot V_{MQ4} + \beta \cdot V_{MQ7} \quad (\alpha+\beta=1)$$ - **光电传感器灵敏度补偿**：推导距离-输出电压修正公式 - **舵机控制优化**：建立PWM占空比-角度转换数学模型 3.5 电源设计 - **低功耗模式实现**：详细说明STM32的Stop Mode唤醒机制 - **纹波抑制实测**：示波器截图对比滤波前后波形 --- #### **四、软件设计（增加算法细节）** 4.2 主程序架构 - **实时性保障**：FreeRTOS任务优先级分配表（传感器采集>通信>显示） 4.3 关键算法实现 - **滑动窗口滤波**：给出窗长选择依据（基于传感器响应时间） - **陌生人识别流程**： ```mermaid graph TD A[图像采集] --> B[人脸检测YOLOv5n] B --> C{置信度>0.7?} C -->|是| D[特征提取FaceNet] C -->|否| E[丢弃] D --> F[数据库比对] F --> G[报警/记录] ``` 4.4 通信协议优化 - **MQTT QoS选择**：对比QoS0/1/2在丢包率5%下的传输效率 - **数据压缩策略**：采用CBOR格式减少传输负载 --- #### **五、系统测试（强化科学性）** 5.1 测试方案设计 - **测试用例矩阵**：覆盖正常/边界/故障场景（如-20℃低温测试） 5.4 测试结果分析 - **量化对比表**： | 指标 | 本系统 | 市售产品A | 提升幅度 | |--------------|--------|-----------|----------| | 响应延迟 | 180ms | 350ms | 48.6% | | 待机功耗 | 12mA | 28mA | 57.1% | | 识别准确率 | 96.2% | 89.5% | 6.7% | --- #### **六、结论与展望** 6.1 研究成果总结 - **专利点提炼**：提出"基于DMA的传感器轮询调度方法"等创新技术 6.3 未来研究展望 - **技术演进路线**： 1. 引入毫米波雷达实现穿墙检测 2. 部署联邦学习提升隐私保护 3. 集成LoRaWAN增强远距离传输 --- ### **其他建议** 1. **附录设置**： - 电路原理图（Altium Designer绘制） - 主要代码片段（含关键函数注释） - 第三方组件版本清单（如TensorFlow Lite版本） 2. **文献引用**： - 必引经典： *《Pattern Recognition and Machine Learning》*（人脸识别理论） *《Embedded System Design》*（STM32开发指南） 如需**具体章节的公式推导/代码示例/图表模板**，可说明需要强化的部分。
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