ESP32 Wi-Fi Provisioning через BLE (Bluetooth Low Energy) в Arduino IDE

18.04.2024Вольтик.руИнтернет вещей, Программирование в Arduino IDE, Проекты на ESP8266 / EPS322

Wi-Fi Provisioning – это процесс настройки устройства для подключения к беспроводной сети Wi-Fi. В контексте Интернета вещей (IoT) это обычно означает предоставление устройству учетных данных (таких как SSID и пароль) для доступа к сети Wi-Fi. Этот процесс может быть автоматизирован или упрощен, чтобы сделать его более удобным для пользователей – например, через мобильное приложение или Bluetooth-соединение.

В случае использования Bluetooth Low Energy (BLE) для Wi-Fi Provisioning, устройство может принимать учетные данные Wi-Fi через BLE и использовать их для подключения к сети Wi-Fi без необходимости ручного ввода данных.

В этом уроке вы узнаете, как настроить Wi-Fi Provisioning через BLE на ESP32. Это отличный вариант для проектов IoT, которым требуются учетные данные Wi-Fi для подключения к интернету, без необходимости жестко кодировать их в скетче Arduino во время разработки.

Wi-Fi Provisioning через BLE

Чтобы настроить ESP32 через Bluetooth (BLE), вам понадобится еще одно устройство, поддерживающее BLE, например, смартфон. С помощью этого устройства вы сможете подключиться к ESP32 через BLE и отправить учетные данные Wi-Fi.

Вы можете использовать приложение для Android, iOS или веб-приложение с поддержкой Bluetooth для этой цели. Компания Espressif разработала приложения для Android и iOS, которые поддерживают процесс настройки Wi-Fi для своих устройств, таких как платы ESP32.

После завершения процесса настройки ESP32 сможет подключиться к желаемой сети Wi-Fi с помощью предоставленных учетных данных сети.

ESP32 Wi-Fi Provisioning через BLE (Bluetooth Low Energy) в Arduino IDE

Мобильное приложение

Для подключения и отправки учетных данных на ESP32 через BLE мы будем использовать приложение для Wi-Fi Provisioning, разработанное Espressif:

Код для Aduino IDE

Вот минимальный код для подготовки ESP32 к Wi-Fi Provisioning через BLE. Мы немного адаптировали этот код из официального примера, который также поддерживает Wi-Fi Provisioning через точку доступа.

/*********
  Rui Santos & Sara Santos - Учебные пособия Random Nerd
  Полная информация о проекте доступна на https://RandomNerdTutorials.com/esp32-wi-fi-provisioning-ble-arduino/

  Пожалуйста, прочтите файл README.md в этой папке, или на веб-сайте: https://github.com/espressif/arduino-esp32/tree/master/libraries/WiFiProv/examples/WiFiProv
  Примечание: Этот скетч занимает много места для приложения и может не удаваться прошивка с настройками по умолчанию на некоторых микросхемах.
  Если вы видите ошибку вроде "Sketch too big"
  В Arduino IDE перейдите в: Инструменты > Схема разделения > выберите что-то, что имеет более 1,4 МБ для приложения
   - например "No OTA (2MB APP/2MB SPIFFS)"
*********/

#include "WiFiProv.h"
#include "WiFi.h"

const char * pop = "abcd1234"; // Подтверждение владения - иногда называется PIN - строка, предоставленная устройством, вводимая пользователем в приложении на телефоне
const char * service_name = "PROV_123"; // Имя вашего устройства (приложения Espressif ожидают по умолчанию имя устройства, начинающееся с "Prov_")
const char * service_key = NULL; // Пароль, используемый для метода SofAP (NULL = пароль не требуется)
bool reset_provisioned = true; // Когда true, библиотека автоматически удалит ранее провиженные данные.

// ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: SysProvEvent вызывается из отдельной задачи FreeRTOS (потока)!
void SysProvEvent(arduino_event_t *sys_event){
    switch (sys_event->event_id) {
    case ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_GOT_IP:
        Serial.print("\nПодключен IP-адрес : ");
        Serial.println(IPAddress(sys_event->event_info.got_ip.ip_info.ip.addr));
        break;
    case ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_DISCONNECTED:
        Serial.println("\nОтключено. Повторное подключение к точке доступа... ");
        break;
    case ARDUINO_EVENT_PROV_START:
        Serial.println("\nНачало провиженинга\nУкажите учетные данные вашей точки доступа, используя мобильное приложение");
        break;
    case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_RECV: {
        Serial.println("\nПолучены учетные данные Wi-Fi");
        Serial.print("\tSSID : ");
        Serial.println((const char *) sys_event->event_info.prov_cred_recv.ssid);
        Serial.print("\tПароль : ");
        Serial.println((char const *) sys_event->event_info.prov_cred_recv.password);
        break;
    }
    case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_FAIL: {
        Serial.println("\nПровиженинг не удался!\nПожалуйста, сбросьте до заводских настроек и повторите провиженинг\n");
        if(sys_event->event_info.prov_fail_reason == WIFI_PROV_STA_AUTH_ERROR)
            Serial.println("\nНеверный пароль Wi-Fi AP");
        else
            Serial.println("\nWi-Fi AP не найдена....Добавьте API \" nvs_flash_erase() \" перед beginProvision()");
        break;
    }
    case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_SUCCESS:
        Serial.println("\nПровиженинг успешно завершен");
        break;
    case ARDUINO_EVENT_PROV_END:
        Serial.println("\nЗавершение провиженинга");
        break;
    default:
        break;
    }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.onEvent(SysProvEvent);

  Serial.println("Начало провиженинга с использованием BLE");
  // Пример UUID, который пользователь может передать во время провиженинга через BLE
  uint8_t uuid[16] = {0xb4, 0xdf, 0x5a, 0x1c, 0x3f, 0x6b, 0xf4, 0xbf,
                      0xea, 0x4a, 0x82, 0x03, 0x04, 0x90, 0x1a, 0x02 };
  WiFiProv.beginProvision(WIFI_PROV_SCHEME_BLE, WIFI_PROV_SCHEME_HANDLER_FREE_BTDM, WIFI_PROV_SECURITY_1, pop, service_name, service_key, uuid, reset_provisioned);
  log_d("ble qr");
  WiFiProv.printQR(service_name, pop, "ble");
}

void loop() {
  
}

/*********

Rui Santos & Sara Santos - Учебные пособия Random Nerd

Полная информация о проекте доступна на https://RandomNerdTutorials.com/esp32-wi-fi-provisioning-ble-arduino/

Пожалуйста, прочтите файл README.md в этой папке, или на веб-сайте: https://github.com/espressif/arduino-esp32/tree/master/libraries/WiFiProv/examples/WiFiProv

Примечание: Этот скетч занимает много места для приложения и может не удаваться прошивка с настройками по умолчанию на некоторых микросхемах.

Если вы видите ошибку вроде "Sketch too big"

В Arduino IDE перейдите в: Инструменты > Схема разделения > выберите что-то, что имеет более 1,4 МБ для приложения

- например "No OTA (2MB APP/2MB SPIFFS)"

*********/

#include "WiFiProv.h"

#include "WiFi.h"

const char * pop = "abcd1234"; // Подтверждение владения - иногда называется PIN - строка, предоставленная устройством, вводимая пользователем в приложении на телефоне

const char * service_name = "PROV_123"; // Имя вашего устройства (приложения Espressif ожидают по умолчанию имя устройства, начинающееся с "Prov_")

const char * service_key = NULL; // Пароль, используемый для метода SofAP (NULL = пароль не требуется)

bool reset_provisioned = true; // Когда true, библиотека автоматически удалит ранее провиженные данные.

// ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: SysProvEvent вызывается из отдельной задачи FreeRTOS (потока)!

void SysProvEvent(arduino_event_t *sys_event){

switch (sys_event->event_id) {

case ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_GOT_IP:

Serial.print("\nПодключен IP-адрес : ");

Serial.println(IPAddress(sys_event->event_info.got_ip.ip_info.ip.addr));

break;

case ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_DISCONNECTED:

Serial.println("\nОтключено. Повторное подключение к точке доступа... ");

break;

case ARDUINO_EVENT_PROV_START:

Serial.println("\nНачало провиженинга\nУкажите учетные данные вашей точки доступа, используя мобильное приложение");

break;

case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_RECV: {

Serial.println("\nПолучены учетные данные Wi-Fi");

Serial.print("\tSSID : ");

Serial.println((const char *) sys_event->event_info.prov_cred_recv.ssid);

Serial.print("\tПароль : ");

Serial.println((char const *) sys_event->event_info.prov_cred_recv.password);

break;

}

case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_FAIL: {

Serial.println("\nПровиженинг не удался!\nПожалуйста, сбросьте до заводских настроек и повторите провиженинг\n");

if(sys_event->event_info.prov_fail_reason == WIFI_PROV_STA_AUTH_ERROR)

Serial.println("\nНеверный пароль Wi-Fi AP");

else

Serial.println("\nWi-Fi AP не найдена....Добавьте API \" nvs_flash_erase() \" перед beginProvision()");

break;

}

case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_SUCCESS:

Serial.println("\nПровиженинг успешно завершен");

break;

case ARDUINO_EVENT_PROV_END:

Serial.println("\nЗавершение провиженинга");

break;

default:

break;

}

void setup() {

Serial.begin(115200);

WiFi.onEvent(SysProvEvent);

Serial.println("Начало провиженинга с использованием BLE");

// Пример UUID, который пользователь может передать во время провиженинга через BLE

uint8_t uuid[16] = {0xb4, 0xdf, 0x5a, 0x1c, 0x3f, 0x6b, 0xf4, 0xbf,

0xea, 0x4a, 0x82, 0x03, 0x04, 0x90, 0x1a, 0x02 };

WiFiProv.beginProvision(WIFI_PROV_SCHEME_BLE, WIFI_PROV_SCHEME_HANDLER_FREE_BTDM, WIFI_PROV_SECURITY_1, pop, service_name, service_key, uuid, reset_provisioned);

log_d("ble qr");

WiFiProv.printQR(service_name, pop, "ble");

}

void loop() {

}

Как работает код

Подключение библиотек

Сначала мы подключаем необходимые библиотеки: WiFiProv.h для провиженинга Wi-Fi и WiFi.h для функций, связанных с Wi-Fi.

#include "WiFiProv.h"
#include "WiFi.h"

1 2	#include "WiFiProv.h" #include "WiFi.h"

Детали провиженинга

Затем мы объявляем некоторые переменные для хранения данных о провиженинге.

Переменная pop – это подтверждение владения, по сути, это пароль, позволяющий подключить смартфон к этому конкретному устройству. Для тестирования мы будем использовать значение по умолчанию.

const char * pop = "abcd1234";

1	const char * pop = "abcd1234";

Переменная service_name – это имя нашего устройства BLE. Если вы используете приложение Espressif, как мы сделаем в этом уроке, имя службы должно начинаться с префикса PROV_.

const char * service_name = "PROV_123";

1	const char * service_name = "PROV_123";

Переменная service_key используется при использовании провиженинга Wi-Fi через точку доступа (Access Point), который не включен в этот руководство. Установите его в NULL, потому что он не нужен.

const char * service_key = NULL;

1	const char * service_key = NULL;

Переменная reset_provisioned – это логическая переменная, указывающая, должна ли библиотека удалять прежние данные.

bool reset_provisioned = true;

1	bool reset_provisioned = true;

Callback функция событий Wi-Fi

В функции setup() установите функцию, которая будет запускаться при возникновении события Wi-Fi. В данном случае, она будет вызывать функцию SysProvEvent() при возникновении любого события Wi-Fi. Затем, в функции SysProvEvent() мы определим, что происходит в зависимости от обнаруженного события Wi-Fi.

WiFi.onEvent(SysProvEvent);

1	WiFi.onEvent(SysProvEvent);

Запуск провиженинга Wi-Fi

Начать процесс провиженинга Wi-Fi очень просто: достаточно вызвать WiFiProv.beginProvision() с соответствующими аргументами.

WiFiProv.beginProvision(WIFI_PROV_SCHEME_BLE, WIFI_PROV_SCHEME_HANDLER_FREE_BTDM, WIFI_PROV_SECURITY_1, pop, service_name, service_key, uuid, reset_provisioned);

1	WiFiProv.beginProvision(WIFI_PROV_SCHEME_BLE, WIFI_PROV_SCHEME_HANDLER_FREE_BTDM, WIFI_PROV_SECURITY_1, pop, service_name, service_key, uuid, reset_provisioned);

Вывод QR-кода

Мы также выводим детали провиженинга BLE в QR-код, который может быть отсканирован приложением для провиженинга Wi-Fi.

log_d("ble qr");
WiFiProv.printQR(service_name, pop, "ble");

1 2	log_d("ble qr"); WiFiProv.printQR(service_name, pop, "ble");

Обнаружение событий Wi-Fi

Различные события Wi-Fi будут передаваться в функцию SysProvEvent().

ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_GOT_IP

Когда ESP32 подключается к сети и ему назначается IP-адрес, это обнаруживается событием ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_GOT_IP. Когда это происходит, мы выводим IP-адрес ESP32 в монитор последовательного порта.

case ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_GOT_IP:
        Serial.print("\nПодключен IP-адрес : ");
        Serial.println(IPAddress(sys_event->event_info.got_ip.ip_info.ip.addr));
        break;

case ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_GOT_IP:

Serial.print("\nПодключен IP-адрес : ");

Serial.println(IPAddress(sys_event->event_info.got_ip.ip_info.ip.addr));

break;

ARDUINO_EVENT_PROV_START

Событие ARDUINO_EVENT_PROV_START происходит, когда начинается процесс провиженинга. Это происходит, когда мы вызываем функцию WiFiProv.beginProvision() в функции setup().

case ARDUINO_EVENT_PROV_START:
        Serial.println("\nНачало провиженинга\nУкажите учетные данные вашей точки доступа, используя мобильное приложение");
        break;

case ARDUINO_EVENT_PROV_START:

Serial.println("\nНачало провиженинга\nУкажите учетные данные вашей точки доступа, используя мобильное приложение");

break;

ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_RECV

Это событие срабатывает, когда плата получает учетные данные через Wi-Fi Provisioning. В этом случае мы выводим полученные SSID и пароль. В качестве альтернативы, вы можете сохранить учетные данные постоянно в файле, если это полезно для вашего проекта.

case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_RECV: {
        Serial.println("\nПолучены учетные данные Wi-Fi");
        Serial.print("\tSSID : ");
        Serial.println((const char *) sys_event->event_info.prov_cred_recv.ssid);
        Serial.print("\tПароль : ");
        Serial.println((char const *) sys_event->event_info.prov_cred_recv.password);
        break;

case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_RECV: {

Serial.println("\nПолучены учетные данные Wi-Fi");

Serial.print("\tSSID : ");

Serial.println((const char *) sys_event->event_info.prov_cred_recv.ssid);

Serial.print("\tПароль : ");

Serial.println((char const *) sys_event->event_info.prov_cred_recv.password);

break;

ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_FAIL

Это событие будет запускаться, если предоставленные через Wi-Fi Provisioning учетные данные ESP не сможет подключиться к сети.

case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_FAIL: {
        Serial.println("\nПровиженинг не удался!\nПожалуйста, сбросьте до заводских настроек и повторите провиженинг\n");
        if(sys_event->event_info.prov_fail_reason == WIFI_PROV_STA_AUTH_ERROR)
            Serial.println("\nНеверный пароль Wi-Fi AP");
        else
            Serial.println("\nWi-Fi AP не найдена....Добавьте API \" nvs_flash_erase() \" перед beginProvision()");
        break;

case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_FAIL: {

Serial.println("\nПровиженинг не удался!\nПожалуйста, сбросьте до заводских настроек и повторите провиженинг\n");

if(sys_event->event_info.prov_fail_reason == WIFI_PROV_STA_AUTH_ERROR)

Serial.println("\nНеверный пароль Wi-Fi AP");

else

Serial.println("\nWi-Fi AP не найдена....Добавьте API \" nvs_flash_erase() \" перед beginProvision()");

break;

ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_SUCCESS

Событие ARDUINO_EVEN_PROV_CRED_SUCCESS будет запускаться, если ESP32 успешно подключается к сети, используя учетные данные, предоставленные через Wi-Fi Provisioning.

case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_SUCCESS:
        Serial.println("\nПровиженинг успешно завершен");
        break;

case ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_SUCCESS:

Serial.println("\nПровиженинг успешно завершен");

break;

ARDUINO_EVENT_PROV_END

Наконец, когда процесс провиженинга завершается, событие ARDUINO_EVENT_PROV_END срабатывает.

case ARDUINO_EVENT_PROV_END:
        Serial.println("\nЗавершение провиженинга");
        break;

case ARDUINO_EVENT_PROV_END:

Serial.println("\nЗавершение провиженинга");

break;

Инструкции по загрузке кода

Этот код занимает много места и может не поместиться во флеш-память с настройками по умолчанию на некоторых микросхемах.

Если в процессе загрузки вы увидите ошибку вроде “Sketch too big“, откройте Arduino IDE, перейдите в раздел “Инструменты” > “Схема разделения” и выберите любую опцию, где размер приложения превышает 1,4 МБ, например “Huge APP (3MB No OTA/1MB SPIFFS)“.

Если у вас нет опции выбора схемы разделения в меню “Инструменты“, вам нужно выбрать другую модель платы ESP32, например, модель ESP32 Wrover Module.

Проверка кода

После загрузки кода на ESP32 откройте последовательный монитор (Serial Monitor) с скоростью передачи 115200 бит/с. Нажмите кнопку сброса (RST) на ESP32, чтобы он начал выполнять код.

Примечание: Если вы увидели ошибку PSRAM, то вы можете просто проигнорировать её.

На последовательном мониторе вы увидите что-то подобное:

Теперь откройте приложение для провиженинга Wi-Fi от Espressif на своем смартфоне и нажмите на кнопку “Provision Device“. В приложении есть опция сканирования QR-кода, но она работает плохо. Нажмите на “I don’t have a QR code“.

Приложение отобразит список всех Bluetooth-устройств в своей зоне действия с префиксом “PROV_“. Наш код устанавливает ESP32 в качестве устройства BLE с именем “PROV_123” — нажмите на это устройство.

Затем вам нужно ввести подтверждение владения (proof of possession) — оно должно совпадать с использованным в коде. Мы используем значения по умолчанию, поэтому это будет abcd1234. Затем приложение отобразит список всех Wi-Fi-сетей в своей зоне действия (если вашей сети нет в списке, вам может потребоваться ввести ее вручную, нажав на “Join Other Network“).

Наконец, введите пароль для вашей Wi-Fi сети и нажмите “Подключиться” (Connect). Учетные данные Wi-Fi должны быть отправлены на ESP32 через несколько секунд.

На последовательном мониторе вы можете видеть, что ESP32 получил учетные данные Wi-Fi и успешно подключился к сети (он напечатал свой IP-адрес в сети, к которой подключился).

Как применить Wi-Fi Provisioning в ваших проектах

Чтобы добавить эту функцию в ваши проекты, использующие Wi-Fi, можно создать глобальную переменную, которая будет указывать, подключен ли уже ESP32 к интернету. Эта переменная изменится на true, когда событие ARDUINO_EVENT_WIFI_STA_GOT_IP сработает.

Затем в функции loop() проверьте состояние этой переменной. Если она равна true, выполните ваши задачи, связанные с Wi-Fi. Если нет, просто дождитесь, пока плата установит соединение.

Заключение

В этом уроке мы показали вам, как добавитьWi-Fi Provisioning через BLE на ваши устройства ESP32. Использование этой функции просто и удобно благодаря библиотеке WiFiProv и приложению от Espressif.

Это отличная опция для проектов Интернета вещей, которым требуются учетные данные Wi-Fi для подключения к сети, без необходимости жесткой привязки их во время разработки, что делает проект более гибким и универсальным.

Данный материал был переведен с сайта RandomNerdTutorials.com. Авторские права принадлежат ее автору - Rui Santos. Автор продает очень полезные и толковые курсы по ESP8266 / ESP32 (на английском языке), ознакомиться с которыми можно по ссылке.
Вопросы по прошивке и работе с кодом лучше писать напрямую автору в комментариях к статье (на англ. языке)

Вольтик.ру

Вольтик - это слаженная команда амбициозных и заядлых инженеров. Мы создали этот проект с целью вовлечения вас, талантливых и начинающих профессионалов, в увлекательный мир мейкерской микроэлектроники!

2 комментария. Оставить новый

TechnoFerrari

23.06.2025 05:51

Всё отлично. Но как работать с устройством если у нас нет Sireal Monitor? Представьте ситуацию: Вы сделали коммерческий проект, где требуется, чтобы esp32 подключался к домашнему роутеру и начал передавать необходимые данные. Отсюда вопрос, может ли официальная программа отображать на телефоне ip адрес, который присвоил esp32 роутер? Без андроид приложения, просто локалка.

Ответить

Вольтик.ру

23.06.2025 09:20

Здравствуйте. Если нет возможности ручной настройки, нужно добавлять автоконнект.

Ответить

ESP32 Wi-Fi Provisioning через BLE (Bluetooth Low Energy) в Arduino IDE

Wi-Fi Provisioning через BLE

Мобильное приложение

Код для Aduino IDE

Как работает код

Инструкции по загрузке кода

Проверка кода

Как применить Wi-Fi Provisioning в ваших проектах

Заключение

2 комментария. Оставить новый

Добавить комментарий Отменить ответ