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说明:
- 本文档由DuRuofu撰写,由DuRuofu负责解释及执行。
- 本文档介绍ESP32ESP-NOW协议程序(实现最简接收发送)
修订历史:
文档名称 |
版本 |
作者 |
时间 |
备注 |
ESP32网络入门-ESP-NOW协议 |
v1.0.0 |
DuRuofu |
2024-03-27 |
首次建立 |
ESP32网络入门-ESP-NOW协议
一、概述
1.1 ESP-NOW介绍
视频介绍:https://www.espressif.com/sites/default/files/esp-now-zh.mp4
ESP-NOW 是一种由乐鑫公司定义的无连接 Wi-Fi 通信协议。在 ESP-NOW 中,应用程序数据被封装在各个供应商的动作帧中,然后在无连接的情况下,从一个 Wi-Fi 设备传输到另一个 Wi-Fi 设备。 CTR 与 CBC-MAC 协议 (CCMP) 可用来保护动作帧的安全。ESP-NOW 广泛应用于智能照明、远程控制、传感器等领域。
ESP-NOW 是基于数据链路层的无线通信协议,它将五层 OSI 上层协议精简为一层,数据传输时无需依次经过网络层、传输层、会话层、表示层、应用层等复杂的层级,也无需层层增加包头和解包,大大缓解了网络拥挤时因为丢包而导致的卡顿和延迟,拥有更高的响应速度。
![](/2024/03/27/4.%E7%A1%AC%E4%BB%B6%E7%9B%B8%E5%85%B3/MCU/ESP32/05.ESP32WIFI%E5%85%A5%E9%97%A8/5.7-ESP32%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%85%A5%E9%97%A8-ESP-NOW%E5%8D%8F%E8%AE%AE/ESP32%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%85%A5%E9%97%A8-ESP-NOW%E5%8D%8F%E8%AE%AE/20240327133912.png)
1.2 ESP-NOW 数据帧格式
搬运自官方教程
ESP-NOW 使用各个供应商的动作帧传输数据,默认比特率为 1 Mbps。各个供应商的动作帧格式为:
MAC 报头 |
分类代码 |
组织标识符 |
随机值 |
供应商特定内容 |
FCS |
24 字节 |
1 字节 |
3 字节 |
4 字节 |
7~257 字节 |
4 字节 |
- 分类代码:分类代码字段可用于指示各个供应商的类别(比如 127)。
- 组织标识符:组织标识符包含一个唯一标识符 (比如 0x18fe34),为乐鑫指定的 MAC 地址的前三个字节。
- 随机值:防止重放攻击。
- 供应商特定内容:供应商特定内容包含供应商特定字段,如下所示:
元素 ID |
长度 |
组织标识符 |
类型 |
版本 |
正文 |
1 字节 |
1 字节 |
3 字节 |
1 字节 |
1 字节 |
0~250 字节 |
- 元素 ID:元素 ID 字段可用于指示特定于供应商的元素。
- 长度:长度是组织标识符、类型、版本和正文的总长度。
- 组织标识符:组织标识符包含一个唯一标识符 (比如 0x18fe34),为乐鑫指定的 MAC 地址的前三个字节。
- 类型:类型字段设置为 4,代表 ESP-NOW。
- 版本:版本字段设置为 ESP-NOW 的版本。
- 正文:正文包含 ESP-NOW 数据。
由于 ESP-NOW 是无连接的,因此 MAC 报头与标准帧略有不同。FrameControl 字段的 FromDS 和 ToDS 位均为 0。第一个地址字段用于配置目标地址。第二个地址字段用于配置源地址。第三个地址字段用于配置广播地址 (0xff:0xff:0xff:0xff:0xff:0xff)。
二、使用
使用ESP-NOW的基本条件是要知道ESP32的MAC地址
可以使用base_mac_address历程获取芯片MAC地址:
![](/2024/03/27/4.%E7%A1%AC%E4%BB%B6%E7%9B%B8%E5%85%B3/MCU/ESP32/05.ESP32WIFI%E5%85%A5%E9%97%A8/5.7-ESP32%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%85%A5%E9%97%A8-ESP-NOW%E5%8D%8F%E8%AE%AE/ESP32%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%85%A5%E9%97%A8-ESP-NOW%E5%8D%8F%E8%AE%AE/20240327141511.png)
2.1 初始化
调用 esp_now_init()
初始化 ESP-NOW,调用 esp_now_deinit()
反初始化 ESP-NOW。ESP-NOW 数据必须在 Wi-Fi 启动后传输,因此建议在初始化 ESP-NOW 之前启动 Wi-Fi,并在反初始化 ESP-NOW 之后停止 Wi-Fi。
当调用 esp_now_deinit()
时,配对设备的所有信息都将被删除。
2.2 设备配对
在将数据发送到其他设备之前,请先调用 esp_now_add_peer()
将其添加到配对设备列表中。如果启用了加密,则必须设置 LMK。ESP-NOW 数据可以从 Station 或 SoftAP 接口发送。确保在发送 ESP-NOW 数据之前已启用该接口。
配对设备的最大数量是 20,其中加密设备的数量不超过 17,默认值是 7。
2.3 发送数据
调用 esp_now_send()
发送 ESP-NOW 数据,调用 esp_now_register_send_cb()
注册发送回调函数。如果 MAC 层成功接收到数据,则该函数将返回 ESP_NOW_SEND_SUCCESS 事件。否则,它将返回 ESP_NOW_SEND_FAIL。
如果有大量 ESP-NOW 数据要发送,调用 esp_now_send()
时需注意单次发送的数据不能超过 250 字节。请注意,两个 ESP-NOW 数据包的发送间隔太短可能导致回调函数返回混乱。因此,建议在等到上一次回调函数返回 ACK 后再发送下一个 ESP-NOW 数据。
2.4 接收数据
调用 esp_now_register_recv_cb()
注册接收回调函数。当接收 ESP-NOW 数据时,需要调用接收回调函数。接收回调函数也在 Wi-Fi 任务任务中运行。因此,不要在回调函数中执行冗长的操作。 相反,将必要的数据发布到队列,并交给优先级较低的任务处理。
三、示例
3.1 发送
注意:发送需要接收方的MAC地址
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114
| #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <string.h> #include <assert.h> #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/semphr.h" #include "freertos/timers.h" #include "nvs_flash.h" #include "esp_random.h" #include "esp_event.h" #include "esp_netif.h" #include "esp_wifi.h" #include "esp_log.h" #include "esp_mac.h" #include "esp_now.h" #include "esp_crc.h"
static uint8_t s_broadcast_mac[ESP_NOW_ETH_ALEN] = {0x24, 0xdc, 0xc3, 0x9c, 0xeb, 0x18};
static const char *TAG = "espnow";
static void wifi_init(void) { ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init()); ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default()); wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT(); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_RAM)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
}
static void example_espnow_send_cb(const uint8_t *mac_addr, esp_now_send_status_t status) { if (status != ESP_NOW_SEND_SUCCESS) { ESP_LOGE(TAG, "Send error"); } else { ESP_LOGI(TAG, "Send success"); } }
static void espnow_task(void *pvParameter) { char send_msg[] = "ESPNOW test!"; ESP_LOGI(TAG, "Start sending broadcast data"); while (1) { if (esp_now_send(s_broadcast_mac, (uint8_t *)send_msg, sizeof(send_msg)) != ESP_OK) { ESP_LOGE(TAG, "Send error"); } vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); } }
static esp_err_t espnow_init(void) {
ESP_ERROR_CHECK(esp_now_init()); ESP_ERROR_CHECK(esp_now_register_send_cb(example_espnow_send_cb));
esp_now_peer_info_t *peer = malloc(sizeof(esp_now_peer_info_t)); if (peer == NULL) { ESP_LOGE(TAG, "Malloc peer information fail"); esp_now_deinit(); return ESP_FAIL; } memset(peer, 0, sizeof(esp_now_peer_info_t)); peer->channel = 1; peer->ifidx = ESP_IF_WIFI_STA; peer->encrypt = false; memcpy(peer->peer_addr, s_broadcast_mac, ESP_NOW_ETH_ALEN); ESP_ERROR_CHECK(esp_now_add_peer(peer)); free(peer);
xTaskCreate(espnow_task, "espnow_task", 2048, NULL, 4, NULL);
return ESP_OK; }
void app_main(void) { esp_err_t ret = nvs_flash_init(); if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) { ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase()); ret = nvs_flash_init(); } ESP_ERROR_CHECK(ret);
wifi_init();
espnow_init(); }
|
3.2 接收
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84
| #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <string.h> #include <assert.h> #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/semphr.h" #include "freertos/timers.h" #include "nvs_flash.h" #include "esp_random.h" #include "esp_event.h" #include "esp_netif.h" #include "esp_wifi.h" #include "esp_log.h" #include "esp_mac.h" #include "esp_now.h" #include "esp_crc.h"
static uint8_t s_broadcast_mac[ESP_NOW_ETH_ALEN] = {0x24, 0xdc, 0xc3, 0x9c, 0xeb, 0x18};
static const char *TAG = "espnow";
static void wifi_init(void) { ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init()); ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default()); wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT(); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_RAM)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA)); ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start()); }
static void example_espnow_recv_cb(const esp_now_recv_info_t *recv_info, const uint8_t *data, int len) { ESP_LOGI(TAG, "Receive data from: " MACSTR ", len: %d", MAC2STR(recv_info->src_addr), len); ESP_LOGI(TAG, "Data: %s", data); }
static void espnow_task(void *pvParameter) { ESP_LOGI(TAG, "Start receiving data"); while (1) { vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS); } }
static esp_err_t espnow_init(void) {
ESP_ERROR_CHECK(esp_now_init()); ESP_ERROR_CHECK(esp_now_register_recv_cb(example_espnow_recv_cb));
xTaskCreate(espnow_task, "espnow_task", 2048, NULL, 4, NULL);
return ESP_OK; }
void app_main(void) { esp_err_t ret = nvs_flash_init(); if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND) { ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase()); ret = nvs_flash_init(); } ESP_ERROR_CHECK(ret);
wifi_init();
espnow_init(); }
|
效果:
![](/2024/03/27/4.%E7%A1%AC%E4%BB%B6%E7%9B%B8%E5%85%B3/MCU/ESP32/05.ESP32WIFI%E5%85%A5%E9%97%A8/5.7-ESP32%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%85%A5%E9%97%A8-ESP-NOW%E5%8D%8F%E8%AE%AE/ESP32%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%85%A5%E9%97%A8-ESP-NOW%E5%8D%8F%E8%AE%AE/20240327152252.png)
参考链接
- https://github.com/espressif/esp-idf/blob/v5.1.3/examples/wifi/espnow/main/espnow_example.h
- https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32c3/api-reference/network/esp_now.html