2019-12-31 01:53:55 -05:00
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ESP-NOW
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:link_to_translation:`en:[英文]`
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概述
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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。
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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。
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帧格式
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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：
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.. highlight:: none
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| MAC 报头 | 分类代码 | 组织标识符 | 随机值 | 供应商特定内容 | FCS |
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24 字节 1 字节 3 字节 4 字节 7~255 字节 4 字节
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- 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）。
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- 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。
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- 随机值：防止重放攻击。
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- 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：
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.. highlight:: none
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| 元素 ID | 长度 | 组织标识符 | 类型 | 版本 | 正文 |
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1 字节 1 字节 3 字节 1 字节 1 字节 0～250 字节
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- 元素 ID：元素 ID 字段可用于指示特定于供应商的元素。
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- 长度：长度是组织标识符、类型、版本和正文的总长度。
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- 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。
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- 类型：类型字段设置为 4，代表 ESP-NOW。
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- 版本：版本字段设置为 ESP-NOW 的版本。
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- 正文：正文包含 ESP-NOW 数据。
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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)。
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安全
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ESP-NOW 采用 CCMP 方法保护供应商特定动作帧的安全，具体可参考 IEEE Std. 802.11-2012。Wi-Fi 设备维护一个初始主密钥 (PMK) 和若干本地主密钥 (LMK)，长度均为 16 个字节。
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* PMK 可使用 AES-128 算法加密 LMK。请调用 ``esp_now_set_pmk()`` 设置 PMK。如果未设置 PMK，将使用默认 PMK。
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* LMK 可通过 CCMP 方法对供应商特定的动作帧进行加密，最多拥有 6 个不同的 LMK。如果未设置配对设备的 LMK，则动作帧不进行加密。
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目前，不支持加密组播供应商特定的动作帧。
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初始化和反初始化
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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。
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当调用 ``esp_now_deinit()`` 时，配对设备的所有信息都将被删除。
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添加配对设备
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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。配对设备的最大数量是 20。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。
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确保在发送 ESP-NOW 数据之前已启用该接口。在发送广播数据之前必须添加具有广播 MAC 地址的设备。配对设备的信道范围是从 0 ～14。如果信道设置为 0，数据将在当前信道上发送。否则，必须使用本地设备所在的通道。
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发送 ESP-NOW 数据
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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`。ESP-NOW 数据发送失败可能有几种原因，比如目标设备不存在、设备的信道不相同、动作帧在传输过程中丢失等。应用层并不一定可以总能接收到数据。如果需要，应用层可在接收 ESP-NOW 数据时发回一个应答 (ACK) 数据。如果接收 ACK 数据超时，则将重新传输 ESP-NOW 数据。可以为 ESP-NOW 数据设置序列号，从而删除重复的数据。
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如果有大量 ESP-NOW 数据要发送，则调用 ``esp_now_send()`` 一次性发送不大于 250 字节的数据。
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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。发送回调函数从高优先级的 Wi-Fi 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。
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接收 ESP-NOW 数据
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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。
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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。
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API 参考
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.. include:: /_build/inc/esp_now.inc
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