Permalink
Find file Copy path
Fetching contributors…
Cannot retrieve contributors at this time
337 lines (289 sloc) 16.2 KB

[TOC]

Giới thiệu

Mesh Info Trong quá trình phát triển IoT thường đòi hỏi việc tăng số lượng node kết nối với Internet.Nhược điểm lớn nhất là số lượng node có thể trực tiếp kết nối tới router bị giới hạn nhỏ hơn 32 node. Để khắc phục điểm này thì Espressif đã phát triển giao thức ESP-MESH. Trong giao thức này node có thể tạo ra mạng để chuyển tiếp gói tin, nhờ đó mà một số lượng lớn node có thể kết nối Internet mà không cần phải cải tiến, nâng cấp router.

Một số định nghĩa

  • IOT Espressif App: ứng dụng của Espressif dùng để điều khiển từ xa các thiết bị Wifi

  • ESP-Touch: công nghệ để kết nối Wifi device với router

  • Smart Config Mode cho ESP-Touch: cấu hình cho Wifi device dùng ESP-Touch thông qua Mode Smart Config.

  • Local Device: thiết bị được người dùng cấu hình kết nối với router thông qua ESP-Touch mà không kích hoạt trên server, chỉ có thể điều khiển thông qua mạng cục bộ Local NetWork

  • Cloud Device: giống như Local Device nhưng được kích hoạt trên server, có thể điều khiển ở mọi nơi có mạng internet. Cloud NetWork

Cấu trúc mạng

Mạng Mesh hỗ trợ chức năng auto-networking. Khi người dùng thiết lập mạng mesh thông qua ESP-Touch thì thiết bị sẽ tự động tìm các Wifi AP gần kề.

Sơ đồ mạng mesh

Mesh NetWork

  • Các node sẽ kết nối trực tiếp tới router được gọi là root node, các node khác thì được gọi là non-root node.
  • Online-Mesh: Khi router kết nối với internet thì ta có thể dùng IOT App để điều khiển từ xa ở bất kỳ đâu
  • Local-Mesh: Bạn chỉ có thể điều khiển Local Device trong mạng thông qua router.

Các node trong mạng

  • Root Node
    • Nhận và gửi gói tin
    • Chuyển tiếp gói tin từ server, ứng dụng mobile và các node con của nó
  • None-root Node
    • Non-leaf node: Nhận và gửi gói tin, chuyển tiếp gói tin từ node cha và các node con khác
    • Leaf node: Chỉ được nhận và gửi gói tin, không có chức năng chuyển tiếp.

Các header trong Mesh

Mesh Header

Mô tả

Tên trường Độ dài Mô tả
ver 2 bit Thông tin Mesh
o 1 bit Tùy chọn flag
flags 5 bit FP
FP Cho phép Piggyback flow trong gói tin
FR Yêu cầu,Piggyback flow trong gói tin
resv Dự phòng
8 bit D
D Chiều của gói tin: 0: xuống (downward) 1: lên (upward)
P2P Gói tin từ Node tới Node
protocol Giao thức gửi dữ liệu được quy định bởi người dùng(6bit)
len 2 byte Chiều dài của gói tin (bao gồm cả mesh header)
dst_addr 6 bytes Địa chỉ đích
src_addr 6 bytes Địa chỉ nguồn
ot_len Độ dài của option (gồm cả chính nó)
option_list Danh sách các thành phần của các option
otype 1 byte Kiểu option
olen 1 byte Chiều dài của option hiện tịa
ovalue Người dùng định nghĩa Giá trị option hiện tại

Cấu trúc gói tin

Mạng mesh được định nghĩa bởi cấu trúc trong mesh_option_type

    enum mesh_option_type {
    M_O_FLOW_REQ = 0,   //flow request option
    M_O_FLOW_RESP,      //flow response option
    M_O_ROUTER_SPREAD,  //router information spread option
    M_O_ROUTE_ADD,      //route table update (node joins mesh) option
    M_O_ROUTE_DEL,      //route table update (node exits mesh) option
    M_O_TOPO_REQ,       //topology request option
    M_O_TOPO_RESP,      //topology response option
    M_O_MCAST_GRP,      //group list of mcast
    M_O_MESH_FRAG,      //mesh management fragmentation option
    M_O_USR_FRAG,       //user data fragmentation
    M_O_USR_OPTION,     //user option
    };
Tên trường Độ dài Mô tả Định dạng
M_O_FLOW_REQ 2 Bytes Dùng cho flow request otype
M_O_FLOW_RESP 6 Bytes Dùng cho phản hồi tới flow otype
M_O_ROUTER_SPREAD 106 Bytes Dùng spread thông tin từ router otype
M_O_ROUTE_ADD 6*n+2Bytes Dùng để cập nhật bảng định tuyến khi có node mới tham gia vào mạng otype
M_O_ROUTE_DEL 6*n+2Bytes Dùng để cập nhật bảng định tuyến khi có node rời mạng otype
M_O_TOPO_REQ 8 Bytes Sử dụng để lấy topo của mạng mesh otype
M_O_TOPO_RESP 6*n+2Bytes Sử dụng để nhận phản hồi topo của mạng mesh otype

Ví dụ gói tin gửi/ nhận

Gói tin request

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00000000h 04 01 14 00 18 FE 34 A5 3B AD 18 FE 34 A2 C7 76
00000010h 04 00 00 02

Mô tả

Tên trường Giá trị Mô tả
head.ver 00 Phiên bản hiện tại của mesh là 00
head.O 1 Có option trong gói tin
head.flags.FP 0 Không có piggyback flow permit
head.flags.FR 0 Không có piggyback flow request
head.flags.resv 000 Dự phòng
head.proto.D 1 Upwards
head.proto.P2P 0 Không có gói từ node tới node
head.proto.protocol 000000 Gói tin quản lý mesh
head.len 0x0014 Chiều dài của gói tin là 20 byte
head.dst_addr 18 FE 34 A5 3B AD Địa chỉ MAC của destination device
head.src_addr 18 FE 34 A2 C7 76 Địa chỉ MAC của source device
head.ot_len 0x0004 Chiều dài của option là 0x0004
head.option_list[0].otype 0x00 M_FLOW_REQ
head.option_list[0].olen 0x02 Option length là 0x02

Gói tin response

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00000000h 04 00 18 00 18 FE 34 A2 C7 76 18 FE 34 A5 3B AD
00000010h 08 00 01 06 01 00 00 00

Mô tả

Tên trường Giá trị Mô tả
head.ver 00 Phiên bản hiện tại của mesh là 00
head.O 1 Có option trong gói tin
head.flags.FP 0 Không có piggyback flow permit
head.flags.FR 0 Không có piggyback flow request
head.flags.resv 000 Dự phòng
head.proto.D 0 Downwards.
head.proto.P2P 0 Không có gói từ node tới node
head.proto.protocol 000000 Gói tin quản lý mesh
head.len 0x0015 Chiều dài của gói tin là 21 byte
head.dst_addr 18 FE 34 A2 C7 76 Địa chỉ MAC của destination device
head.src_addr 18 FE 34 A5 3B AD Địa chỉ MAC của source device
head.ot_len 0x0008 Chiều dài của option là 0x0008
head.option_list[0].otype 0x01 M_FLOW_RESP
head.option_list[0].olen 0x06 Option length là 0x06
head.option_list[0].ovalue 0x01 Option value là 0x00000001, flow capacity là 0x00000001.

Cấu trúc dữ liệu

  • Định dạng mesh header
struct mesh_header_format {
    uint8_t ver: 2; // version of mesh
    uint8_t oe: 1; // option flag
    uint8_t fp: 1; // piggyback flow permit in packet
    uint8_t fr: 1; // piggyback flow request in packet
    uint8_t rsv: 3; // reserved
    struct {
        uint8_t d: 1; // direction, 1:upwards, 0:downwards
        uint8_t p2p: 1; // node to node packet
        uint8_t protocol: 6; // protocol used by user data
    } proto;
    uint16_t len; // packet total length
    (mesh header included)
    uint8_t dst_addr[ESP_MESH_ADDR_LEN]; // destination address
    uint8_t src_addr[ESP_MESH_ADDR_LEN]; // source address
    struct mesh_header_option_header_type option[0]; // mesh option
} __packed;
  • Định dạng mesh Option header
struct mesh_header_option_header_type {
    uint16_t ot_len; // option total length
    struct mesh_header_option_format olist[0]; // option list
} __packed;
  • Định dạng mesh Option
struct mesh_header_option_format {
    uint8_t otype; // option type
    uint8_t olen; // current option length
    uint8_t ovalue[0]; // option value
} __packed;
  • Định dạng mesh Option Fragmentation
struct mesh_header_option_frag_format {
    uint16_t id; // identity of fragmentation
    struct {
        uint16_t resv: 1; // reserved
        uint16_t mf: 1; // more fragmentation
        uint16_t idx: 14; // fragmentation offset
    } offset;
} __packed;
  • Định dạng Mesh Callback
typedef void (* espconn_mesh_callback)(int8_t result);
  • Định dạng Mesh Scan Callback
typedef void (* espconn_mesh_scan_callback)(void *arg, int8_t
status);
  • Định dạng Mesh Scan User Callback
typedef void (* espconn_mesh_usr_callback)(void *arg);

!!! note "Lưu ý" Các API của packet có thể tham khảo tại API

Chương trình

Device

Mobile hoặc Server

void controller_entrance(Parameter list)
{
    /*Add your codes to check status*/
    /*Add your codes to build control packet*/
    uint8_t json_control_data[] = {/*Add your codes*/};
    uint16_t control_data_len = sizeof(json_control_data)
                                struct mesh_header_format * mesh_header = NULL;
    /* src_addr should be the combination of IP and port of
    Mobile or Server. You can set the address to zero, then the
    root device will fill in the section. If you fill in the
    section by yourself, please make sure the value is right.*/
    uint8_t src_addr[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0},
                         dst_addr[] = {xx, xx, xx, xx, xx, xx};
    mesh_header = (struct mesh_header_format
                   *)espconn_mesh_create_packet(dst_addr, src_addr, false, true,
                           M_PROTO_JSON, control_data_len,
                           false, 0, false, 0, false, 0, 0);
    if (!mesh_header)
    {
        printf(“alloc resp packet fail\n”);
        return;
    }
    if (espconn_mesh_set_usr_data(mesh_header,
                                  resp_json_packet_body, resp_data_len))
    {
        printf(“set user data fail\n”);
        free(mesh_header);
        return;
    }
// sent control packet
    espconn_mesh_sent(esp, mesh_header, mesh_header->len);
    free(mesh_header);
}

Lấy topology

void topology_entrance(Parameter list)
{
    /*Add your codes to check status*/
    /*Add your codes to build getting topology packet*/
    bool res;
    struct mesh_header_format *mesh_header = NULL;
    struct mesh_header_option_format *topo_option = NULL;
    uint8_t src_addr[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0};
    uint8_t dst_addr[] = {xx, xx, xx, xx, xx, xx}; // MAC address of root
    device
    uint8_t dev_mac[6] = {xx, xx, xx, xx, xx, xx}; // zero represents
    topology of all devices
    uint16_t ot_len = sizeof(*topo_option) + sizeof(struct
                      mesh_header_option_header_type) + sizeof(dev_mac);
    mesh_header = (struct mesh_header_format
                   *)espconn_mesh_create_packet(
                      dst_addr, src_addr, false, true, M_PROTO_NONE, 0,
                      true, ot_len, false, 0, false, 0, 0);
    if (!mesh_header) {
        printf(“alloc resp packet fail\n”);
        return;
    }
    topo_option = (struct mesh_header_option_format
                   *)espconn_mesh_create_option(
                      M_O_TOPO_REQ, dev_mac, sizeof(dev_mac));
    if (!topo_option) {
        printf(“alloc topo option fail\n”);
        free(mesh_header);
        return;
    }
    res = espconn_mesh_add_option(mesh_header, topo_option);
    free(topo_option);
    if (res) {
        printf(“add topo option fail\n”);
        free(mesh_header);
        return;
    }
// send packet of getting topology
    espconn_mesh_sent(esp, mesh_header, mesh_header->len);
    free(mesh_header);
}

Phân tích phản hồi từ topology

void topology_parser_entrance(uint8_t *topo_resp, uint16_t len)
{
    /*Add your codes to check parameter*/
    uint16_t oidx = 1;
    struct mesh_header_format *mesh_header = NULL;
    struct mesh_header_option_format *topo_option = NULL;
    mesh_header = (struct mesh_header_format *)topo_resp;
    if (!mesh_header->oe) {
        printf(“no option exist\n”);
        return;
    }
    /* you need parse all the options one by one in the packet header
    */
    while (espconn_mesh_get_option(mesh_header, M_O_TOPO_RESP,
                                   oidx++, &topo_option)) {
        uint16_t dev_count = topo_option->olen / 6;
        process_dev_list(topo_option->ovalue, dev_count);
    }
}

Tham khảo