WiFi配网流程—BLE 配网

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于 2025-02-10 15:15:06 首次发布
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📌 BLE 配网（Bluetooth Assisted Wi-Fi Provisioning）

📌BLE 配网流程（以桥接器hub为例）

👉 阶段 1：设备广播 BLE 信号（BLE Advertising）

👉 阶段 2：手机 App 发现设备并建立 BLE 连接

👉 阶段 3：BLE 传输 Wi-Fi 账号和密码

👉 阶段 4：Hub 连接 Wi-Fi

👉 阶段 5：验证配网成功

📌 BLE 配网流程完整架构

📌 BLE 配网（Bluetooth Assisted Wi-Fi Provisioning）

一般智能家居设备，比如桥接器Hub 采用的是 BLE 辅助配网，即 蓝牙发现设备 -> 选择 Wi-Fi -> 输入密码 -> 设备连接 Wi-Fi，这个过程可以分为 发现、配对、Wi-Fi 配置、连接、验证 五个阶段。

📌BLE 配网流程（以桥接器hub为例）

👉 阶段 1：设备广播 BLE 信号（BLE Advertising）

  • 设备上电后，进入 BLE 广播模式，开始发送 广播包（Advertising Packet），让手机 App 能够发现它。
  • 广播包通常包含以下信息：
    • 设备名称（Device Name）（如 BLE_Device_XXXX）
    • 设备 UUID（用于唯一标识设备）（MAC 地址 / SN 号）
    • 设备类型（如智能窗帘电机、Hub）
    • 信号强度（RSSI）
    • 其他厂商自定义字段（可选，比如是否已经配网）

⭐ 技术要点：

  • 广播模式采用 BLE GAP（Generic Access Profile）。
  • 广播间隔一般在 100ms - 1s 之间，间隔越短，发现速度越快，但功耗更高。
  • 设备广播的数据包通常为 ADV_IND（可连接非定向广播），表示设备可被 App 连接。
  • 低功耗设计：BLE 广播时 CPU 处于低功耗模式，仅周期性广播数据，减少能耗。

👉 阶段 2：手机 App 发现设备并建立 BLE 连接

  1. App 开启 BLE 扫描（BLE Scanning），查找匹配的设备（如 BLE_Device_XXXX）
  2. 匹配设备 UUID，确认设备身份（根据 MAC / SN 号匹配），过滤出目标设备，然后在 App 上显示可选设备列表。
  3. 用户选择设备，App 发送连接请求（BLE Connection Request）。
  4. Hub 进入已连接状态（Connected Mode），不再继续广播。

⭐ 技术要点：

  • BLE 设备角色：
    • Hub 作为 BLE Peripheral（外设）
    • 手机作为 BLE Central（主设备）
  • 连接时使用 GATT（Generic Attribute Profile） 进行数据交互。
  • App 通过 GAP Central Mode 进行扫描，监听 BLE 设备广播数据。
  • BLE 设备的广播间隔（如 500ms）会影响发现速度，间隔越短，发现越快，但功耗越高。
  • 信号过滤：如果有多个 BLE 设备，App 可以根据 RSSI（信号强度） 选择最近的设备。

👉 阶段 3：BLE 传输 Wi-Fi 账号和密码

  1. App 发送 Wi-Fi 扫描请求（Scan Wi-Fi）：

    • Hub 通过 Wi-Fi 扫描（Wi-Fi Scan） 搜索周围 Wi-Fi SSID 列表，并返回给 App。
    • App 在 UI 上展示 Wi-Fi 列表，供用户选择。

  2. 用户选择 Wi-Fi，并输入密码

    • App 将 Wi-Fi SSID + 密码 通过 BLE 发送到 Hub。

  3. Hub 接收 Wi-Fi 账号和密码，存储到 Flash（NVS）

    • 设备会将 SSID 和密码加密存储，以便重启后仍然可以连接 Wi-Fi。

📌 技术要点：

  • 设备使用 BLE GATT 传输数据：
    • SSID 和密码通过 GATT Characteristic 传输。
    • 数据分包传输（BLE 单次最大传输 MTU 约为 20-512 字节，具体视芯片支持情况）。
    • App 作为 GATT Client，设备作为 GATT Server。
    • 设备信息存储在 GATT Service 中：
      • 设备 ID（如 Device_Info_UUID）。
      • 设备 Wi-Fi 状态（是否已连接）。
    • 配对认证：
      • 部分设备可能需要 BLE 加密配对（LE Secure Connections），防止非法接入。
  • 加密传输：
    • 通常使用 AES-128 / AES-256 加密，防止中间人攻击。

👉 阶段 4：Hub 连接 Wi-Fi

  1. Hub 关闭 BLE 连接，进入 Wi-Fi 连接模式（STA 模式）。

  2. Hub 尝试连接目标 Wi-Fi：

    • 通过 Wi-Fi Station Mode 连接路由器（AP）。
    • 发送 DHCP 请求，获取 IP 地址。
    • 成功连接后，Hub 会尝试访问互联网。

  3. 连接成功后，Hub 上报状态

    • 连接成功后，Hub 可能会：
      • 上报配网成功状态到 App（通过 MQTT、HTTP 等方式）。
      • 连接云服务器，完成设备注册（如 MQTT 认证）。
      • 继续执行设备初始化，如升级固件、同步时间等。

⭐ 技术要点：

  • 设备连接 Wi-Fi 失败时，通常会：
    • 重新进入 BLE 配网模式。
    • 降低 Wi-Fi 连接重试间隔，避免过度功耗。
  • 设备连接 Wi-Fi 成功后，会定期发送心跳包，确保连接稳定。
  • 设备调用 Wi-Fi 驱动（如 ESP8266 / ESP32 / MTK Wi-Fi 模块） 进行 Wi-Fi 连接。
  • DHCP 过程：
    • 设备向路由器发送 DHCP 请求，获取 IP 地址。
    • 设备可能会先尝试上次使用的 IP（DHCP Lease 续租）。

👉 阶段 5：验证配网成功

  1. App 轮询 Hub 状态，判断是否成功联网：

    • 方式 1：Hub 通过 BLE 反馈连接状态（不推荐，Wi-Fi 连接成功后 BLE 可能关闭）。
    • 方式 2：App 通过 HTTP/MQTT 向服务器请求 Hub 状态，查看是否在线。

  2. 配网完成

    • 配网完成后，Hub 可正常使用 Wi-Fi 进行远程控制。
    • BLE 关闭，进入低功耗模式（如果支持）
    • App 通过设备唯一 ID（MAC / SN 号）在云端注册设备，完成用户绑定。

⭐ 技术要点：

  • Wi-Fi 连接成功 = 设备能够成功 PING 互联网（如 8.8.8.8）。
  • 云端绑定：设备需要上传 设备 ID + Wi-Fi MAC 地址，以便后续远程控制。
  • 设备会定期上报 心跳包（Heartbeat），通知 App / 云端其在线状态。
  • 若 BLE 断开，App 仍可通过 Wi-Fi 或云端控制设备。
  • 设备切换到正常工作模式，BLE 连接断开，进入节能模式。

📌 BLE 配网流程完整架构

[ 设备（BLE 广播） ]
        ↓  (App 发现设备)
[ App 连接 BLE 设备 ]
        ↓  (App 发送 Wi-Fi 配置信息)
[ 设备解析 Wi-Fi，切换至 STA 模式 ]
        ↓  (设备连接 Wi-Fi)
[ 设备上线，App 绑定设备 ]
        ↓
[ 配网完成 ]

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