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

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.

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.

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

• Приложение для Android
• Приложение для IOS

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.

Подключение библиотек

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

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.

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_.

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.

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

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.

Запуск провиженинга Wi-Fi

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

Вывод QR-кода

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

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.

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().

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.

ARDUINO_EVENT_PROV_CRED_FAIL

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

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.

ARDUINO_EVENT_PROV_END

Наконец, когда процесс провиженинга завершается, событие ARDUINO_EVENT_PROV_END срабатывает.

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.

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).

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.

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.