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灵活的ESP8266和ESP32初始设备配置

消耗积分:2 | 格式:zip | 大小:0.00 MB | 2023-06-19

王飞云

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描述

背景

当您将数百个设备部署为 IoT 项目的一部分时，问题是如何将它们接入客户的网络并为设备提供最新的特定固件。

问题是您不知道设备将在何时何地首次启动。

设备不知道 WiFi 参数，其固件可能已过时。

这就是ColdBoot提供帮助的地方。

所有信息都可以在：https ://github.com/arkhipenko/EspColdBoot

什么是冷启动？

ColdBoot 是 ESP8266 或 ESP32 微控制器的预编译固件，能够快速收集：

  • WiFi参数（SSID和密码）
  • 最新配置文件的 URL
  • OTA更新服务器的URL

通过简单的网络表单从最终用户那里获得。

ColdBoot 的主要目标是尽可能快速轻松地访问 Wifi 并为特定设备提供最新固件。

ColdBoot 通过连接到 USB 或串行端口的终端窗口提供逐步说明（115200 bps 设置）

如何使用：

选项 1：将预编译的二进制文件直接上传到芯片

选项 2：编译并上传提供的草图。

可选：编辑data/config.json文件并使用上传工具上传到 SPIFFS

工艺流程

第 1 步：从 SPIFFS 中读取配置

ColdBoot 尝试从设备的 SPIFFS 文件系统中读取配置文件。

配置文件应命名为“ config.json ”，并应位于根文件夹中。

配置文件是一个简单的 JSON 数组，可以定义以下参数：

  • “标题” - 用于收集用户参数的 Web 表单的标题
  • "SSID" - WiFi 网络 SSID
  • “密码” - WiFi密码
  • “Config” - 如果参数来自网络，则配置文件的 URL
  • “OTA” - OTA 固件配置 HTTP 服务器的 URL
  • “fields” - 要在网络表单上显示的字段数

可以定义所有字段或字段的子集。后续流程可能会受到此文件的影响。

一个示例用例：

配置文件提供 Web 表单的标题、最新配置的 URL，并将 Web 表单字段的数量限制为 2（SSID 和密码）

{
  "Title"    : "My Amazing IoT device",
  "Config"   : "http://ota.home.lan/esp/config/",
  "fields"   : "2"
}

注意：要使用 SPIFFS 配置功能 - 根据需要编辑提供的data/config.json文件，并使用 Arduino IDE 中的 ESP8266 SPIFFS 上传工具将 SPIFFS 图像上传到设备。

第 2 步：根据 SPIFFS 配置连接到 WIFI

如果从 SPIFFS 读取配置成功，则可能会在此处提供 SSID 和密码，因此 ColdBoot 会尝试连接到 WiFi。

如果 SPIFFS 不可用或config.json文件不可用，则跳过第 2 步。

第 3 步：用户提供配置

如果设备在步骤 2 中能够连接到 WiFi 网络，则跳过此步骤。

此时，设备会创建一个 WiFi AP 点并创建一个简单的 Web 表单，以便从用户那里收集配置参数。AP SSID 为ESP8266-或ESP32-。（例如：ESP8266-dac26e）

最终用户需要连接到 AP 并导航到http://10.1.1.1

 

poYBAGOYAQaAB8VSAABSOF9y4ds735.png
 

完整的网络表单如下所示：

 

pYYBAGOYAQmAIncRAABDqbRGJ8o930.png
 

基于步骤 1 示例config.json文件的简化 Web 表单如下所示：

poYBAGOYAQyAK0KVAAA2X63sWRs011.png
 

 

一旦用户点击提交按钮，设备就会一次又一次地尝试连接到 WiFi，直到成功。

设备将在 10 分钟不活动后重新启动。

第 4 步：从 HTTP 服务器读取配置

如果提供了配置 URL，设备将尝试从 HTTP 服务器读取和解析配置参数。

这里有两个选择：

  • 您可以提供到服务器的路径，其中每个设备都存储了特定的配置文件，或者
  • 您可以直接提供配置文件的路径（在这种情况下，多个设备可以读取同一个文件）

如果仅提供文件夹路径，ColdBoot将添加设备 ID 和版本，因此假定请求的配置是唯一的。例如，对于设备 ID ESP8266-dac26e，URL 将如下所示：

​http ://ota.home.lan/esp/config/coldboot-dac26e-1.0.0.json

（前提是http://ota.home.lan/esp/config/是你的配置服务器）

或者，您可以指定直接文件 URL，例如：

​http ://ota.home.lan/esp/config/iotdevice.json

如果ColdBoot确定未提供有效的 URL，则此步骤作为可选跳过。

第 5 步：从 OTA 服务器更新固件

此时，ColdBoot 假定存在一个指向可用的 OTA 更新服务器的有效 URL。

设备将尝试根据提供的 URL 执行 OTA 固件更新。

这里有两个选择：

  • 您可以为每个设备提供存储特定二进制文件的服务器的路径，或者
  • 您可以直接提供二进制文件的路径（在这种情况下，多个设备可以基于同一个文件进行更新）

如果仅提供文件夹路径，ColdBoot将添加设备 ID 和版本，因此假定 OTA 请求是唯一的。例如，对于设备 ID ESP8266-dac26e，URL 将如下所示：

​http ://ota.home.lan/esp/bin/coldboot-dac26e-1.0.0.bin

（前提是http://ota.home.lan/esp/bin/是您的 OTA 服务器 URL）

或者，您可以指定直接文件 URL，例如：

​http ://ota.home.lan/esp/bin/iotdevice.bin

第 6 步：重新启动

如果一切顺利，则不应执行第 6 步，因为设备将在第 5 步成功 OTA 更新结束时重新启动。

但是，如果 OTA 更新失败，设备将等待 10 秒并重新启动。

文件夹：

数据- 如果需要通过 SPIFFS 进行配置，则将 SPIFFS 图像上传到设备。必须在根文件夹中包含一个名为config.json的 JSON 文件。

二进制- 预编译的 esp8266 二进制（假设 4Mb 闪存大小、2Mb SPIFFS 大小、1Mb OTA 大小），可以作为制造过程的一部分直接闪存到芯片中

例子：

下面是通过 ColdBoot 配置的真实设备的终端输出。

请注意，在 OTA 完成后，应用程序 ID 会更改为success-...。

ESP8266 ColdBoot v1.0.0

ESP8266 ID: ESP8266-dac26e

Full Application Version: coldboot-dac26e-1.0.0
---------------------------------------------

STEP 1:

 > Reading configuration file from SPIFFS if present
 > SUCCESS.

STEP 2:

 > Configuration read from SPIFFS:
 > Title	:	ColdBoot Initial Config
 > SSID	:	
 > Password	:	
 > Config	:	http://ota.home.lan/esp/config/
 > OTA	:	
 > fields	:	2
 > Current count = 6
 > Current size  = 157

 > Attempting WiFi connection ............................................................ WiFi connection timeout
 > WiFi connection unsuccessful.


STEP 3:

 > Provisioning configuration from the user

	Navigate to  http://10.1.1.1  and fill out the form
	Provide WiFi SSID and password
	as well as URLs for Configuration and/or OTA

 > Bootstrapping SUCCESS.
 > Configuration after Bootstrap:
 > Title	:	ColdBoot Initial Config
 > SSID	:	devices
 > Password	:	********
 > Config	:	http://ota.home.lan/esp/config/
 > OTA	:	
 > fields	:	2
 > Current count = 6
 > Current size  = 142

 > Attempting WiFi connection .............	WiFi connected
 > IP address: 192.168.122.65
 > SSID: devices
 > mac: 98:F4:AB:DA:C2:6E

STEP 4:

 > Checking if configuration should be read from an HTTP server
 > Attempting to read config from this URL:
   http://ota.home.lan/esp/config/coldboot-dac26e-1.0.0.json
 > SUCCESS.
 > Dictionary after HTTP config:
 > Title	:	ColdBoot Initial Config
 > SSID	:	devices
 > Password	:	********
 > Config	:	http://ota.home.lan/esp/config/
 > OTA	:	http://ota.home.lan/esp/bin/
 > fields	:	2
 > Current count = 6
 > Current size  = 148


STEP 5:

 > Checking for the OTA provisioning URL
 > Attempting OTA Update from this URL:
   http://ota.home.lan/esp/bin/coldboot-dac26e-1.0.0.bin

 ets Jan  8 2013,rst cause:2, boot mode:(3,7)

load 0x4010f000, len 3456, room 16 
tail 0
chksum 0x84
csum 0x84
va5432625
@cp:0
ld
ColdBoot v1.0.0

ESP8266 ID: ESP8266-dac26e
AppVersion: success-dac26e-1.0.0

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