CN103957580A

CN103957580A - 一种用于智能硬件的wifi快速组网配对方法及模块

Info

Publication number: CN103957580A
Application number: CN201410206851.1A
Authority: CN
Inventors: 俞芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: CN103957580B

Abstract

本发明提供一种WIFI快速组网配对模块及方法，在智能手机普及的大前提下，实现产品的快速组网，方便嵌入到任何可用实体内部，以实现产品的远程监控操作。该方法是基于TI CC3000+ARM-CortexM3为核心的硬件构成平台，在首次配置中，使用带有wifi功能的设备，例如手机、平板电脑、笔记本都可以给核心模块发送连接信息，wifi核心模块通过Adhoc Beacon或者Probe Request数据包提取网络配置信息。该方法使用标准wifi机制，不需要使用特殊的软件和设备，不依赖主控制器的I/O资源，可以使用到嵌入式领域，通过同一个AP能够一次将多个无线设备连接起来。

Description

一种用于智能硬件的WIFI快速组网配对方法及模块

技术领域

本发明公开了一种用于智能硬件的WIFI快速组网配对方法及模块，属于网络通信技术领域。

背景技术

随着现代科技的迅猛发展及生活水平的提高，WiFi及其相关设备已融入到家庭个人生活的方方面面，极大的方便了人类出行及居家生活。

把WiFi设备接入到无线网络接入点(AP：Access Point)通常是一个简单的过程。这个过程常常是用户去选择哪个AP可以接入。越来越多的设备带有WiFi功能，连接过程总是通过有限的输入和输出来实现。这些设备被广泛的应用，在这些应用中在大多数情况下并不存在显示屏和键盘。虽然可以修改使用的参数，比如说AP的名字，但是这种方法在很多应用领域中还是存在一些问题。

而且，传统组网方式包括键盘、显示等人机界面，组网及控制方式需要人工单个的输入配置，不能有效的嵌入各种模式的智能家具家电产品中，既增加产品成本又达不到简便操控的效果，使行业的应用受到限制。

因此基于物联网的智能家居设备快速接入技术是迫切需求及必须的，快速WiFi接入及配对技术能启动支持Wi-Fi功能的物联网(IoT)，提供快捷高速的接入方式。为各种基于MCU的家庭自动化、健康健身以及机器对机器(M2M)应用快速启动开发。

针对现有技术上存在的不足，本发明的目的在于提供一种WIFI快速组网配对模块及方法，在智能手机普及的大前提下，实现产品的快速组网，方便嵌入到任何可用实体内部，以实现产品的远程监控操作。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于智能硬件的WIFI快速组网配对方法及模块，该方法是基于TI CC3000+ARM-CortexM3为核心的硬件构成平台，为解决自动化设备的快速wifi接入，并提供特定操控权限而设计的。由于首次配置是CC3000独一无二的特征，在首次配置中，使用带有wifi功能的设备，例如手机、平板电脑、笔记本都可以给核心模块发送连接信息，wifi核心模块通过Adhoc Beacon或者Probe Request数据包提取网络配置信息。

为实现上述目的，一种用于智能硬件的WIFI快速组网配对方法，该方是基于TI CC3000+ARM-CortexM3为核心的硬件构成平台来实现的，其包括快速组网配对步骤和快速wifi接入配对步骤，其中，所述的快速组网配对步骤依次包括以下小步骤：

(1)将WIFI核心模块设置成simple configuration模式，并开始收听附近的beacon或probes；

(2)将带有WIFI功能的外置设备被配置后，将发送probes和beacons；

(3)所述的WIFI核心模块将接受probe或beacon，并编译它；

(4)所述的WIFI核心模块成功的编译probe或beacon后，在EEPROM中生成一个文件，所述的文件将用于连接AP；

(5)所述的WIFI核心模块接入AP后，自动获取本机的IP地址，并建立一个安全机制的TCP server，开放端口允许外置的配置设备接入，同时所述的WIFI核心模块建立广播组路，通过AP向特定端口广播加密信息；

(6)带有WIFI功能的外置配置设备接收到所述的WIFI核心模块成功的编译probe或beacon信息后，侦听相应特定端口，开始接收所述的WIFI核心模块的网络状态及加密信息，并解密；

(7)配置设备通过解密的信息建立安全机制的TCP client，并尝试连接所述的WIFI核心模块；

(8)所述的WIFI核心模块接收到配置设备的连接后，关闭广播组路；

(9)所述的WIFI核心模块与配置设备建立安全的数据链路，获取IP、MAC、端口及设备名称的特定信息，并在EEPROM中生成一个文件，并以此做为加密解密校验连接数据的基准，即完成配对；

所述的快速WIFI接入配对步骤依次包括以下各小步骤：

(i)设置probe/beacon，在首次配置中使用的移动设备比如手机、笔记本需要接入AP，并设置网络包括所述的WIFI核心模块要接入的AP的名字SSID、安全级别和安全密码，Probe/beacon包含一个特殊的命令头、SSID长度、SSID和安全级别码；

(ii)设置所述的WIFI核心模块，使其进入配置模式，并设置相应I/O口状态；

(iii)使用移动设备，比如手机、笔记本，生成probe要求，让这些设备接入到配置的网络上，通过这种方式，移动设备将含有SSID以及安全级别的信息发送给所述的WIFI核心模块，所述的WIFI核心模块接收到这样的信息后，写入寄存器中，从而完成无线网络名称的输入工作；

(iv)当所述的WIFI核心模块接收到空中的configuration信息后，设定I/O口状态变换，同时所述的WIFI核心模块将使用configuration信息，接入到AP上，如果接入成功，则对应I/O口状态变换；

(v)所述的WIFI核心模块成功连接到设定AP后，获取当前网络状态参数，建立TCPserver，同时打开端口向设定的地址广播信息；

(vi)配置设备接收到所述的WIFI核心模块返回的配置信息后，进入设定的端口，侦听特定地址的广播信息，由此获得WIFI核心模块的网络配置信息，并解析信息，尝试与所述的WIFI核心模块建立连接；

(vii)所述的WIFI核心模块接收到连接请求后，进行信息验证，并与配置设备完成数据交换及配对权限。

进一步，在所述的快速组网配对步骤的小步骤(4)中，在所述的EEPROM中生成一个文件，并将所述的文件用于连接AP时起，所述的WIFI核心模块可以自动地接入AP而且再也不必对所述的WIFI核心模块进行配置和要求，除非连接过程中某些细节被更改，比如passhrase，AP接入的安全类型，AP的名字。

进一步，在所述的快速组网配对步骤的小步骤(9)中，从完成配对时起，所述的WIFI核心模块的各项权限仅限配置设备操控，除非解除配对。

此外，本发明还提供了一种所述的智能硬件的WIFI快速组网配对方法的WIFI核心模块，其包括CC3000以及STM32F103。

与现有的智能硬件的WIFI快速组网配对方法相比，本发明提供的智能硬件的WIFI快速组网配对方法的WIFI核心模块，具有以下优点及技术创新点：

1)使用标准wifi机制，不需要使用特殊的软件和设备；

2)不依赖主控制器的I/O资源，可以使用到嵌入式领域；

3)通过同一个AP能够一次将多个无线设备连接起来；

4)仅有配置设备由权限与模块进行交互操作，即配对。

附图说明

图1是本发明的wifi核心模块与智能手机或笔记本电脑以及与太网、云端进行连接的关系示意图；

图2是本发明中设置相应I/O口状态示意图；

图3是本发明填写名字SSID、安全级别和安全密码示意图；

图4是本发明中接入成功后对应I/O口状态变换示意图；

图5是本发明中建立TCP server的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明是基于TI CC3000+ARM-CortexM3为核心的硬件构成平台，为解决自动化设备的快速wifi接入，并提供特定操控权限。

由于，首次配置是CC3000独一无二的特征，在首次配置中，使用带有wifi功能的设备，例如手机、平板电脑、笔记本都可以给wifi核心模块发送连接信息，wifi核心模块通过Adhoc Beacon或者Probe Request数据包提取网络配置信息；配置完成后，wifi核心模块自动连接到智能手机或笔记本电脑所连接的AP，并自动存储保存相关路由信息为首选配置，模块重启或再次上电会自动嗅探并连接到配置的AP，通过以太网连接云端。如附图1所示，为wifi核心模块与智能手机或笔记本电脑以及与太网、云端进行连接的关系示意图；

该智能硬件的WIFI快速组网配对方法包括快速组网配对步骤和快速wifi接入配对步骤，其中，所述的快速组网配对步骤依次包括以下小步骤：

一、快速组网配对步骤：

1)核心模块设置在simple configuration模式，并开始收听附近的beacon或probes；

2)带有wifi功能的外置设备被配置后，将发送probes和beacons；

3)wifi核心模块将接受probe或beacon，并编译它；

4)wifi核心模块成功的编译probe或beacon后，将在EEPROM中生成一个文件，这个文件将用于连接AP。从这时起，wifi核心模块可以自动地接入AP而且再也不必对wifi核心模块进行配置和要求，除非连接过程中某些细节被更改，比如passhrase，AP接入的安全类型，AP的名字；

5)wifi核心模块接入AP后，自动获取本机的IP地址，并建立一个安全机制的TCPserver，开放端口允许外置的配置设备接入，同时wifi核心模块建立广播组路，通过AP向特定端口广播加密信息；

6)带有wifi功能的外置配置设备接收到核心模块成功的编译probe或beacon信息后，侦听相应特定端口，开始接收核心模块的网络状态及加密信息，并解密；

7)配置设备通过解密的信息建立安全机制的TCP client，并尝试连接wifi核心模块；

8)wifi核心模块接收到配置设备的连接后，关闭广播组路；

9)wifi核心模块与配置设备建立安全的数据链路，获取IP、MAC、端口及设备名称等特定信息，将在EEPROM中生成一个文件。并以此做为加密解密校验连接数据的基准，即完成配对，从这时起，核心模块的各项权限仅限配置设备操控。除非解除配对；

二、快速wifi接入配对技术实现步骤：

1)设置probe/beacon，在首次配置中使用的移动设备比如手机、笔记本需要接入AP，并设置网络包括wifi核心模块要接入的AP的名字SSID、安全级别和安全密码，Probe/beacon包含一个特殊的命令头、SSID长度、SSID和安全级别码；

2)设置wifi核心模块，使其进入配置模式。通过设置相应I/O口状态，如图2所示；

3)使用移动设备，比如手机、笔记本，产生probe要求。让这些设备接入到配置的网络上，通过这种方式，移动设备将含有SSID以及安全级别的信息发送给wifi核心模块，wifi核心模块接收到这样的信息后，写入寄存器中，从而完成无线网络名称的输入工作，这一步取代了传统wifi芯片使用过程中键盘输入无线接入点名称的步骤，如图3所示；

4)当wifi核心模块接收到空中的configuration信息后，设定I/O口状态变换。同时wifi核心模块将使用configuration信息，接入到AP上，如果接入成功，则对应I/O口状态变换，如图4所示；

5)wifi核心模块成功连接到设定AP后，获取当前网络状态参数，建立TCP server，同时打开端口向设定的地址广播信息，如图5所示；

6)配置设备接收到wifi核心模块返回的配置信息后，进入设定的端口，侦听特定地址的广播信息，由此获得wifi核心模块的网络配置信息，并解析信息，尝试与wifi核心模块建立连接；

7)wifi核心模块接收到连接请求后，进行信息验证，并与配置设备完成数据交换及配对权限。

Claims

1.一种用于智能硬件的WIFI快速组网配对方法，该方是基于TI CC3000+ARM-CortexM3为核心的硬件构成平台来实现的，其包括快速组网配对步骤和快速wifi接入配对步骤，其特征在于，

所述的快速组网配对步骤依次包括以下小步骤：

(3)所述的WIFI核心模块将接受probe或beacon，并编译它；

所述的快速WIFI接入配对步骤依次包括以下各小步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于智能硬件的WIFI快速组网配对方法，其特征在于，在所述的快速组网配对步骤的小步骤(4)中，在所述的EEPROM中生成一个文件，并将所述的文件用于连接AP时起，所述的WIFI核心模块可以自动地接入AP而且再也不必对所述的WIFI核心模块进行配置和要求，除非连接过程中某些细节被更改，比如passhrase，AP接入的安全类型，AP的名字。

3.根据权利要求1所述的一种用于智能硬件的WIFI快速组网配对方法及模块，其特征在于，在所述的快速组网配对步骤的小步骤(9)中，从完成配对时起，所述的WIFI核心模块的各项权限仅限配置设备操控，除非解除配对。

4.一种用于如权利要求1-3所述的智能硬件的WIFI快速组网配对方法的WIFI核心模块，其特征在于，包括CC3000以及STM32F103。