【Android工程师与智能家居产品的第一次接触②】给设备配网 Esp8266 wifi模块的快速配网和AP配网简介（付Android demo）

文章包含内容

什么是配网？
常见的配网方案；
常见WiFi快连技术厂商；
实际开发中问题；
GitHub 项目地址；
CSDN 项目地址；

纵然WIFI设备配网目前虽然已经非常成熟，市面上也有了很多的配网框架，但是在实际的开发过程中还是遇到一些小坎坷，在这里做个记录，以见证自己的成长。

一、什么是配网

当设备要与用户进行交互时，首先得让设备连接上网络（连上路由器），那么这个设备联网的过程我们称之为配网。当然这里我们主要介绍WIFI设备的配网过程，如蓝牙、Zigbee、NB-Iot等协议的智能设备，在需要实现远程控制时一般都是与WIFI模块配合使用（原因不多解释）。

二、常见的配网方案

2.1 快速配对过程

1.发送广播 ssid & password

2.设备解析广播数据获取到 ssid & password 后连上路由器并返回确认包

3.返回确认包

4.设备建立 TCP或UDP server

5.发送配对请求

6.返回设备信息

7.发送服务器和WIFI信息并连接

6.接收到信息返回状态码

APP

路由器

wifi智能设备

具体流程：

设备进入配置模式：
touch模式设备等待APP广播 SSID & password
设备获取到 SSID & password 后连上路由器，返回 touch UDP 确认包
设备建立 TCP或UDP server（http server）
手机发送：（请求配对）
设备回应：（设备信息）
手机回应：（服务器信息和WIFI信息等）
设备回应是否接收成功

到这里就可以对设备进行控制了，做个j简单的思路介绍，具体的app和设备之间的通讯协议规范，就由厂商或您自己来规定了。

2.2 AP配对过程

1.app连接上设备AP热点

2.手机发送配对请求

3.返回设备信息

4.发送服务器信息和WIFI信息让设备连接上服务器和路由

5.返回状态码

6.设备连接上路由器

3.手机连接路由器

APP

wifi智能设备

路由器

具体流程：

设备进入配置模式：AP 热点，TCP 或UDP server（http server）
手机连到 AP热点
手机发送：（请求配对）
设备回应：（设备信息）
手机回应：（服务器信息和WIFI信息等）
设备回应是否接收成功

想要了解详细配对过程，建议了解WiFi的四种工作模式，包含Staion、SoftAP、Sniffer、Promisc，在配对过程中WIFI模式的转换，快连模式中udp数据的加密，手机和设备建立通讯后之间的详细交互等。

2.3 重点参见

下面是大神们对快连模式的技术讲解，原封不动的贴上了：
参见：IOT小能手

实现原理是这样：手机通过UDP广播，将AP的相关信息组帧发出。而WiFi模块一直处于UDP监听状态。获取到AP信息之后，WiFi模块便可以接入AP了。

这里有一个难点是，如果WLAN都是不加密的话，那UDP直接把相关信息发出来就好，但可惜路由器AP的加密方式是不固定的，模块没法知道UDP数据是何种加密方式，因此没办法解析出DATA信息。

如下是802.2的封装格式。

所以，DATA不行，聪明的人类打算从其他字段下手，大部分字段手机端无法获得权限，最适合的只剩下长度字段。

这里举个例子，比如要发送“1，2，3”，即[0x31, 0x32, 0x33]。那么应该发送如下数据：

三、常见WiFi快连技术厂商

怎么说、、、？嗯.网上大家都是这么说的，快连技术其实原理上都是类似，但各家都分别给这项技术取了名字，不同的厂商还专门申请了不同的专利而已。在他们这些技术大佬眼中，TI才是最牛逼的厂商，他们是最早将这项技术进行攻克，并将其称之为SmartConfig，这也是目前最多的叫法。

厂商	技术名称
TI	SmartConfig
MTK	SmartConnection
Marwell	EasyConnect
Reltek	SmipleConfig
乐鑫	Smartconfig
微信	Airkiss
阿里云	C-SDK
涂鸦	tuya-SDK
酷宅	coolkit-SDK

四、实际开发中问题

4.1 初识配网Demo

本demo仅介绍快连模式中如何广播wifi帐号密码以及接收设备返回的确认包（如设备连接路由的ip），至于手机和设备之间的通讯（常用TCP/UDP）获取设备id等信息就因不同的厂商而有所不同了，Demo架构如下图：

不要问我什么年代了还贴eclipse项目，我只能说这种感觉就像谈女朋友一样，也许你明知道她有很多缺点，但每当提出分手却都在挽留。Android Demo传送门内涵半颗心脏的（Esp8266驱动ws2812源码限于gpio0），需要什么工具自己进去选吧，这次我随大流。

4.2 Android6.0以上不能连上指定Wifi问题

参见：Good包籽

大概的意识是Andorid6.0以上版本，由于权限问题，不能连上指定Wifi，所以大神们做了一点兼容的小改变，总结大致如下：

 <!-- wifi控制和状态权限 --><uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_WIFI_STATE" /><uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" /><!-- 网络状态改变的权限 --><uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" /><uses-permission android:name="android.permission.CHANGE_NETWORK_STATE" /><!-- 6.0以上打开蓝牙和wifi最好加上定位权限，获取wifi列表要用 --><uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" /><!-- 获取网络权限 --><uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/

/*** 连接指定wifi* 6.0以上版本，直接查找时候有连接过，连接过的拿出wifiConfiguration用* 不要去创建新的wifiConfiguration,否者失败*/
public void addNetWork(String SSID, String password, int Type)
{int netId = -1;/*先执行删除wifi操作，1.如果删除的成功说明这个wifi配置是由本APP配置出来的；2.这样可以避免密码错误之后，同名字的wifi配置存在，无法连接；3.wifi直接连接成功过，不删除也能用, netId = getExitsWifiConfig(SSID).networkId;*/if (removeWifi(SSID)){//移除成功，就新建一个netId = mWifiManager.addNetwork(createWifiInfo(SSID, password, Type));} else{//删除不成功，要么这个wifi配置以前就存在过，要么是还没连接过的if (getExitsWifiConfig(SSID) != null){//这个wifi是连接过的，如果这个wifi在连接之后改了密码，那就只能手动去删除了netId = getExitsWifiConfig(SSID).networkId;} else{//没连接过的，新建一个wifi配置netId = mWifiManager.addNetwork(createWifiInfo(SSID, password, Type));}}//这个方法的第一个参数是需要连接wifi网络的networkId，第二个参数是指连接当前wifi网络是否需要断开其他网络//无论是否连接上，都返回true。。。。mWifiManager.enableNetwork(netId, true);
}/*** 获取配置过的wifiConfiguration*/
public WifiConfiguration getExitsWifiConfig(String SSID)
{wifiConfigurationList = mWifiManager.getConfiguredNetworks();for (WifiConfiguration wifiConfiguration : wifiConfigurationList){if (wifiConfiguration.SSID.equals("\"" + SSID + "\"")){return wifiConfiguration;}}return null;
}/*** 移除wifi，因为权限，无法移除的时候，需要手动去翻wifi列表删除* 注意：！！！只能移除自己应用创建的wifi。* 删除掉app，再安装的，都不算自己应用，具体看removeNetwork源码** @param netId wifi的id*/
public boolean removeWifi(int netId)
{return mWifiManager.removeNetwork(netId);
}/*** 移除wifi** @param SSID wifi名*/
public boolean removeWifi(String SSID)
{if (getExitsWifiConfig(SSID) != null){return removeWifi(getExitsWifiConfig(SSID).networkId);} else{return false;}
}

4.3 Android8.0以上系统无法获取ssid问题

当然我是后来者，无需重新造轮子，但是在整合大神们的代码时发现，在Android8.0后，无法获取wifi的ssid（wifi名称），我的解决如下：

public class EspWifiAdminSimple {private final Context mContext;public EspWifiAdminSimple(Context context) {mContext = context;}/*** 获取ssid* * @return*/public String getWifiConnectedSsid() {WifiInfo mWifiInfo = getConnectionInfo();String ssid = null;if (mWifiInfo != null && isWifiConnected()) {int len = mWifiInfo.getSSID().length();if (mWifiInfo.getSSID().startsWith("\"")&& mWifiInfo.getSSID().endsWith("\"")) {ssid = mWifiInfo.getSSID().substring(1, len - 1);} else {ssid = mWifiInfo.getSSID();}// 换个方法再来获取if (ssid.equals("<unknown ssid>")) {NetworkInfo networkInfo = getWifiNetworkInfo();ssid = networkInfo.getExtraInfo();if (ssid.startsWith("\"") && ssid.endsWith("\"")) {ssid = ssid.substring(1, len - 1);}}}return ssid;}/*** 获取Bssid* * @return*/public String getWifiConnectedBssid() {WifiInfo mWifiInfo = getConnectionInfo();String bssid = null;if (mWifiInfo != null && isWifiConnected()) {bssid = mWifiInfo.getBSSID();}return bssid;}/*** 获取wifi设置中“连接”的wifi信息*/private WifiInfo getConnectionInfo() {WifiManager mWifiManager = (WifiManager) mContext.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);WifiInfo wifiInfo = mWifiManager.getConnectionInfo();return wifiInfo;}private boolean isWifiConnected() {NetworkInfo mWiFiNetworkInfo = getWifiNetworkInfo();boolean isWifiConnected = false;if (mWiFiNetworkInfo != null) {isWifiConnected = mWiFiNetworkInfo.isConnected();}return isWifiConnected;}/*** android 8.0后* * @return*/private NetworkInfo getWifiNetworkInfo() {ConnectivityManager mConnectivityManager = (ConnectivityManager) mContext.getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);NetworkInfo mWiFiNetworkInfo = mConnectivityManager.getActiveNetworkInfo();return mWiFiNetworkInfo;}
}

GitHub 项目地址；

主页：https://github.com/Life1412378121
Demo：https://github.com/Life1412378121/EsptouchDemo

CSDN 项目地址；

主页：https://download.csdn.net/my/downloads
Demo：https://download.csdn.net/download/qq_35350654/11074560
Esp8266驱动ws2812源码：https://download.csdn.net/download/qq_35350654/11074543