一、ESP-WIFI-MESH簡介

1.1 概述

ESP-WIFI-MESH是建立在Wi-Fi協(xié)議之上的網(wǎng)絡協(xié)議。ESP-WIFI-MESH允許分布在大范圍物理區(qū)域內(nèi)(室內(nèi)和室外)的許多設備(以下稱為節(jié)點)在同一個WLAN(無線局域網(wǎng))下互連。ESP-WIFI-MESH是自組織和自修復的，這意味著網(wǎng)絡可以自主構(gòu)建和維護。

ESP-IDF 編程指南——ESP-WIFI-MESH
ESP-WIFI-MESH 編程指南

1.2 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)區(qū)別

傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)絡是“一點對多點”網(wǎng)絡，其中稱為接入點(AP)的單個中心節(jié)點直接連接到所有其他稱為站點(Station)的節(jié)點。AP負責仲裁和轉(zhuǎn)發(fā)站之間的傳輸。有些接入點還通過路由器中繼與外部IP網(wǎng)絡之間的傳輸。傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)絡的缺點是覆蓋范圍有限，因為要求每個站點都必須在范圍內(nèi)才能直接與AP連接。此外，傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)絡容易過載，因為網(wǎng)絡中允許的最大站點數(shù)量受到AP容量的限制。

ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

ESP-WIFI-MESH不同于傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)絡，因為節(jié)點不需要連接到中心節(jié)點。相反，允許節(jié)點與相鄰節(jié)點連接。節(jié)點相互負責轉(zhuǎn)發(fā)彼此的傳輸。ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡的覆蓋區(qū)域更廣，因為節(jié)點仍然可以實現(xiàn)互連，而不需要在中心節(jié)點的范圍內(nèi)。同樣，ESP-WIFI-MESH也不容易過載，因為網(wǎng)絡上允許的節(jié)點數(shù)量不再受單個中心節(jié)點的限制。

1.3 術(shù)語

1.4 樹型拓撲

ESP-WIFI-MESH建立在基礎設施Wi-Fi協(xié)議之上，可以被認為是一種將許多單獨的Wi-Fi網(wǎng)絡組合成一個WLAN的網(wǎng)絡協(xié)議。在Wi-Fi中，Station在任何時候都只能與一個AP建立一個連接(上行連接)，而一個AP可以同時連接到多個Station(下行連接)。然而，ESP-WIFI-MESH允許節(jié)點同時充當Station和AP。因此，ESP-WIFI-MESH中的節(jié)點可以使用其SoftAP接口建立多個下行連接，同時使用其Station接口建立一個上行連接。這將自然產(chǎn)生一個由多層父子結(jié)構(gòu)組成的樹型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。

ESP-WIFI-MESH是多跳(multi-hop)網(wǎng)絡，這意味著節(jié)點可以通過單跳或多跳向網(wǎng)絡中的其他節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)包。因此，ESP-WIFI-MESH中的節(jié)點不僅傳輸自己的數(shù)據(jù)包，還同時充當其他節(jié)點的中繼。假設物理層上的任意兩個節(jié)點之間存在路徑(通過單跳或多跳)，則ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡內(nèi)的任意一對節(jié)點都可以通信。

注意：ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡中的大小(節(jié)點總數(shù))取決于網(wǎng)絡中允許的最大層數(shù)，以及每個節(jié)點可以擁有的最大下游連接數(shù)。這兩個變量都可以配置為限制網(wǎng)絡的規(guī)模。

1.5 節(jié)點類型

• 根節(jié)點： 是指網(wǎng)絡中的頂級節(jié)點，并且充當ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡和外部IP網(wǎng)絡之間的唯一接口。根節(jié)點連接到傳統(tǒng)的Wi-Fi路由器，并將來往外部IP網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包中繼到ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡內(nèi)的節(jié)點。ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡中只能有一個根節(jié)點，根節(jié)點的上行連接只能是路由器。如上圖，節(jié)點A是ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡的根節(jié)點。

• 葉節(jié)點： 是指不允許有任何子節(jié)點的節(jié)點(即沒有下行連接)。因此，葉節(jié)點只能發(fā)送或接收自己的數(shù)據(jù)包，而不能轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點的數(shù)據(jù)包。如果一個節(jié)點位于網(wǎng)絡中的最大允許層，它將被指定為葉節(jié)點。這將防止節(jié)點形成任何下行連接，從而確保網(wǎng)絡不會增加額外的層數(shù)。由于建立任何下行連接都需要SoftAP接口，一些沒有SoftAP接口的節(jié)點(僅Station)也將被指定為葉節(jié)點。如上圖，節(jié)點L/M/N位于網(wǎng)絡最大允許層，因此被指定為葉節(jié)點。

• 中間父節(jié)點： 是指既不是根節(jié)點也不是葉節(jié)點的連接節(jié)點。中間父節(jié)點必須有一個上行連接(即一個父節(jié)點)，但可以有零到多個下行連接(零到多個子節(jié)點)。因此，中間父節(jié)點可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包，還可以轉(zhuǎn)發(fā)從其上行和下行連接發(fā)送的數(shù)據(jù)包。如上圖，節(jié)點B到J是中間父節(jié)點。**注意，沒有下行連接的中間父節(jié)點(如節(jié)點E/F/G/I/J)不等同于葉節(jié)點，因為它們?nèi)匀槐辉试S在將來形成下行連接。

• 空閑節(jié)點： 是指尚未加入網(wǎng)絡的節(jié)點?？臻e節(jié)點將嘗試與中間父節(jié)點形成上行連接，或者在有條件的情況下嘗試成為根節(jié)點(參見自動根節(jié)點選擇)。如上圖，節(jié)點K和O是空閑節(jié)點。

二、API說明

以下 Mesh 接口位于 components/esp_wifi/include/esp_mesh.h。

2.1 esp_mesh_init

2.2 esp_mesh_start

2.3 esp_mesh_send

2.4 esp_mesh_recv

2.5 esp_mesh_set_config

2.6 esp_mesh_set_max_layer

2.7 esp_mesh_get_layer

2.8 esp_mesh_is_root

2.9 esp_mesh_get_routing_table

2.10 esp_mesh_set_topology

三、編程流程

3.1 初始化LwIP和WIFI

ESP-WIFI-MESH軟件棧構(gòu)建在Wi-Fi驅(qū)動程序/FreeRTOS之上，在某些情況下可能會使用LwIP棧(即根節(jié)點)。下圖說明了ESP-WIFI-MESH軟件棧。

應用程序通過ESP-WIFI-MESH事件與ESP-WIFI-MESH交互。由于ESP-WIFI-MESH構(gòu)建在Wi-Fi棧之上，因此應用程序也可以通過Wi-Fi事件任務與Wi-Fi驅(qū)動交互。下圖說明了ESP-WIFI-MESH應用程序中各種系統(tǒng)事件的接口。

啟動ESP-WIFI-MESH的先決條件是初始化LwIP和Wi-Fi。

void app_main(void)
{
    /* 初始化NVS */
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());
    /* 初始化底層TCP/IP堆棧 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
    /* 初始化事件 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());
    /* 為Mesh創(chuàng)建STA和AP模式網(wǎng)絡接口（僅保存STA接口以供進一步操作），并關閉DHCP服務器和客戶端（DHCP客戶端只有設備成為根節(jié)點才啟用） */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_create_default_wifi_mesh_netifs(&netif_sta, NULL));
    /* 初始化WIFI */
    wifi_init_config_t config = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&config));
    /* 注冊IP事件處理程序 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP, &ip_event_handler, NULL));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_FLASH));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
    ···
    ···
}

應用程序可以直接訪問ESP-WIFI-MESH棧，而無需通過LwIP棧。僅根節(jié)點需要LwIP棧向/從外部IP網(wǎng)絡發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。 但是，由于每個節(jié)點都可能成為根節(jié)點（由于自動根節(jié)點選擇），所以每個節(jié)點仍必須初始化LwIP棧，通過esp_netif_init()。為了防止非根節(jié)點訪問LwIP棧，應用程序不應該使用esp _ netif API創(chuàng)建或注冊任何網(wǎng)絡接口。

ESP-WIFI-MESH需要根節(jié)點與路由器連接。因此，如果一個節(jié)點成為根節(jié)點，相應的處理程序必須啟動DHCP客戶端服務，并立即獲取IP地址。這樣做將允許其他節(jié)點開始向/從外部IP網(wǎng)絡發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包。但是，如果使用靜態(tài)IP設置，則此步驟是不必要的。

在可以使用ESP-WIFI-MESH系統(tǒng)事件之前，應用程序必須通過esp_event_handler_register()注冊Mesh事件處理回調(diào)函數(shù)。 注冊的Mesh事件處理回調(diào)函數(shù)包含與應用程序相關的每個ESP-WIFI-MESH事件的處理程序。

3.2 初始化Mesh

void app_main(void)
{
    ···
    ···
    /* 初始化Mesh */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_init());
    /* 注冊Mesh事件處理程序 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_register(MESH_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID, &mesh_event_handler, NULL));
    ···
    ···
}

3.3 配置Mesh拓撲結(jié)構(gòu)

void app_main(void)
{
    ···
    ···
    /* 設置Mesh拓撲結(jié)構(gòu) */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_topology(MESH_TOPO_TREE));
    /* 根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)設置Mesh最大層數(shù) */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_max_layer(6));
    /* 設置Mesh根節(jié)點推舉百分比（只有達到此閾值才可成為根節(jié)點） */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_vote_percentage(1));
    /* 設置RX隊列大小 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_xon_qsize(128));
    ···
    ···
}

3.4 配置Mesh低功耗功能

void app_main(void)
{
    ···
    ···
#ifdef CONFIG_MESH_ENABLE_PS
    /* 啟用Mesh低功耗功能 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_enable_ps());
    /* 設置 Mesh AP模式關聯(lián)過期時間（在AP模式下此時間內(nèi)未收到某個子節(jié)點的任何數(shù)據(jù)，Mesh將子節(jié)點置為不活躍的并分離它） */
    /* 如果設置了較小的占空比，最好增加關聯(lián)過期時間 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_ap_assoc_expire(60));
    /* 如果設置了較小的占空比，最好增加廣播間隔以避免過多的管理流量 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_announce_interval(600, 3300));
#else
    /* 禁用Mesh低功耗功能 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_disable_ps());
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_ap_assoc_expire(10));
#endif
    ···
#ifdef CONFIG_MESH_ENABLE_PS
    /* set the device active duty cycle. (default:12, MESH_PS_DEVICE_DUTY_REQUEST) */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_active_duty_cycle(CONFIG_MESH_PS_DEV_DUTY, CONFIG_MESH_PS_DEV_DUTY_TYPE));
    /* set the network active duty cycle. (default:12, -1, MESH_PS_NETWORK_DUTY_APPLIED_ENTIRE) */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_network_duty_cycle(CONFIG_MESH_PS_NWK_DUTY, CONFIG_MESH_PS_NWK_DUTY_DURATION, CONFIG_MESH_PS_NWK_DUTY_RULE));
#endif
    ···
}

3.5 配置Mesh網(wǎng)絡

ESP-WIFI-MESH通過esp_mesh_set_config()配置，它使用mesh_cfg_t結(jié)構(gòu)接收其參數(shù)。 該結(jié)構(gòu)包含用于配置ESP-WIFI-MESH的以下參數(shù)：

在ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡構(gòu)建過程開始之前，配置的某些部分必須在網(wǎng)絡中的每個節(jié)點上保持一致（請參閱mesh_cfg_t）。每個節(jié)點必須配置相同的Mesh網(wǎng)絡ID，路由器配置和SoftAP配置。

void app_main(void)
{
    ···
    ···
    /* 默認啟用Mesh IE加密 */
    mesh_cfg_t cfg = MESH_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    /* Mesh ID */
    memcpy((uint8_t *) &cfg.mesh_id, MESH_ID, 6);
    /* 路由器 */
    /* 信道（需與路由器信道匹配）*/
    cfg.channel = CONFIG_MESH_CHANNEL;
    cfg.router.ssid_len = strlen(CONFIG_MESH_ROUTER_SSID);
    memcpy((uint8_t *) &cfg.router.ssid, CONFIG_MESH_ROUTER_SSID, cfg.router.ssid_len);
    memcpy((uint8_t *) &cfg.router.password, CONFIG_MESH_ROUTER_PASSWD,
           strlen(CONFIG_MESH_ROUTER_PASSWD));
    /* Mesh softAP */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_ap_authmode(CONFIG_MESH_AP_AUTHMODE));
    cfg.mesh_ap.max_connection = CONFIG_MESH_AP_CONNECTIONS;
    memcpy((uint8_t *) &cfg.mesh_ap.password, CONFIG_MESH_AP_PASSWD,
           strlen(CONFIG_MESH_AP_PASSWD));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_set_config(&cfg));
    ···
    ···
}

3.6 啟動Mesh

void app_main(void)
{
    ···
    ···
    /* 啟動Mesh */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_mesh_start());
    ···
    ESP_LOGI(MESH_TAG, "mesh starts successfully, heap:%d, %s<%d>%s, ps:%d\n",  esp_get_minimum_free_heap_size(),
             esp_mesh_is_root_fixed() ? "root fixed" : "root not fixed",
             esp_mesh_get_topology(), esp_mesh_get_topology() ? "(chain)":"(tree)", esp_mesh_is_ps_enabled());
}

啟動ESP-WIFI-MESH后，應用程序應檢查ESP-WIFI-MESH事件，以確定它何時連接到網(wǎng)絡。連接后，應用程序可以使用esp_mesh_send()和esp_mesh_recv()發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包。

3.7 Mesh事件處理程序

void mesh_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
                        int32_t event_id, void *event_data)
{
    mesh_addr_t id = {0,};
    static uint16_t last_layer = 0;

    switch (event_id) {
    /* Mesh啟動完成事件 */
    case MESH_EVENT_STARTED: {
        /* 獲取Mesh網(wǎng)絡ID*/
        esp_mesh_get_id(&id);
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_MESH_STARTED>ID:"MACSTR"", MAC2STR(id.addr));
        is_mesh_connected = false;
        /* 獲取Mesh網(wǎng)絡上的當前圖層值*/
        mesh_layer = esp_mesh_get_layer();
    }
    break;
    /* Mesh停止完成事件 */
    case MESH_EVENT_STOPPED: {
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_STOPPED>");
        is_mesh_connected = false;
        mesh_layer = esp_mesh_get_layer();
    }
    break;
    /* 子節(jié)點連接事件 */
    case MESH_EVENT_CHILD_CONNECTED: {
        mesh_event_child_connected_t *child_connected = (mesh_event_child_connected_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_CHILD_CONNECTED>aid:%d, "MACSTR"",
                 child_connected->aid,
                 MAC2STR(child_connected->mac));
    }
    break;
    /* 子節(jié)點斷開連接事件 */
    case MESH_EVENT_CHILD_DISCONNECTED: {
        mesh_event_child_disconnected_t *child_disconnected = (mesh_event_child_disconnected_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_CHILD_DISCONNECTED>aid:%d, "MACSTR"",
                 child_disconnected->aid,
                 MAC2STR(child_disconnected->mac));
    }
    break;
    /* 子節(jié)點加入路由表事件 */
    case MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_ADD: {
        mesh_event_routing_table_change_t *routing_table = (mesh_event_routing_table_change_t *)event_data;
        ESP_LOGW(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_ADD>add %d, new:%d, layer:%d",
                 routing_table->rt_size_change,
                 routing_table->rt_size_new, mesh_layer);
    }
    break;
    /* 子節(jié)點移出路由表事件 */
    case MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_REMOVE: {
        mesh_event_routing_table_change_t *routing_table = (mesh_event_routing_table_change_t *)event_data;
        ESP_LOGW(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_REMOVE>remove %d, new:%d, layer:%d",
                 routing_table->rt_size_change,
                 routing_table->rt_size_new, mesh_layer);
    }
    break;
    /* 找不到父節(jié)點事件 */
    case MESH_EVENT_NO_PARENT_FOUND: {
        mesh_event_no_parent_found_t *no_parent = (mesh_event_no_parent_found_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_NO_PARENT_FOUND>scan times:%d",
                 no_parent->scan_times);
    }
    /* TODO handler for the failure */
    break;
    /* 已連接到父節(jié)點事件 */
    case MESH_EVENT_PARENT_CONNECTED: {
        mesh_event_connected_t *connected = (mesh_event_connected_t *)event_data;
        esp_mesh_get_id(&id);
        mesh_layer = connected->self_layer;
        memcpy(&mesh_parent_addr.addr, connected->connected.bssid, 6);
        ESP_LOGI(MESH_TAG,
                 "<MESH_EVENT_PARENT_CONNECTED>layer:%d-->%d, parent:"MACSTR"%s, ID:"MACSTR", duty:%d",
                 last_layer, mesh_layer, MAC2STR(mesh_parent_addr.addr),
                 esp_mesh_is_root() ? "<ROOT>" :
                 (mesh_layer == 2) ? "<layer2>" : "", MAC2STR(id.addr), connected->duty);
        last_layer = mesh_layer;
        /* 已連接到父節(jié)點狀態(tài)指示 */
        mesh_connected_indicator(mesh_layer);
        is_mesh_connected = true;
        /* 判斷該設備是否為Mesh網(wǎng)絡中的根節(jié)點 */
        if (esp_mesh_is_root()) {
            /* 開啟DHCP客戶端獲取IP */
            esp_netif_dhcpc_start(netif_sta);
        }
        /* 創(chuàng)建Mesh網(wǎng)絡點對點發(fā)送和接收兩個任務 */
        esp_mesh_comm_p2p_start();
    }
    break;

    /* 與父節(jié)點斷開連接事件 */
    case MESH_EVENT_PARENT_DISCONNECTED: {
        mesh_event_disconnected_t *disconnected = (mesh_event_disconnected_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG,
                 "<MESH_EVENT_PARENT_DISCONNECTED>reason:%d",
                 disconnected->reason);
        is_mesh_connected = false;
        mesh_disconnected_indicator();
        mesh_layer = esp_mesh_get_layer();
    }
    break;
    /* Mesh網(wǎng)絡上圖層變更事件 */
    case MESH_EVENT_LAYER_CHANGE: {
        mesh_event_layer_change_t *layer_change = (mesh_event_layer_change_t *)event_data;
        mesh_layer = layer_change->new_layer;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_LAYER_CHANGE>layer:%d-->%d%s",
                 last_layer, mesh_layer,
                 esp_mesh_is_root() ? "<ROOT>" :
                 (mesh_layer == 2) ? "<layer2>" : "");
        last_layer = mesh_layer;
        mesh_connected_indicator(mesh_layer);
    }
    break;
    /* 獲取根節(jié)點地址事件 */
    case MESH_EVENT_ROOT_ADDRESS: {
        mesh_event_root_address_t *root_addr = (mesh_event_root_address_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_ROOT_ADDRESS>root address:"MACSTR"",
                 MAC2STR(root_addr->addr));
    }
    break;
    /* 選舉新的根節(jié)點開始事件 */
    case MESH_EVENT_VOTE_STARTED: {
        mesh_event_vote_started_t *vote_started = (mesh_event_vote_started_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG,
                 "<MESH_EVENT_VOTE_STARTED>attempts:%d, reason:%d, rc_addr:"MACSTR"",
                 vote_started->attempts,
                 vote_started->reason,
                 MAC2STR(vote_started->rc_addr.addr));
    }
    break;
    /* 選舉新的根節(jié)點結(jié)束事件 */
    case MESH_EVENT_VOTE_STOPPED: {
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_VOTE_STOPPED>");
        break;
    }
    /* 選舉新的根節(jié)點請求事件 */
    case MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_REQ: {
        mesh_event_root_switch_req_t *switch_req = (mesh_event_root_switch_req_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG,
                 "<MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_REQ>reason:%d, rc_addr:"MACSTR"",
                 switch_req->reason,
                 MAC2STR( switch_req->rc_addr.addr));
    }
    break;
    /* 根節(jié)點交換響應確認事件 */
    case MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_ACK: {
        /* new root */
        mesh_layer = esp_mesh_get_layer();
        esp_mesh_get_parent_bssid(&mesh_parent_addr);
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_ACK>layer:%d, parent:"MACSTR"", mesh_layer, MAC2STR(mesh_parent_addr.addr));
    }
    break;
    /* 根節(jié)點能夠訪問外網(wǎng)事件 */
    case MESH_EVENT_TODS_STATE: {
        mesh_event_toDS_state_t *toDs_state = (mesh_event_toDS_state_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_TODS_REACHABLE>state:%d", *toDs_state);
    }
    break;
    /* 根節(jié)點能夠訪問外網(wǎng)事件 */
    case MESH_EVENT_ROOT_FIXED: {
        mesh_event_root_fixed_t *root_fixed = (mesh_event_root_fixed_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_ROOT_FIXED>%s",
                 root_fixed->is_fixed ? "fixed" : "not fixed");
    }
    break;
    /* 設備替換成與父節(jié)點相同的根節(jié)點事件 */
    case MESH_EVENT_ROOT_ASKED_YIELD: {
        mesh_event_root_conflict_t *root_conflict = (mesh_event_root_conflict_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG,
                 "<MESH_EVENT_ROOT_ASKED_YIELD>"MACSTR", rssi:%d, capacity:%d",
                 MAC2STR(root_conflict->addr),
                 root_conflict->rssi,
                 root_conflict->capacity);
    }
    break;
    /* 信道切換事件 */
    case MESH_EVENT_CHANNEL_SWITCH: {
        mesh_event_channel_switch_t *channel_switch = (mesh_event_channel_switch_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_CHANNEL_SWITCH>new channel:%d", channel_switch->channel);
    }
    break;
    /* 掃描完成事件 */
    case MESH_EVENT_SCAN_DONE: {
        mesh_event_scan_done_t *scan_done = (mesh_event_scan_done_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_SCAN_DONE>number:%d",
                 scan_done->number);
    }
    break;
    /* Mesh網(wǎng)絡狀態(tài)事件 */
    case MESH_EVENT_NETWORK_STATE: {
        mesh_event_network_state_t *network_state = (mesh_event_network_state_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_NETWORK_STATE>is_rootless:%d",
                 network_state->is_rootless);
    }
    break;
    /* 根節(jié)點停止重連路由器，非根節(jié)點停止重連父節(jié)點事件 */
    case MESH_EVENT_STOP_RECONNECTION: {
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_STOP_RECONNECTION>");
    }
    break;
    /* 找到網(wǎng)絡事件 */
    case MESH_EVENT_FIND_NETWORK: {
        mesh_event_find_network_t *find_network = (mesh_event_find_network_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_FIND_NETWORK>new channel:%d, router BSSID:"MACSTR"",
                 find_network->channel, MAC2STR(find_network->router_bssid));
    }
    break;

    /* 加入到相同SSID的路由器事件 */
    case MESH_EVENT_ROUTER_SWITCH: {
        mesh_event_router_switch_t *router_switch = (mesh_event_router_switch_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_ROUTER_SWITCH>new router:%s, channel:%d, "MACSTR"",
                 router_switch->ssid, router_switch->channel, MAC2STR(router_switch->bssid));
    }
    break;
    /* 低功耗父節(jié)點占空比事件 */
    case MESH_EVENT_PS_PARENT_DUTY: {
        mesh_event_ps_duty_t *ps_duty = (mesh_event_ps_duty_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_PS_PARENT_DUTY>duty:%d", ps_duty->duty);
    }
    break;
    /* 低功耗子節(jié)點占空比事件 */
    case MESH_EVENT_PS_CHILD_DUTY: {
        mesh_event_ps_duty_t *ps_duty = (mesh_event_ps_duty_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_PS_CHILD_DUTY>cidx:%d, "MACSTR", duty:%d", ps_duty->child_connected.aid-1,
                MAC2STR(ps_duty->child_connected.mac), ps_duty->duty);
    }
    break;
    default:
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "unknown id:%d", event_id);
        break;
    }
}

3.7.1 Mesh啟動完成事件

• MESH_EVENT_STARTED

void mesh_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
                        int32_t event_id, void *event_data)
{
    mesh_addr_t id = {0,};
    static uint16_t last_layer = 0;

    switch (event_id) {
    /* Mesh啟動完成事件 */
    case MESH_EVENT_STARTED: {
        /* 獲取Mesh網(wǎng)絡ID*/
        esp_mesh_get_id(&id);
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_MESH_STARTED>ID:"MACSTR"", MAC2STR(id.addr));
        is_mesh_connected = false;
        /* 獲取Mesh網(wǎng)絡上的當前圖層值*/
        mesh_layer = esp_mesh_get_layer();
    }
    break;
    ···
    ···
}

查看打?。?/p>

3.7.2 找到網(wǎng)絡事件

• MESH_EVENT_FIND_NETWORK

void mesh_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
                        int32_t event_id, void *event_data)
{
    ···
    ···
    /* 找到網(wǎng)絡事件 */
    case MESH_EVENT_FIND_NETWORK: {
        mesh_event_find_network_t *find_network = (mesh_event_find_network_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_FIND_NETWORK>new channel:%d, router BSSID:"MACSTR"",
                 find_network->channel, MAC2STR(find_network->router_bssid));
    }
    break;
    ···
    ···
}

按照上面3.5配置Mesh網(wǎng)絡中寫入的路由器信道、SSID和密碼進行尋找并連接。

3.7.3 與父節(jié)點事件

• MESH_EVENT_NO_PARENT_FOUND
• MESH_EVENT_PARENT_CONNECTED
• MESH_EVENT_PARENT_DISCONNECTED

void mesh_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
                        int32_t event_id, void *event_data)
{
    ···
    ···
    /* 找不到父節(jié)點事件 */
    case MESH_EVENT_NO_PARENT_FOUND: {
        mesh_event_no_parent_found_t *no_parent = (mesh_event_no_parent_found_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_NO_PARENT_FOUND>scan times:%d",
                 no_parent->scan_times);
    }
    /* TODO handler for the failure */
    break;
    /* 已連接到父節(jié)點事件 */
    case MESH_EVENT_PARENT_CONNECTED: {
        mesh_event_connected_t *connected = (mesh_event_connected_t *)event_data;
        esp_mesh_get_id(&id);
        mesh_layer = connected->self_layer;
        memcpy(&mesh_parent_addr.addr, connected->connected.bssid, 6);
        ESP_LOGI(MESH_TAG,
                 "<MESH_EVENT_PARENT_CONNECTED>layer:%d-->%d, parent:"MACSTR"%s, ID:"MACSTR", duty:%d",
                 last_layer, mesh_layer, MAC2STR(mesh_parent_addr.addr),
                 esp_mesh_is_root() ? "<ROOT>" :
                 (mesh_layer == 2) ? "<layer2>" : "", MAC2STR(id.addr), connected->duty);
        last_layer = mesh_layer;
        /* 已連接到父節(jié)點狀態(tài)指示 */
        mesh_connected_indicator(mesh_layer);
        is_mesh_connected = true;
        /* 判斷該設備是否為Mesh網(wǎng)絡中的根節(jié)點 */
        if (esp_mesh_is_root()) {
            /* 開啟DHCP客戶端獲取IP */
            esp_netif_dhcpc_start(netif_sta);
        }
        /* 創(chuàng)建Mesh網(wǎng)絡點對點發(fā)送和接收兩個任務 */
        esp_mesh_comm_p2p_start();
    }
    break;
    /* 與父節(jié)點斷開連接事件 */
    case MESH_EVENT_PARENT_DISCONNECTED: {
        mesh_event_disconnected_t *disconnected = (mesh_event_disconnected_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG,
                 "<MESH_EVENT_PARENT_DISCONNECTED>reason:%d",
                 disconnected->reason);
        is_mesh_connected = false;
        mesh_disconnected_indicator();
        mesh_layer = esp_mesh_get_layer();
    }
    break;
    ···
    ···
}

連接到父節(jié)點后，打印當前層級的切換情況，父節(jié)點MAC地址，和設備在Mesh網(wǎng)絡中ID。如果是Mesh網(wǎng)絡中的根節(jié)點，則開啟DHCP客戶端獲取IP與外網(wǎng)通信。然后創(chuàng)建Mesh網(wǎng)絡點對點發(fā)送和接收兩個任務。

3.7.4 子節(jié)點路由表事件

• MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_ADD
• MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_REMOVE

void mesh_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
                        int32_t event_id, void *event_data)
{
    ···
    ···
    /* 子節(jié)點加入路由表事件 */
    case MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_ADD: {
        mesh_event_routing_table_change_t *routing_table = (mesh_event_routing_table_change_t *)event_data;
        ESP_LOGW(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_ADD>add %d, new:%d, layer:%d",
                 routing_table->rt_size_change,
                 routing_table->rt_size_new, mesh_layer);
    }
    break;
    /* 子節(jié)點移出路由表事件 */
    case MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_REMOVE: {
        mesh_event_routing_table_change_t *routing_table = (mesh_event_routing_table_change_t *)event_data;
        ESP_LOGW(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_ROUTING_TABLE_REMOVE>remove %d, new:%d, layer:%d",
                 routing_table->rt_size_change,
                 routing_table->rt_size_new, mesh_layer);
    }
    break;
    ···
    ···
}

ESP-WIFI-MESH網(wǎng)絡中的每個節(jié)點將單獨維護自己的路由表，用于將ESP-WIFI-MESH數(shù)據(jù)包（請參見ESP-WIFI-MESH數(shù)據(jù)包）正確路由到正確目標節(jié)點。特定節(jié)點的路由表將包括特定節(jié)點的子網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點的MAC地址（包括特定節(jié)點本身的MAC地址）。每個路由表在內(nèi)部劃分為多個子表，每個子表對應于每個子節(jié)點的子網(wǎng)。

使用上面的圖作為示例，節(jié)點B的路由表將包括節(jié)點B到I的MAC地址（即等同于節(jié)點B的子網(wǎng)）。節(jié)點B的路由表在內(nèi)部劃分為兩個子表，包含節(jié)點C到F和節(jié)點G到I（即分別等同于節(jié)點C和G的子網(wǎng)）。

3.7.5 選舉新的根節(jié)點事件

• MESH_EVENT_VOTE_STARTED
• MESH_EVENT_VOTE_STOPPED
• MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_REQ
• MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_ACK

void mesh_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
                        int32_t event_id, void *event_data)
{
    ···
    ···
    /* 選舉新的根節(jié)點開始事件 */
    case MESH_EVENT_VOTE_STARTED: {
        mesh_event_vote_started_t *vote_started = (mesh_event_vote_started_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG,
                 "<MESH_EVENT_VOTE_STARTED>attempts:%d, reason:%d, rc_addr:"MACSTR"",
                 vote_started->attempts,
                 vote_started->reason,
                 MAC2STR(vote_started->rc_addr.addr));
    }
    break;
    /* 選舉新的根節(jié)點結(jié)束事件 */
    case MESH_EVENT_VOTE_STOPPED: {
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_VOTE_STOPPED>");
        break;
    }
    /* 選舉新的根節(jié)點請求事件 */
    case MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_REQ: {
        mesh_event_root_switch_req_t *switch_req = (mesh_event_root_switch_req_t *)event_data;
        ESP_LOGI(MESH_TAG,
                 "<MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_REQ>reason:%d, rc_addr:"MACSTR"",
                 switch_req->reason,
                 MAC2STR( switch_req->rc_addr.addr));
    }
    break;
    /* 根節(jié)點交換響應確認事件 */
    case MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_ACK: {
        /* new root */
        mesh_layer = esp_mesh_get_layer();
        esp_mesh_get_parent_bssid(&mesh_parent_addr);
        ESP_LOGI(MESH_TAG, "<MESH_EVENT_ROOT_SWITCH_ACK>layer:%d, parent:"MACSTR"", mesh_layer, MAC2STR(mesh_parent_addr.addr));
    }
    break;
    ···
    ···
}

3.8 獲取IP事件處理程序

void ip_event_handler(void *arg, esp_event_base_t event_base,
                      int32_t event_id, void *event_data)
{
    ip_event_got_ip_t *event = (ip_event_got_ip_t *) event_data;
    ESP_LOGI(MESH_TAG, "<IP_EVENT_STA_GOT_IP>IP:" IPSTR, IP2STR(&event->ip_info.ip));
}

查看打印：

[圖片上傳失敗...(image-dba731-1654675554432)]

3.9 數(shù)據(jù)發(fā)送和接收

void esp_mesh_p2p_tx_main(void *arg)
{
    int i;
    esp_err_t err;
    int send_count = 0;
    mesh_addr_t route_table[CONFIG_MESH_ROUTE_TABLE_SIZE];
    int route_table_size = 0;
    mesh_data_t data;
    data.data = tx_buf;
    data.size = sizeof(tx_buf);
    data.proto = MESH_PROTO_BIN;
    data.tos = MESH_TOS_P2P;
    is_running = true;

    while (is_running) {
        /* non-root do nothing but print */
        // 非根節(jié)點只進行打印
        if (!esp_mesh_is_root()) {
            ESP_LOGI(MESH_TAG, "layer:%d, rtableSize:%d, %s", mesh_layer,
                     esp_mesh_get_routing_table_size(),
                     (is_mesh_connected && esp_mesh_is_root()) ? "ROOT" : is_mesh_connected ? "NODE" : "DISCONNECT");
            vTaskDelay(10 * 1000 / portTICK_RATE_MS);
            continue;
        }
        // 節(jié)點查詢自身路由表
        esp_mesh_get_routing_table((mesh_addr_t *) &route_table,
                                   CONFIG_MESH_ROUTE_TABLE_SIZE * 6, &route_table_size);
        if (send_count && !(send_count % 100)) {
            ESP_LOGI(MESH_TAG, "size:%d/%d,send_count:%d", route_table_size,
                     esp_mesh_get_routing_table_size(), send_count);
        }
        send_count++;
        tx_buf[25] = (send_count >> 24) & 0xff;
        tx_buf[24] = (send_count >> 16) & 0xff;
        tx_buf[23] = (send_count >> 8) & 0xff;
        tx_buf[22] = (send_count >> 0) & 0xff;
        if (send_count % 2) {
            memcpy(tx_buf, (uint8_t *)&light_on, sizeof(light_on));
        } else {
            memcpy(tx_buf, (uint8_t *)&light_off, sizeof(light_off));
        }

        for (i = 0; i < route_table_size; i++) {
            // 給每個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，地址為NULL就是給根節(jié)點發(fā)。
            // 自身節(jié)點在自身路由表[0]中，如是根節(jié)點則生成根節(jié)點的地址和路由表中[0]記錄的不一致，路由表中最后一個字節(jié)小1 
            err = esp_mesh_send(&route_table[i], &data, MESH_DATA_P2P, NULL, 0);
            if (err) {
                ESP_LOGE(MESH_TAG,
                         "[ROOT-2-UNICAST:%d][L:%d]parent:"MACSTR" to "MACSTR", heap:%d[err:0x%x, proto:%d, tos:%d]",
                         send_count, mesh_layer, MAC2STR(mesh_parent_addr.addr),
                         MAC2STR(route_table[i].addr), esp_get_minimum_free_heap_size(),
                         err, data.proto, data.tos);
            } else if (!(send_count % 100)) {
                ESP_LOGW(MESH_TAG,
                         "[ROOT-2-UNICAST:%d][L:%d][rtableSize:%d]parent:"MACSTR" to "MACSTR", heap:%d[err:0x%x, proto:%d, tos:%d]",
                         send_count, mesh_layer,
                         esp_mesh_get_routing_table_size(),
                         MAC2STR(mesh_parent_addr.addr),
                         MAC2STR(route_table[i].addr), esp_get_minimum_free_heap_size(),
                         err, data.proto, data.tos);
            }
        }
        /* if route_table_size is less than 10, add delay to avoid watchdog in this task. */
        if (route_table_size < 10) {
            vTaskDelay(1 * 1000 / portTICK_RATE_MS);
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

void esp_mesh_p2p_rx_main(void *arg)
{
    int recv_count = 0;
    esp_err_t err;
    mesh_addr_t from;
    int send_count = 0;
    mesh_data_t data;
    int flag = 0;
    data.data = rx_buf;
    data.size = RX_SIZE;
    is_running = true;

    while (is_running) {
        data.size = RX_SIZE;
        err = esp_mesh_recv(&from, &data, portMAX_DELAY, &flag, NULL, 0);
        if (err != ESP_OK || !data.size) {
            ESP_LOGE(MESH_TAG, "err:0x%x, size:%d", err, data.size);
            continue;
        }
        /* extract send count */
        if (data.size >= sizeof(send_count)) {
            send_count = (data.data[25] << 24) | (data.data[24] << 16)
                         | (data.data[23] << 8) | data.data[22];
        }

        if(mesh_layer == 1)
        {
            // 根節(jié)點解析處理
            //RootMeshDataAnalysis((char *)data.data, data.size);
        }
        else
        {
            // 葉節(jié)點解析處理
            //LeafMeshDataAnalysis((char *)data.data, data.size);
        }

        recv_count++;
        if (!(recv_count % 1)) {
            ESP_LOGW(MESH_TAG,
                     "[#RX:%d/%d][L:%d] parent:"MACSTR", receive from "MACSTR", size:%d, heap:%d, flag:%d[err:0x%x, proto:%d, tos:%d]",
                     recv_count, send_count, mesh_layer,
                     MAC2STR(mesh_parent_addr.addr), MAC2STR(from.addr),
                     data.size, esp_get_minimum_free_heap_size(), flag, err, data.proto,
                     data.tos);
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

? 由 Leung 寫于 2022 年 6 月 8 日

? 參考：ESP32 學習日志（3）——WIFI-MESH簡介