BLE MESH (二)
WCH BLE MESH 常识
- 所有节点均带有中继功能
- 所有例程均带有
app_mesh_config.h，可以修改所有 mesh 协议栈内使用的参数 - MESH 节点层级结构：
设备 -> 元素 -> 模型
设备：mac 地址 + 广播UUID
元素：拥有独立的网络地址
模型：应用密钥 + 订阅地址
几种模型
- ROOT模型：SIG MESH 协议规范中已经定义的模型，在WCH中，定义了CONFIG 模型、HEALTH 模型、通用开关模型。
CONFIG 模型：用于完成配网过程和维护监测网络状态
HEALTH 模型：用于指示配网状态
通用开关模型：可以点灯 - 厂商自定义模型：这里看看沁恒的透传模型
struct bt_mesh_model vnd_models[] = { BLE_MESH_MODEL_VND_CB(CID_WCH, //公司ID BLE_MESH_MODEL_ID_WCH_SRV, //模型ID,沁恒自定义透传服务模型 vnd_model_srv_op, //服务模型的操作函数，读写之类 NULL, vnd_model_srv_keys, //应用密钥 vnd_model_srv_groups, //订阅地址 &vendor_model_srv, //模型配置字 NULL), };
WCH BLE MESH 配网流程
待配网设备
1、初始化与广播
普通节点初始化完成后，调用prov_enable函数，会进入未配网广播模式，并开启扫描，期望收到对应配网命令。未配网广播会包含设备的 16 字节uuid信息，可以通过修改dev_uuid数组改变广播内容。
2、配网回调处理
待配网设备有多种配网相关回调函数，用于处理配网过程中的不同事件：
- link_open回调：当收到配网命令时，首先进入link_open回调。Link是配网时建立的临时连接，用于提供一个数据通道给配网者和待配网设备通信。
- link_close回调：当link连接关闭时会进入link_close回调，同时通过参数获取关闭的原因。出现配网成功、配网数据交互错误、接收超时、用户主动取消等情况时会关闭link。
- prov_complete回调：只有在link连接过程中才会进入此回调，意味着当前配网已完成，设备可以进行正常通信。在配网完成回调中，可以获取当前网络的网络密钥序号、自身网络地址、当前网络中网络密钥更新标志以及当前网络IV序号。
- prov_reset回调：配网信息重置回调，会在收到重置节点命令后上报或者用户自行调用清除配网信息API后上报。可在此回调中重新使能配网，回到未配网广播状态。
- HEALTH模型回调：此模型回调有两种，分别是注意开启回调和注意关闭回调。配网开始后便会进入注意开启回调，用户可在此时用灯光闪烁、震动、蜂鸣等方式，辨认当前进入配网模式的设备，随后在配网命令中包含的超时时间后，会进入注意关闭回调，用户可在此时关闭之前打开的用于辨认的功能。
配网器
1、发现待配网设备
- 中心节点（配网者）在使能配网功能后，会解析未配网节点发送的广播，并通过unprov_recv回调上报应用层。例程默认会在此回调中发送配网请求。回调的参数里包含未配网设备的信息，通常只关心 16 字节uuid，通过uuid判断该设备是否为需要配网的设备，随后调用bt_mesh_provision_adv向未配网设备发送配网请求，进入配网流程。
2、建立连接与配网操作
- 当调用发起配网请求函数后，如果正确接收到未配网设备的应答，将会进入link_open回调，表示当前link建立完毕，开始进行配网数据交互。
- 在配网过程中，配网者会给设备分配网络地址、网络密钥等信息。例如，配网者会为设备分配一个合适的网络地址（范围通常为 0x0001 - 0x7FFF），并下发网络密钥。同时，配网者还会执行一系列配置命令，如添加应用密钥、绑定应用密钥到指定模型、添加订阅地址到指定模型等。相关命令函数如下：
- 添加应用密钥：int bt_mesh_cfg_app_key_add( uint16_t net_idx, uint16_t addr, uint16_t key_net_ idx, uint16_t key_app_idx, const uint8_t app_key[16] );
- 绑定应用密钥到指定模型：对于标准模型int bt_mesh_cfg_mod_app_bind( uint16_t net_idx, uint16_t addr, uint16_t elem_ad dr, uint16_t mod_app_idx, uint16_t mod_id );，对于厂商自定义模型int bt_mesh_cfg_mod_app_bind_vnd( uint16_t net_idx, uint16_t addr, uint16_t ele m_addr, uint16_t mod_app_idx, uint16_t mod_id, uint16_t cid );
- 添加订阅地址到指定模型：对于标准模型int bt_mesh_cfg_mod_sub_add( uint16_t net_idx, uint16_t addr, uint16_t elem_add r, uint16_t sub_addr, uint16_t mod_id );，对于厂商自定义模型int bt_mesh_cfg_mod_sub_add_vnd( uint16_t net_idx, uint16_t addr, uint16_t elem _addr, uint16_t sub_addr, uint16_t mod_id, uint16_t cid );
3、配网完成处理
- 当配网完成后，会进入prov_complete回调。在这个回调中，配网者会进行一些后续操作，例程默认在此回调内使能配网者角色功能，随后将自身添加进用户管理的节点结构体数组内，并开始配置自身模型流程。同时，当把一个新设备配网完成后，协议栈会保存该节点的信息，并将其存入NVS中（如果使能了NVS功能），随后会通过node_added回调告知应用层节点已添加。node_added回调参数包含该节点所属的网络序号、节点网络地址、以及节点拥有的元素数量。
点灯实例
发送端
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模型选择与初始化
首先需要确定使用的模型，例如使用通用开关模型（GEN_ONOFF 模型）来控制灯的开关。在初始化模型时，需要定义模型的相关参数，包括操作码及其对应处理函数等。
以初始化 ROOT 模型中的 GEN_ONOFF 模型为例，代码可能如下：static struct bt_mesh_model root_models[] = { // 其他模型配置... BLE_MESH_MODEL(BLE_MESH_MODEL_ID_GEN_ONOFF_SRV, gen_onoff_op, NULL, gen_ono ff_srv_keys, gen_onoff_srv_groups, NULL), };其中gen_onoff_op是操作码结构体数组指针，定义了模型的操作码和对应的处理函数，例如：
-
应用密钥和订阅地址
模型需要绑定应用密钥（APP_KEY）才能发送数据。应用密钥可以由配网者下发并绑定到模型，也可以自行添加绑定。例如，在 ROOT 模型中，gen_onoff_srv_keys可能是 GEN_ONOFF 模型绑定的应用密钥数组。
订阅地址（SUB_ADDR）用于分组管理模型，如果发送的消息是针对特定分组的设备，需要设置正确的订阅地址。例如，gen_onoff_srv_groups可能是 GEN_ONOFF 模型添加的订阅地址数组。 -
发送数据函数调用
当要发送点灯信号时，需要调用相应的发送数据函数。以沁恒自定义透传模型为例，发送函数原型可能如下：int vendor_message_srv_send_trans(struct send_param *param, uint8_t *pData, uin t16_t len);在调用这个函数时，需要设置正确的参数：
param结构体包含了网络密钥序号（net_idx）、应用密钥序号（app_idx）、目标设备的网络地址（addr）、包序号（tid）、重传次数（tran_cnt）、重传间隔（period）、发送延迟（rand）、生存次数（send_ttl）等信息。
pData是要发送的数据指针，对于点灯信号，可能是一个特定的指令值，表示开灯或关灯。
len是要发送的数据长度。 -
发送的数据内容
对于点灯信号，发送的数据可能是一个简单的指令值。例如，如果约定 1 表示开灯，0 表示关灯，那么发送的数据可能是一个字节的值为 1 或 0。
同时，数据还可能包含一些其他的信息，如发送节点的地址、消息的序号等，这些信息可能会被封装在发送的数据结构中，以便接收节点能够正确解析和处理。
接收端
-
模型初始化与配置
接收节点同样需要初始化相关模型，以便能够正确接收和处理发送节点发来的数据。例如，如果发送节点使用通用开关模型（GEN_ONOFF 模型）发送点灯信号，接收节点也需要对该模型进行正确初始化。
初始化过程包括定义模型的操作码及其对应处理函数等，与发送节点类似。例如：static struct bt_mesh_model root_models[] = { // 其他模型配置... BLE_MESH_MODEL(BLE_MESH_MODEL_ID_GEN_ONOFF_SRV, gen_onoff_op, NULL, gen_ono ff_srv_keys, gen_onoff_srv_groups, NULL), };其中gen_onoff_op包含了模型操作码和对应的处理函数定义。
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应用密钥和订阅地址绑定
接收模型需要绑定正确的应用密钥（APP_KEY），应用密钥的获取和绑定方式与发送节点类似，可以由配网者下发并绑定，也可以自行绑定。例如，gen_onoff_srv_keys数组可能存储了接收模型绑定的应用密钥。
订阅地址（SUB_ADDR）也需要正确设置，如果发送节点是针对特定订阅地址发送的点灯信号，接收节点的模型需要绑定到相应的订阅地址才能接收该消息。例如，gen_onoff_srv_groups数组可能存储了接收模型的订阅地址。 -
接收数据处理
当接收节点收到数据时，首先会进入初始化模型的操作码对应处理函数。以沁恒自定义透传模型为例，如果是无应答传输操作码的处理函数，会进行如下处理：static void vendor_message_srv_trans(struct bt_mesh_model *model, struct bt_mesh_msg_ctx *ctx, struct net_buf_simple *buf) { vendor_model_srv_status_t vendor_model_srv_status; uint8_t *pData = buf->data; uint16_t len = buf->len; // 判断数据tid序号是否重复，不重复则进行后续处理 if(pData[0]!= vendor_model_srv->srv_tid.trans_tid) { vendor_model_srv->srv_tid.trans_tid = pData[0]; // 去掉开头一字节的tid pData++; len--; } vendor_model_srv_status.vendor_model_srv_Hdr.opcode = OP_VENDOR_MESSAGE_TRANSPARENT_MSG; vendor_model_srv_status.vendor_model_srv_Hdr.status = 0; vendor_model_srv_status.vendor_model_srv_Event.trans.pdata = pData; vendor_model_srv_status.vendor_model_srv_Event.trans.len = len; vendor_model_srv_status.vendor_model_srv_Event.trans.addr = ctx- >addr; if(vendor_model_srv->handler) { vendor_model_srv->handler(&vendor_model_srv_status); } }在这个处理函数中，会对收到的数据进行解析，包括判断数据的序号是否重复，提取数据内容（去掉开头可能存在的序号字节），并将相关信息填充到回调参数结构体中，最后调用回调函数将数据信息上报给应用层。
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回调函数处理
接收节点的回调函数会在处理函数中被调用，用于将接收到的数据信息进一步上报给应用层。例如，对于沁恒自定义透传服务模型，回调函数定义可能如下：static void vendor_model_srv_rsp_handler(const vendor_model_srv_status_t *val) { if(val->vendor_model_srv_Hdr.status) { // 有应答数据传输超时未收到应答处理 } else if(val->vendor_model_srv_Hdr.opcode == OP_VENDOR_MESSAGE_TRANSPARENT_MSG) { // 收到透传数据处理，例如打印相关信息 APP_DBG("len %d, data 0x%02x from 0x%04x", val- >vendor_model_srv_Event.trans.len, val- >vendor_model_srv_Event.trans.pdata[0], val- >vendor_model_srv_Event.trans.addr); } // 其他操作码处理... }回调函数会根据接收到的数据的操作码类型进行相应的处理，例如对于点灯信号对应的操作码，可能会在应用层进行相应的操作，如控制灯的实际开关状态。
疑问补充
1、配网器给待配网节点配网时，待配网节点会被配置哪些？
- 网络地址：普通节点本身没有网络地址，由中心节点（配网者）分配。如果是自配网方式，则需用户自行确保同一网络中所有设备的网络地址各不相同，或者通过使能特定配置，所有设备使用相同网络地址，并通过应用层添加判断来区分消息来源和目的地。
- 网络密钥：所有设备只能与有相同网络密钥的设备互相通信。网络密钥由配网者下发，新入网的设备只有 CONFIG 模型可以通信，其他模型则必需绑定应用密钥才可以使用，应用密钥也是在网络密钥基础上再次加密。最终所有的模型都要配上应用密钥。
- 应用密钥：设备的模型需要绑定应用密钥才可以进行数据的收发。应用密钥一般由配网者下发给设备，并可绑定到指定模型上。
- 订阅地址：可用于分组管理模型，当给多个模型添加相同的订阅地址后，如果向此订阅地址发送消息，则所有添加此订阅地址的模型都将收到消息。订阅地址可由配网者下发添加到模型。
2、我有很多个待配网节点，我只想配置一些节点，不想配置全部，我应该怎么办？
- 利用设备自身的配置功能
- 设备区分：可以通过设备自身的一些特性或设置来区分哪些节点需要配置，哪些不需要。例如，某些设备可能有特定的硬件开关或按钮，按下特定按钮的设备才进入配网模式等待配置；或者设备可以通过内部的配置寄存器或设置菜单，设置是否允许配网。
- 应用层判断：在节点的软件设计中，通过应用层的逻辑判断来决定是否接受配网。比如，节点可以在接收到配网命令时，根据自身的一些预设条件（如设备编号、设备类型等）来决定是否响应配网流程。
- 配网器端的控制
- 配网器设置：配网器本身可能具有一些设置选项，可以用来选择需要配网的节点。例如，配网器可以设置配网的范围，只有在这个范围内的节点才会被配网；或者配网器可以根据节点的蓝牙信号强度、设备名称等信息来筛选需要配网的节点。
- 配网流程控制：在配网流程中，可以通过一些条件判断来决定是否继续对某个节点进行配网。例如，在配网者解析未配网节点发送的广播信息时，可以根据广播内容中的某些特定字段（如设备的特定标识、设备所属的群组标识等）来决定是否对该节点发送配网请求。
3、待配网设备会广播什么内容？
- 设备的 16 字节 uuid 信息：普通节点初始化完成后，调用 prov_enable 函数，会进入未配网广播模式，并开启扫描，期望收到对应配网命令。未配网广播会包含设备的 16 字节 uuid 信息，可以通过修改 dev_uuid 数组改变广播内容。
- 可能包含特定标识或群组标识等特定字段：这些字段可用于配网者在解析广播信息时，决定是否对该节点发送配网请求，以实现有选择性地对节点进行配网。
4、不同的待配网设备用什么区分？
- 网络地址
- 配网者分配：在由配网者进行配网的情况下，配网者会给每个入网的设备分配一个唯一的网络地址。这个网络地址在整个网络中是唯一的，用于区分不同的设备。例如，中心节点（配网者）在将普通节点加入网络时，会为其分配一个合适的网络地址，地址范围通常为 0x0001 - 0x7FFF。
- 自配网情况：如果是设备自配网，且不使用允许同地址的特殊配置时，设备需要自行确保其网络地址在网络中是唯一的。可以通过内部的算法或设置来生成一个唯一的网络地址。
- 设备的唯一标识（如 UUID）
- 广播信息中的 UUID：待配网设备在发送未配网广播时，会包含设备的 16 字节 uuid 信息。配网者可以根据这个 UUID 来区分不同的设备。例如，普通节点初始化完成后，调用 prov_enable 函数进入未配网广播模式，其广播内容中的 UUID 可以作为设备的一个重要标识。
- 应用层自定义的标识或参数
- 设备类型标识：在应用层，可以为不同类型的设备定义特定的标识。例如，对于智能灯泡和智能插座，可以分别定义不同的设备类型标识，在配网过程中或网络通信中，通过这个标识来区分设备。
- 用户自定义参数：用户可以根据自己的需求，在设备中设置一些自定义的参数用于区分设备。比如，为不同房间的设备设置不同的房间编号参数，或者为同一类型但不同批次的设备设置批次编号等。
- 硬件相关的区分方式
- MAC 地址：设备的 MAC 地址是全球唯一的，可以作为区分不同设备的一种方式。虽然在蓝牙 mesh 网络中可能不直接使用 MAC 地址进行设备区分，但在一些底层的通信或识别过程中，MAC 地址可以提供一种额外的区分手段。
- 硬件版本或序列号：不同版本的设备可能具有不同的硬件特性或功能，其硬件版本号或序列号也可以作为区分设备的依据。例如，新批次的设备可能在硬件上进行了一些改进，通过硬件版本号可以区分不同批次的设备。