智能家居设备的N种配网方式

1 背景介绍

物联网时代,各种各样的智能物联网设备正走进我们我们的生活,智能门锁、摄像头、猫眼门铃、扫地机、智能音箱、空气净化器、体脂秤等等。

这些物联网设备都有一个共同的特征,就是可以联网,通过配套的手机APP,可以实现对设备的监控和操作。

比如家用的无线监控摄像头,通过对应的手机APP可以实现视频的实时查看,以及反过来对摄像头的角度旋转控制。当然,要想使用这些功能,首先需要将买来的摄像头进行联网,也就是连接到自家的Wi-Fi路由器中,通过路由器连接互联网(细化的是指该设备对应的物联网云服务器,或称云平台)。

这些物联网设备,具体是通过怎样的方式连接到Wi-Fi路由器上的呢

2 Wi-Fi基础知识

2.1 STA模式与AP模式

首先介绍Wi-Fi的两种工作模式:STA模式与AP模式。

  • STA模式:Station,即Wi-FI工作在无线终端模式,通过连接AP热点连接到网络
  • AP模式:Access Point,即Wi-Fi工作在热点模式,其它设备可以连接到此节点(AP热点)

怎么理解这两种模式呢,如下图,家里的Wi-Fi路由器,它的Wi-Fi就工作在AP模式,它就是一个无线热点,其它的设备,如无线摄像头,以及家里的电视、空调都要连接到这个路由器中,这些 “其它设备” ,连接路由器靠的也是自己的Wi-Fi,但这些联网设备的Wi-Fi通常工作于STA模式,也就是作为一个无线终端。

不过,这些 “其它设备” 不是始终工作在STA模式的,比无线摄像头,在刚买回来需要进行Wi-Fi配网时,它的Wi-Fi就会先工作于AP模式,即这个摄像头是一个无线热点,如下图,我们的手机可以连接到这个热点,可以给它发送家里的路由器的Wi-Fi名称与密码,这样摄像头就能实现联网了,即实现了设备的Wi-Fi配网。当然,这只是其中一种配网方式,还有许多其它方式可以实现物联网设备的Wi-Fi配网。

2.2 专业名词介绍

在正式介绍各种Wi-Fi配网方式之前,还需要了解一些其它名称,下面先列举一些本篇需要用到的名词:

  • Wi-Fi路由器:即家庭中常用的Wi-Fi路由器,家中的设备可共同连接到此节点形成局域网

  • SSID:Wi-Fi名称,其本意是Service Set Identifier,服务集标识

  • password:Wi-Fi密码

  • 物联网设备:可以连接网络的智能设备,如智能音箱,智能插座,网络摄像头等

  • 待配网设备:物联网设备刚开箱或恢复了出厂设置,需要配网

  • 已配网设备:已经连接Wi-FI的物联网设备

  • 手机APP:即智能手机,通过安装物联网设备对应的APP软件,来更方便地使用设备

  • 物联网平台:用于管理物联网设备的云端服务器

  • Wi-Fi模块:物联网设备上的Wi-Fi电子模块,用于连接互联网

3 物联网设备Wi-Fi配网方案

目前,有多种多样的配网方案,下面以无线网络摄像头这个物联网设备为例,讲解各种配网方式的基本工作原理。

3.1 设备热点配网

设备热点配网(dev-ap-config),是一种比较常用的配网方式,该方式在配网时,先让待配网的设备处于AP模式,让手机连接到此设备上,然后通过手机将配网设备发送给设备,然后设备就可以切换到STA模式,连接Wi-Fi路由器了。其具体的配网过程如下:

  • 待配网设备端的Wi-Fi模块首先工作在AP配网模式(如按下设备的配网键,设备进入配网模式),开启一个约定名称的AP热点。
  • 手机APP端扫描设备机身的二维码,获得设备ProductKey,并将手机连接到设备建立的热点中。
  • 连接建立后,即手机与设备建立了一个局域网
  • 手机通过某种方式(如TCP或UDP传输)将Wi-Fi路由器的配网信息(SSID/password)发送给设备。
  • 设备得到配网信息后,切换到STA模式,即可连接到Wi-Fi。

将以上配网过程,画成时间序列图,则用户、APP、物联网设备、路由器这四者的交互关系为:

3.2 手机热点配网

手机热点配网(phone-ap-config),是设备热点配网的一个变种,热点不再由设备创建,而是由手机创建。其具体的配网过程如下:

  • 手机APP端启动一个预定义热点(如热点名为abc,密码为12345678)。
  • 待配网设备先连接到手机热点上,与手机构成一个局域网
  • 手机将Wi-Fi路由器的配网信息(SSID/password)发送给设备端。
  • 设备得到配网信息后,断开手机的热点,进入STA模式,连接到Wi-Fi路由器。

将以上配网过程,画成时间序列图,则用户、APP、物联网设备、路由器这四者的交互关系为:

3.3 蓝牙配网

蓝牙配网(ble-config),这种方式与热点配网类似,它用BLE(低功耗蓝牙)替代了设备端或APP端的热点进行配网信息传输,当然这种方式就要求设备端和APP都支持BLE。其具体的配网过程如下:

  • 手机APP通过蓝牙连接到待配网的设备。
  • 手机通过BLE将Wi-Fi路由器的配网信息(SSID/password)发送给设备端。
  • 设备得到配网信息后,进入STA模式,即可连接到Wi-Fi。

将以上配网过程,画成时间序列图,则用户、APP、物联网设备、路由器这四者的交互关系为:

3.4 零配配网

零配配网(zero-config),这种方式不需要用户在手机APP端输入配网信息,而是利用已配网的设备对待配网的设备进行配网。该方式利用待配设备主配设备的高权限优势的配网,直接使用802.11的管理帧(probe request/response)携带配网信息,从而实现高效配网(这种方式要求主配和待配设备的应用程序都能发送和接收802.11管理帧)。该方式的具体的配网过程如下:

  • 待配网设备向主配设备发送配网请求。
  • 已连接Wi-Fi的主配设备向物联网平台上报新设备
  • 物联网平台向手机APP获取待配网设备的信息。
  • 手机APP将待配网设备的信息发送给平台。
  • 平台向已连接Wi-Fi设备下发对新设备的配网许可
  • 已连接Wi-Fi的设备向待配网设备推送Wi-Fi的配网信息(SSID/password)。
  • 待配网设备进入STA模式,连接到Wi-Fi。

将以上配网过程,画成时间序列图,则用户、APP、物联网设备(主配+待配)、路由器、物联网云平台这六者的交互关系为:

3.5 一键配网

一键配网(smart-config),该方式只需要用户在APP中输入Wi-Fi配网信息即可,手机通过广播发送配网信息,待配网设备通过监听获取配网信息。其具体的配网过程如下:

  • 用户在手机APP上输入配网信息,手机将配网信息广播出去。
  • 待配网设备进入sniffer模式混杂模式,即不过滤数据报文),监听环境中所有的802.11报文,设备需要在所支持的信道(通常1-13)上轮询监听(因设备不知道手机和路由器的信道)。
  • 待配网设备捕获到符合配网规则的数据报文后停止信道轮询,尝试在在此信道上接收完成所有报文。若当前的信道接收失败或超时重新回到sniffer模式进行监听。
  • 待配网设备在数据报文接收成功后关闭sniffer模式,开启STA模式即可连接到Wi-Fi。

将以上配网过程,画成时间序列图,则用户、APP、物联网设备、路由器这四者的交互关系为:

3.6 路由器配网

路由器配网(router-config),该方式的基本思路是,路由器在配网模式下开启一个特定的用于配网的热点,设备扫描到该热点后连接该热点,获取配网信息,然后路由器切换到常规热点,设备连接此常规热点实现联网:

  • 用户按下设备的配网按钮,设备进入混杂模式,扫描周围热点。

  • 用户按下路由器的配网按钮,路由器开启特定的热点

  • 设备先连接到这个路由器的特定热点,获取配网信息

  • 路由器再切换到常规热点

  • 设备即可连接到Wi-Fi的常规热点。

将以上配网过程,画成时间序列图,则用户、路由器、物联网设备这三者的交互关系为:

3.7 扫码配网

摄像头扫码配网(webcam-config),该方式需要待配网设备自带摄像头并具备二维码解码能力。

  • 用户按下设备的配网按钮,设备进入配网模式,准备扫描二维码。

  • 用户通过手机APP生成携带配网信息的二维码

  • 设备的摄像头扫描APP生成的二维码,解码出配网信息。

  • 设备开启STA模式即可连接到Wi-Fi。

将以上配网过程,画成时间序列图,则用户、APP、物联网设备、路由器这四者的交互关系为:

4 总结归纳

本篇主要介绍了物联网设备的Wi-Fi配网方式,概括起来这几种方式的特点可以由这个表来表示:

配网方式配网信息交互方式特殊要求成功率通用性
设备热点配网AP-STA链路通信-
手机热点配网AP-STA链路通信-
蓝牙配网BLE通信设备要支持BLE
零配配网管理帧广播需要另外的主配设备
一键配网手机广播-
路由器配网路由器广播需要定制的路由器
扫码配网二维码数据解析设备要有能扫二维码的摄像头

电子电路开发学习 单片机点灯小能手,电子行业从业者。开发板评测、嵌入式开源项目分享、学习笔记记录。可能不会经常更新,但每一篇都是精心编写。
评论
  • 应用环境与极具挑战性的测试需求在服务器制造领域里,系统整合测试(System Integration Test;SIT)是确保产品质量和性能的关键步骤。随着服务器系统的复杂性不断提升,包括:多种硬件组件、操作系统、虚拟化平台以及各种应用程序和服务的整合,服务器制造商面临着更有挑战性的测试需求。这些挑战主要体现在以下五个方面:1. 硬件和软件的高度整合:现代服务器通常包括多个处理器、内存模块、储存设备和网络接口。这些硬件组件必须与操作系统及应用软件无缝整合。SIT测试可以帮助制造商确保这些不同组件
    百佳泰测试实验室 2024-12-12 17:45 81浏览
  • 时源芯微——RE超标整机定位与解决详细流程一、 初步测量与问题确认使用专业的电磁辐射测量设备,对整机的辐射发射进行精确测量。确认是否存在RE超标问题,并记录超标频段和幅度。二、电缆检查与处理若存在信号电缆:步骤一:拔掉所有信号电缆,仅保留电源线,再次测量整机的辐射发射。若测量合格:判定问题出在信号电缆上,可能是电缆的共模电流导致。逐一连接信号电缆,每次连接后测量,定位具体哪根电缆或接口导致超标。对问题电缆进行处理,如加共模扼流圈、滤波器,或优化电缆布局和屏蔽。重新连接所有电缆,再次测量
    时源芯微 2024-12-11 17:11 120浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-12 10:13 52浏览
  • 首先在gitee上打个广告:ad5d2f3b647444a88b6f7f9555fd681f.mp4 · 丙丁先生/香河英茂工作室中国 - Gitee.com丙丁先生 (mr-bingding) - Gitee.com2024年对我来说是充满挑战和机遇的一年。在这一年里,我不仅进行了多个开发板的测评,还尝试了多种不同的项目和技术。今天,我想分享一下这一年的故事,希望能给大家带来一些启发和乐趣。 年初的时候,我开始对各种开发板进行测评。从STM32WBA55CG到瑞萨、平头哥和平海的开发板,我都
    丙丁先生 2024-12-11 20:14 81浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-11 17:58 91浏览
  • 本文介绍瑞芯微RK3588主板/开发板Android12系统下,APK签名文件生成方法。触觉智能EVB3588开发板演示,搭载了瑞芯微RK3588芯片,该开发板是核心板加底板设计,音视频接口、通信接口等各类接口一应俱全,可帮助企业提高产品开发效率,缩短上市时间,降低成本和设计风险。工具准备下载Keytool-ImportKeyPair工具在源码:build/target/product/security/系统初始签名文件目录中,将以下三个文件拷贝出来:platform.pem;platform.
    Industio_触觉智能 2024-12-12 10:27 85浏览
  • 在智能化技术快速发展当下,图像数据的采集与处理逐渐成为自动驾驶、工业等领域的一项关键技术。高质量的图像数据采集与算法集成测试都是确保系统性能和可靠性的关键。随着技术的不断进步,对于图像数据的采集、处理和分析的需求日益增长,这不仅要求我们拥有高性能的相机硬件,还要求我们能够高效地集成和测试各种算法。我们探索了一种多源相机数据采集与算法集成测试方案,能够满足不同应用场景下对图像采集和算法测试的多样化需求,确保数据的准确性和算法的有效性。一、相机组成相机一般由镜头(Lens),图像传感器(Image
    康谋 2024-12-12 09:45 93浏览
  • 一、SAE J1939协议概述SAE J1939协议是由美国汽车工程师协会(SAE,Society of Automotive Engineers)定义的一种用于重型车辆和工业设备中的通信协议,主要应用于车辆和设备之间的实时数据交换。J1939基于CAN(Controller Area Network)总线技术,使用29bit的扩展标识符和扩展数据帧,CAN通信速率为250Kbps,用于车载电子控制单元(ECU)之间的通信和控制。小北同学在之前也对J1939协议做过扫盲科普【科普系列】SAE J
    北汇信息 2024-12-11 15:45 119浏览
  • 全球智能电视时代来临这年头若是消费者想随意地从各个通路中选购电视时,不难发现目前市场上的产品都已是具有智能联网功能的智能电视了,可以宣告智能电视的普及时代已到临!Google从2021年开始大力推广Google TV(即原Android TV的升级版),其他各大品牌商也都跟进推出搭载Google TV操作系统的机种,除了Google TV外,LG、Samsung、Panasonic等大厂牌也开发出自家的智能电视平台,可以看出各家业者都一致地看好这块大饼。智能电视的Wi-Fi连线怎么消失了?智能电
    百佳泰测试实验室 2024-12-12 17:33 71浏览
  • 铁氧体芯片是一种基于铁氧体磁性材料制成的芯片,在通信、传感器、储能等领域有着广泛的应用。铁氧体磁性材料能够通过外加磁场调控其导电性质和反射性质,因此在信号处理和传感器技术方面有着独特的优势。以下是对半导体划片机在铁氧体划切领域应用的详细阐述: 一、半导体划片机的工作原理与特点半导体划片机是一种使用刀片或通过激光等方式高精度切割被加工物的装置,是半导体后道封测中晶圆切割和WLP切割环节的关键设备。它结合了水气电、空气静压高速主轴、精密机械传动、传感器及自动化控制等先进技术,具有高精度、高
    博捷芯划片机 2024-12-12 09:16 90浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦