SMACONT | Обмен данными с устройством по протоколу ESP-NOW

Содержание

Общие данные
Односторонняя связь
Двухсторонняя связь
Настройки для работы по протоколу ESP-NOW
Шифрование данных
Действие «send_ESP_NOW()»
Информация о текущем состоянии ESP-NOW

Общие данные

Технология ESP-NOW — это упрощенный протокол связи WiFi с передачей коротких пакетов между парами сопряженных устройств, разработанный и выпущенный Espressif в 2016 для микроконтроллеров ESP8266 и ESP32. При этом дополнительные процедуры, связанные с поддержкой протокола WiFi не используются, что ускоряет процесс обмена пакетами.

Прошивка «Smacont-ESP» является первой подобной прошивкой, в которой реализован протокол ESP-NOW, в удобном для пользователя виде.

Применение протокола ESP-NOW в прошивке «Smacont-ESP», совместно со sleep-режимом, является идеальным решением для создания автономных устройств с питанием от батареек, аккумуляторов или ионисторов.

Экономия энергии происходит за счет уменьшения времени передачи данных, а именно, за счет быстрого соединения и быстрой передачи небольшого объема данных. В среднем, передача пакета из 250 байт, занимаем 10-20мс. Время передачи зависит от «загруженности» принимающей стороны при работе по WiFi с другими устройствами.

Еще одним достоинством применения протокола ESP-NOW является отсутствие применения дополнительного шлюза, например, шлюза Zigbee-WiFi. В данном случае, в качестве шлюза выступает любое устройство на микроконтроллере esp8266 (esp8285) с прошивкой «Smacont-ESP». При этом, устройство будет работать в штатном режиме, выполняя свои функции, в том числе полноценно обмениваться информацией по WiFi-сети.

Под управлением прошивки «Smacont-ESP», с применением протокола ESP-NOW уже реализованы и работают следующие устройства с автономным питанием:
• ИК-датчик движения.
• ИК-датчик движения с датчиком температуры, влажности и давления (BME280).
• Выключатель освещения. Выключатель (кнопка) управляет работой покупного устройства Sonoff mini R2 (c прошивкой «Smacont-ESP»), которое расположено в корпусе потолочной люстры.
• Кнопка звонка.
• Датчик температуры с питанием от ионисторов и зарядом от солнечной панели.
• Датчик открывания входной двери (геркон + магнит).
• Датчик протечки воды.
• Датчик влажности почвы.
Ссылки на статьи будут выкладываться по мере описания конструкции устройств.

В качестве управляющего модуля автономных устройств, в основном, используется Wi-Fi модуль ESP-01/ESP-01S, который отличается малыми габаритами и низкой ценой.

Благодаря своей универсальности, протокол ESP-NOW позволяет организовывать односторонний или двусторонний вариант связи с разными настройками.

Односторонняя связь

Прошивка «Smacont-ESP» позволяет реализовать три способа односторонней связи.

Один ведущий, один ведомый (минимальная конфигурация)

В данной конфигурации используется два модуля, один из них сконфигурирован как «Controller», второй модуль сконфигурирован как «Slave».

ESP-NOW. Один ведущий, один ведомый

Данным способом можно, например, отправлять команду на включение/отключение нагрузки (см. Выключатель освещения) или передавать показания датчиков (см. ИК-датчик движения).

Один ведущий, несколько ведомых

В данной конфигурации используется несколько модулей, один из них сконфигурирован как «Controller», остальные модули сконфигурированы как «Slave».

ESP-NOW. Один ведущий, несколько ведомых

Данным способом можно реализовать передачу команд от пульта (ведущего) на разные модули (ведомые).

Несколько ведущих, один ведомый

В данной конфигурации используется несколько модулей, один из них сконфигурирован как «Slave», остальные модули сконфигурированы как «Controller».

ESP-NOW. Несколько ведущих, один ведомый

Данным способом можно реализовать сеть датчиков (ведущих), передающих информацию на модуль сбора информации (ведомый).

Двухсторонняя связь

Прошивка «Smacont-ESP» позволяет реализовать несколько способов двухсторонней связи. Каждый модуль может быть отправителем и получателем одновременно. Таким образом, можно устанавливать двустороннюю связь между модулями.

Один «Combo», один «Combo» (минимальная конфигурация)

ESP-NOW. Один «Combo», один «Combo»

Данным способом можно, например, отправлять команду на включение/отключение нагрузки или передавать показания датчиков и при этом, получать подтверждение об успешном приеме.

Несколько «Combo»

ESP-NOW. Несколько «Combo»

Данным способом можно реализовать сеть датчиков (ведущих), передающих информацию на модуль сбора информации (ведомый), с подтверждением об успешном приеме или просто обмениваться информацией между модулями.

Настройки для работы по протоколу ESP-NOW

Для работы устройства по протоколу ESP-NOW необходимо задать соответствующий режим работы в соответствии с ролью устройства при обмене информацией.

Режим работы задается на вкладке «WiFi».

ESP-NOW. Режим работы

В прошивке «Smacont-ESP» предусмотрены следующие режимы для работы устройства по протоколу ESP-NOW (в скобках указаны возможные режимы работы WiFi-соединения):
1. ESP-NOW CONTROLLER
2. ESP-NOW CONTROLLER (STA)
3. ESP-NOW CONTROLLER (AP)
4. ESP-NOW CONTROLLER (AP+STA)
5. ESP-NOW SLAVE (AP)
6. ESP-NOW SLAVE (AP+STA)
7. ESP-NOW COMBO (AP)
8. ESP-NOW COMBO (AP+STA)

«CONTROLLER»

В данном режиме устройство (ведущий) может только передавать данные на другое устройство, предварительно сконфигурированное в режиме:
• «SLAVE» (ведомый);
• «COMBO» (ведущий+ведомый).

Режим «ESP-NOW CONTROLLER» предпочтительно использовать для устройств с автономным питанием.

«SLAVE»

В данном режиме устройство (ведомый) может только принимать данные от другого устройства, предварительно сконфигурированного в режиме:
• «CONTROLLER» (ведущий);
• «COMBO» (ведущий+ведомый).

«COMBO»

В данном режиме устройство (ведущий+ведомый) может как принимать, так и передавать данные на другое устройство, предварительно сконфигурированное в режиме:
• «CONTROLLER» (ведущий);
• «SLAVE» (ведомый);
• «COMBO» (ведущий+ведомый).

Шифрование данных

В прошивке «Smacont-ESP» предусмотрено шифрование данных при передаче данных по протоколу ESP-NOW.

Разрешение шифрования данных осуществляется на вкладке «WiFi», в окне «Изменение режима работы».

ESP-NOW. Шифрование данных

Шифрование данных подразумевает под собой использование ключей:
• «PMK_KEY» - основной мастер-ключ, который используется для ключа на присоединенном устройстве;
• «LMK_KEY» - локальный мастер-ключ, который используется для ключа полезной информации во время связи в данной паре.

Ключи «PMK_KEY» и «LMK_KEY» хранятся в текстовых шаблонах. Для ключа «PMK_KEY» резервируется шаблон «Т34», Для ключа «LMK_KEY» резервируется шаблон «Т35».

ESP-NOW. Ключи «PMK_KEY» и «LMK_KEY» в текстовых шаблонах

Длина ключей «PMK_KEY» и «LMK_KEY» составляет 16 символов. В качестве символов допускается использовать:
• заглавные латинские буквы: от A до Z (26 символов);
• строчные латинские буквы: от a до z (26 символов);
• цифры от 0 до 9 (10 символов);
• символы: (пробел) ! " # $ & ' ( ) * + , - . / : ; < = > ? @ [ \ ] ^ _` { } ~ (33 символа).

Ключи «PMK_KEY» и «LMK_KEY» ДОЛЖНЫ СОВПАДАТЬ на ВСЕХ сопрягаемых УСТРОЙСТВАХ.

Пример записи ключа:
«PMK_KEY» Kjlsd$@id86*Io:T
«LMK_KEY» Luiio^)5)8LJIds4

Действие «send_ESP_NOW()»

Для передачи данных по протоколу ESP-NOW предусмотрено действие «send_ESP_NOW()» (обмен данными по протоколу ESP-NOW).

ESP-NOW. Действие «send_ESP_NOW()»

В качестве параметров задаются:
• MAC-адрес принимающей стороны;
• Номер канала;
• Адрес первой переменной «Vx»;
• Количество переменных.

ESP-NOW. Действие «send_ESP_NOW()»

При работе по протоколу ESP_NOW, ВСЕ устройства должны работать на ОДНОМ НОМЕРЕ КАНАЛА.

«MAC-адрес принимающей стороны» и «Номер канала» можно получить НА ВКЛАДКЕ «WiFi» ПРИНИМАЮЩЕЙ СТОРОНЫ.

ESP-NOW. Вкладка «WiFi»

На принимающей стороне данные будут сохраняться в ПЕРЕМЕННЫХ, КОТОРЫЕ УКАЗАНЫ в действии «send_ESP_NOW()» ПЕРЕДАЮЩЕЙ СТОРОНЫ.

Действие «send_ESP_NOW()» может выполняться периодически по таймеру, либо по определенному событию.

Информация о текущем состоянии ESP-NOW

В прошивке «Smacont-ESP» предусмотрена возможность отслеживания информация о текущем состоянии ESP-NOW. Контроль данного состояния позволяет, например, получать статус передачи данных на приемную сторону и в случае неудачной передачи, либо повторить передачу, либо выдать предупреждающий сигнал.

Разрешение отслеживания информация о текущем состоянии ESP-NOW осуществляется на вкладке «INFO/CONF».

ESP-NOW. Вкладка «INFO/CONF»

Доступны следующие коды состояния ESP-NOW:
0 – ошибка, ESP-NOW не в режиме «CONTROLLER/COMBO»;
1 – успешная передача данных;
2 – ошибка, передать данные не удалось;
3 – ошибка регистрации пира;
4 – ошибка начала передачи данных;
5 – в процессе передачи данных;
7 – ошибка инициализации;
8 – ошибка, неверная длина принятых данных;
9 – ошибка при дешифровке (ключи не совпадают);
10 – ESP-NOW отключен (в режиме «ESP_NOW_ROLE_IDLE»);
14 – ESP-NOW включен (CONTROLLER / SLAVE / COMBO);
15 – ошибка, полученные данные зашифрованы;
255 – неизвестная ошибка.