Giới thiệu
Một số định nghĩa
Cấu trúc mạng
- Sơ đồ mạng mesh
- Các node trong mạng
Các header trong Mesh
Cấu trúc gói tin
Ví dụ gói tin gửi/ nhận
- Gói tin request
Gói tin response
Cấu trúc dữ liệu
Chương trình
- Device
- Mobile hoặc Server
Lấy topology
Phân tích phản hồi từ topology
Tham khảo

Giới thiệu#

Mesh Info Trong quá trình phát triển IoT thường đòi hỏi việc tăng số lượng node kết nối với Internet.Nhược điểm lớn nhất là số lượng node có thể trực tiếp kết nối tới router bị giới hạn nhỏ hơn 32 node. Để khắc phục điểm này thì Espressif đã phát triển giao thức ESP-MESH. Trong giao thức này node có thể tạo ra mạng để chuyển tiếp gói tin, nhờ đó mà một số lượng lớn node có thể kết nối Internet mà không cần phải cải tiến, nâng cấp router.

Một số định nghĩa#

IOT Espressif App: ứng dụng của Espressif dùng để điều khiển từ xa các thiết bị Wifi
ESP-Touch: công nghệ để kết nối Wifi device với router
Smart Config Mode cho ESP-Touch: cấu hình cho Wifi device dùng ESP-Touch thông qua Mode Smart Config.
Local Device: thiết bị được người dùng cấu hình kết nối với router thông qua ESP-Touch mà không kích hoạt trên server, chỉ có thể điều khiển thông qua mạng cục bộ
Cloud Device: giống như Local Device nhưng được kích hoạt trên server, có thể điều khiển ở mọi nơi có mạng internet.

Cấu trúc mạng#

Mạng Mesh hỗ trợ chức năng auto-networking. Khi người dùng thiết lập mạng mesh thông qua ESP-Touch thì thiết bị sẽ tự động tìm các Wifi AP gần kề.

Sơ đồ mạng mesh#

Mesh NetWork

Các node sẽ kết nối trực tiếp tới router được gọi là root node, các node khác thì được gọi là non-root node.
Online-Mesh: Khi router kết nối với internet thì ta có thể dùng IOT App để điều khiển từ xa ở bất kỳ đâu
Local-Mesh: Bạn chỉ có thể điều khiển Local Device trong mạng thông qua router.

Các node trong mạng#

Root Node
- Nhận và gửi gói tin
- Chuyển tiếp gói tin từ server, ứng dụng mobile và các node con của nó
None-root Node
- Non-leaf node: Nhận và gửi gói tin, chuyển tiếp gói tin từ node cha và các node con khác
- Leaf node: Chỉ được nhận và gửi gói tin, không có chức năng chuyển tiếp.

Các header trong Mesh#

Mesh Header

Mô tả

Tên trường	Độ dài	Mô tả
ver	2 bit	Thông tin Mesh
o	1 bit	Tùy chọn flag
flags	5 bit	FP
	FP	Cho phép Piggyback flow trong gói tin
	FR	Yêu cầu,Piggyback flow trong gói tin
	resv	Dự phòng
	8 bit	D
	D	Chiều của gói tin: 0: xuống (downward) 1: lên (upward)
	P2P	Gói tin từ Node tới Node
	protocol	Giao thức gửi dữ liệu được quy định bởi người dùng(6bit)
len	2 byte	Chiều dài của gói tin (bao gồm cả mesh header)
dst_addr	6 bytes	Địa chỉ đích
src_addr	6 bytes	Địa chỉ nguồn
ot_len		Độ dài của option (gồm cả chính nó)
option_list		Danh sách các thành phần của các option
otype	1 byte	Kiểu option
olen	1 byte	Chiều dài của option hiện tịa
ovalue	Người dùng định nghĩa	Giá trị option hiện tại

Cấu trúc gói tin#

Mạng mesh được định nghĩa bởi cấu trúc trong mesh_option_type

    enum mesh_option_type {
    M_O_FLOW_REQ = 0,   //flow request option
    M_O_FLOW_RESP,      //flow response option
    M_O_ROUTER_SPREAD,  //router information spread option
    M_O_ROUTE_ADD,      //route table update (node joins mesh) option
    M_O_ROUTE_DEL,      //route table update (node exits mesh) option
    M_O_TOPO_REQ,       //topology request option
    M_O_TOPO_RESP,      //topology response option
    M_O_MCAST_GRP,      //group list of mcast
    M_O_MESH_FRAG,      //mesh management fragmentation option
    M_O_USR_FRAG,       //user data fragmentation
    M_O_USR_OPTION,     //user option
    };

Tên trường	Độ dài	Mô tả	Định dạng
M_O_FLOW_REQ	2 Bytes	Dùng cho flow request	otype
M_O_FLOW_RESP	6 Bytes	Dùng cho phản hồi tới flow	otype
M_O_ROUTER_SPREAD	106 Bytes	Dùng spread thông tin từ router	otype
M_O_ROUTE_ADD	6*n+2Bytes	Dùng để cập nhật bảng định tuyến khi có node mới tham gia vào mạng	otype
M_O_ROUTE_DEL	6*n+2Bytes	Dùng để cập nhật bảng định tuyến khi có node rời mạng	otype
M_O_TOPO_REQ	8 Bytes	Sử dụng để lấy topo của mạng mesh	otype
M_O_TOPO_RESP	6*n+2Bytes	Sử dụng để nhận phản hồi topo của mạng mesh	otype

Ví dụ gói tin gửi/ nhận#

Gói tin request#

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	a	b	c	d	e	f
00000000h	04	01	14	00	18	FE	34	A5	3B	AD	18	FE	34	A2	C7	76
00000010h	04	00	00	02

Mô tả

Tên trường	Giá trị	Mô tả
head.ver	00	Phiên bản hiện tại của mesh là 00
head.O	1	Có option trong gói tin
head.flags.FP	0	Không có piggyback flow permit
head.flags.FR	0	Không có piggyback flow request
head.flags.resv	000	Dự phòng
head.proto.D	1	Upwards
head.proto.P2P	0	Không có gói từ node tới node
head.proto.protocol	000000	Gói tin quản lý mesh
head.len	0x0014	Chiều dài của gói tin là 20 byte
head.dst_addr	18 FE 34 A5 3B AD	Địa chỉ MAC của destination device
head.src_addr	18 FE 34 A2 C7 76	Địa chỉ MAC của source device
head.ot_len	0x0004	Chiều dài của option là 0x0004
head.option_list[0].otype	0x00	M_FLOW_REQ
head.option_list[0].olen	0x02	Option length là 0x02

Gói tin response#

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	a	b	c	d	e	f
00000000h	04	00	18	00	18	FE	34	A2	C7	76	18	FE	34	A5	3B	AD
00000010h	08	00	01	06	01	00	00	00

Mô tả

Tên trường	Giá trị	Mô tả
head.ver	00	Phiên bản hiện tại của mesh là 00
head.O	1	Có option trong gói tin
head.flags.FP	0	Không có piggyback flow permit
head.flags.FR	0	Không có piggyback flow request
head.flags.resv	000	Dự phòng
head.proto.D	0	Downwards.
head.proto.P2P	0	Không có gói từ node tới node
head.proto.protocol	000000	Gói tin quản lý mesh
head.len	0x0015	Chiều dài của gói tin là 21 byte
head.dst_addr	18 FE 34 A2 C7 76	Địa chỉ MAC của destination device
head.src_addr	18 FE 34 A5 3B AD	Địa chỉ MAC của source device
head.ot_len	0x0008	Chiều dài của option là 0x0008
head.option_list[0].otype	0x01	M_FLOW_RESP
head.option_list[0].olen	0x06	Option length là 0x06
head.option_list[0].ovalue	0x01	Option value là 0x00000001, flow capacity là 0x00000001.

Cấu trúc dữ liệu#

Định dạng mesh header

struct mesh_header_format {
    uint8_t ver: 2; // version of mesh
    uint8_t oe: 1; // option flag
    uint8_t fp: 1; // piggyback flow permit in packet
    uint8_t fr: 1; // piggyback flow request in packet
    uint8_t rsv: 3; // reserved
    struct {
        uint8_t d: 1; // direction, 1:upwards, 0:downwards
        uint8_t p2p: 1; // node to node packet
        uint8_t protocol: 6; // protocol used by user data
    } proto;
    uint16_t len; // packet total length
    (mesh header included)
    uint8_t dst_addr[ESP_MESH_ADDR_LEN]; // destination address
    uint8_t src_addr[ESP_MESH_ADDR_LEN]; // source address
    struct mesh_header_option_header_type option[0]; // mesh option
} __packed;

Định dạng mesh Option header

struct mesh_header_option_header_type {
    uint16_t ot_len; // option total length
    struct mesh_header_option_format olist[0]; // option list
} __packed;

Định dạng mesh Option

struct mesh_header_option_format {
    uint8_t otype; // option type
    uint8_t olen; // current option length
    uint8_t ovalue[0]; // option value
} __packed;

Định dạng mesh Option Fragmentation

struct mesh_header_option_frag_format {
    uint16_t id; // identity of fragmentation
    struct {
        uint16_t resv: 1; // reserved
        uint16_t mf: 1; // more fragmentation
        uint16_t idx: 14; // fragmentation offset
    } offset;
} __packed;

Định dạng Mesh Callback

typedef void (* espconn_mesh_callback)(int8_t result);

Định dạng Mesh Scan Callback

typedef void (* espconn_mesh_scan_callback)(void *arg, int8_t
status);

Định dạng Mesh Scan User Callback

typedef void (* espconn_mesh_usr_callback)(void *arg);

Lưu ý

Các API của packet có thể tham khảo tại API

Chương trình#

Device#

Mobile hoặc Server#

void controller_entrance(Parameter list)
{
    /*Add your codes to check status*/
    /*Add your codes to build control packet*/
    uint8_t json_control_data[] = {/*Add your codes*/};
    uint16_t control_data_len = sizeof(json_control_data)
                                struct mesh_header_format * mesh_header = NULL;
    /* src_addr should be the combination of IP and port of
    Mobile or Server. You can set the address to zero, then the
    root device will fill in the section. If you fill in the
    section by yourself, please make sure the value is right.*/
    uint8_t src_addr[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0},
                         dst_addr[] = {xx, xx, xx, xx, xx, xx};
    mesh_header = (struct mesh_header_format
                   *)espconn_mesh_create_packet(dst_addr, src_addr, false, true,
                           M_PROTO_JSON, control_data_len,
                           false, 0, false, 0, false, 0, 0);
    if (!mesh_header)
    {
        printf(“alloc resp packet fail\n”);
        return;
    }
    if (espconn_mesh_set_usr_data(mesh_header,
                                  resp_json_packet_body, resp_data_len))
    {
        printf(“set user data fail\n”);
        free(mesh_header);
        return;
    }
// sent control packet
    espconn_mesh_sent(esp, mesh_header, mesh_header->len);
    free(mesh_header);
}

Lấy topology#

void topology_entrance(Parameter list)
{
    /*Add your codes to check status*/
    /*Add your codes to build getting topology packet*/
    bool res;
    struct mesh_header_format *mesh_header = NULL;
    struct mesh_header_option_format *topo_option = NULL;
    uint8_t src_addr[] = {0, 0, 0, 0, 0, 0};
    uint8_t dst_addr[] = {xx, xx, xx, xx, xx, xx}; // MAC address of root
    device
    uint8_t dev_mac[6] = {xx, xx, xx, xx, xx, xx}; // zero represents
    topology of all devices
    uint16_t ot_len = sizeof(*topo_option) + sizeof(struct
                      mesh_header_option_header_type) + sizeof(dev_mac);
    mesh_header = (struct mesh_header_format
                   *)espconn_mesh_create_packet(
                      dst_addr, src_addr, false, true, M_PROTO_NONE, 0,
                      true, ot_len, false, 0, false, 0, 0);
    if (!mesh_header) {
        printf(“alloc resp packet fail\n”);
        return;
    }
    topo_option = (struct mesh_header_option_format
                   *)espconn_mesh_create_option(
                      M_O_TOPO_REQ, dev_mac, sizeof(dev_mac));
    if (!topo_option) {
        printf(“alloc topo option fail\n”);
        free(mesh_header);
        return;
    }
    res = espconn_mesh_add_option(mesh_header, topo_option);
    free(topo_option);
    if (res) {
        printf(“add topo option fail\n”);
        free(mesh_header);
        return;
    }
// send packet of getting topology
    espconn_mesh_sent(esp, mesh_header, mesh_header->len);
    free(mesh_header);
}

Phân tích phản hồi từ topology#

void topology_parser_entrance(uint8_t *topo_resp, uint16_t len)
{
    /*Add your codes to check parameter*/
    uint16_t oidx = 1;
    struct mesh_header_format *mesh_header = NULL;
    struct mesh_header_option_format *topo_option = NULL;
    mesh_header = (struct mesh_header_format *)topo_resp;
    if (!mesh_header->oe) {
        printf(“no option exist\n”);
        return;
    }
    /* you need parse all the options one by one in the packet header
    */
    while (espconn_mesh_get_option(mesh_header, M_O_TOPO_RESP,
                                   oidx++, &topo_option)) {
        uint16_t dev_count = topo_option->olen / 6;
        process_dev_list(topo_option->ovalue, dev_count);
    }
}

Tham khảo#

ESP-MESH