智能设备配网保姆级教程

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设备配网

简单来说，配网就是将物联网（IoT）设备连接并注册到云端，使其拥有与云端远程通信的能力。配网后，智能设备才能被手机应用或者项目管理后台控制，依托于智能场景创造价值。本文介绍了配网的相关知识，以及涂鸦智能现有的配网类型。

应用场景

无论是 Wi-Fi 设备、蓝牙设备、Zigbee 设备，实现设备联网的前提在于硬件可以直接或间接（通过手机）连接到网络，并添加到终端用户账号下。进而，设备才可以向涂鸦云端上报数据、接收来自云端的指令。

• 对于有显示屏的设备，如手机、平板、中控屏等，用户可以直接通过界面输入网络信息。
• 对于无显示屏的设备，如插座、灯泡、传感器、电机等，用户无法通过输入网络信息让设备接入网络，此时就需要对这些设备进行配网操作。

通讯协议

物联网通信协议分为两大类：

• 接入协议：Wi-Fi、Zigbee、蓝牙、LoRa、NB-IoT、蜂窝网络（例如 5G）、GSM、GPRS、Modbus、串口类型（例如 RS433、RS485、USB）等。
• 通讯协议：HTTP/HTTPS、CoAP、MQTT、XMPP、AMQP、JMS 等。

无线制式

从无线制式方面，将无线联网技术归为三类：

• 通过 Wi-Fi 连接路由器，需要配置 Wi-Fi 信息，即 SSID 和密码。
• 蓝牙和 Zigbee 等通过网关代理上网，需要与对应协议的网关配对。
• 蜂窝网络（例如 5G），设备配备了 SIM 卡能自主联网。

常见的配网方式

• Wi-Fi 设备配网：针对 Wi-Fi 类型设备配网，是将路由器的 Wi-Fi SSID 和密码通过某种方式传递到终端设备，让终端设备可以接入 Wi-Fi 网络的过程。
• NB-IoT 和 GPRS 设备配网：由于设备自带 SIM 卡，也就是说已经拥有了访问互联网的能力。该类设备配网过程中需要明确与哪个用户账号绑定即可。
• 有线设备配网：有线配网主要指有线网关或有线摄像头的配网。
• 网关子设备配网：网关子设备是挂载在网关上的，作为网关的子设备，由网关直连。适用于子设备不能直连或者需要拓扑关系管理的场景，如 Wi-Fi 网关、蓝牙网关、Zigbee 网关等。无论是 Zigbee 子设备还是 Wi-Fi 子设备，子设备配网主要通过网关完成配网。
• 免密配网：免密配网设备也是一个普通的 Wi-Fi 设备，用户可以通过   热点模式   和   快连模式   给其配网。
• 蓝牙 Mesh 配网：蓝牙 Mesh 涉及两种子设备配网和网关配网两种。蓝牙 Mesh 可以将蓝牙从典型的点对点星形网络拓扑转变为网状网络拓扑：
  • 每个蓝牙 Mesh 设备相当于一个子节点，多个 Mesh 设备就组成了一个 Mesh 网络，节点与节点之间通过广播进行通信。
  • 手机通过连接任意一个子节点设备就可以进入整个 Mesh 网络，与手机直连的设备就可以将自身收到的广播数据发送给手机。

典型的配网流程

此处以 Wi-Fi 设备和 Zigbee 设备为例，介绍设备配网流程中 App、设备、涂鸦云端三者的交互方式，供您参考学习。

Wi-Fi 设备配网

Wi-Fi 配网方式包括热点配网、Wi-Fi 快连配网、扫 App 二维码配网三种方式。

• 热点配网又称热点模式或 AP（Access Point）配网，是一种通过 Wi-Fi 进行配网的连接能力。将手机连接到配网设备 Wi-Fi 热点后，App 与手机直接通过 Wi-Fi 进行通信配对。成功率高、可靠性好，可适配 2.4G/5G 混频路由器配网，但用户需要手动切换手机的 Wi-Fi 设置。
• Wi-Fi 快连配网又称   快连模式（Easy-Connect）、SmartConfig 或 EZ 配网。用户将手机连接到路由器后，利用路由器广播报文与设备进行通信配对。对用户操作简单，但对手机和路由器有兼容性要求，成功率低于   热点配网。
• 扫 App 二维码配网流程与 Wi-Fi 快连模式基本一致，只是把原先的通过   广播/组播   传递的 Wi-Fi SSID、密码、Token 改为通过二维码进行传递。

此处以   热点配网   为例，介绍设备配网的主要流程如下：

1. 用户选择一个 2.4G Wi-Fi 网络，并且输入密码。
2. App 向云端获取配网 Token。
3. App 使用 Socket 发送 UDP 广播，广播内容包括 SSID、密码、Token。
4. 由于设备收到 UDP 报文段后会关闭热点所以只需监听网络改变，然后更改连接的网络即可。
5. App 向云端轮询该 Token 新增的设备，并完成云端注册。
6. App 获取到设备列表，如果设备在线，那么界面显示配网成功。 设备配网的时序图如下：

Zigbee 子设备配网

设备配网的主要流程如下：

1. 用户选择一个已经配网的 Zigbee 网关。
2. App 发送消息给网关要求其配网。如果网关是云端在线，则使用 MQTT 传输消息，是局域网在线则使用 TCP 传输。
3. App 接收 MQTT 消息，获取配网成功的子设备。 设备配网的时序图如下：