Nanoframework 操作单片机蓝牙配置WIFI的案例

Nanoframework 操作单片机蓝牙配置WIFI的案例

通过Nanoframework的蓝牙配置Wifi的名称和密码

下面是基本需要的工具

1. ESP32设备一个 需要支持蓝牙和wifi，一般情况的ESP32都支持wifi和蓝牙，当前教程使用的ESP32的接口是Type-C
   设备实物图片:
   

   2. 部署好的ESP32的NanoFramework环境

      刷支持蓝牙的固件

      nanoff --update --target ESP32_BLE_REV0 --serialport COM5 --fwversion 1.8.1.292 --baud 1500000
      

   3. VS扩展安装好NanoFramework扩展

   4. 准备好手机下载蓝牙调试APP，我用的是这个
      

实现通过蓝牙配置单片机的WIFI

using nanoFramework.Device.Bluetooth;
using nanoFramework.Device.Bluetooth.GenericAttributeProfile;
using nanoFramework.Networking;
using System;
using System.Diagnostics;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Threading;
using static Gotrays.Program;

namespace Gotrays
{
    public class Program
    {
        static GattLocalCharacteristic _readCharacteristic;
        static GattLocalCharacteristic _readWriteCharacteristic;

        // Read/Write Characteristic value
        static byte _redValue = 128;
        static byte _greenValue = 128;
        static byte _blueValue = 128;

        public static void Main()
        {
            var wifi = ConfigHelper.GetWifi();

            // 如果存在wifi配置尝试链接wifi
            if (wifi.Password != null)
            {
                try
                {
                    CancellationTokenSource cs = new(60000);
                    var success = WifiNetworkHelper.ConnectDhcp(wifi.Name, wifi.Password, requiresDateTime: true, token: cs.Token);
                }
                catch (Exception)
                {
                    Debug.WriteLine("尝试链接WiFi失败");
                }

            }
            // BluetoothLEServer是一个单例对象，因此获得它的实例。对象是在您第一次访问它时创建的
            // 可以释放内存。
            BluetoothLEServer server = BluetoothLEServer.Instance;

            // 给设备命名
            server.DeviceName = "TokenIOT";

            // 定义一些自定义uid
            Guid serviceUuid = new Guid("A7EEDF2C-DA87-4CB5-A9C5-5151C78B0057");
            Guid readCharUuid = new Guid("A7EEDF2C-DA88-4CB5-A9C5-5151C78B0057");
            Guid readStaticCharUuid = new Guid("A7EEDF2C-DA89-4CB5-A9C5-5151C78B0057");
            Guid readWriteCharUuid = new Guid("A7EEDF2C-DA8A-4CB5-A9C5-5151C78B0057");

            // GattServiceProvider用于创建和发布主服务定义。
            // 将自动创建一个额外的设备信息服务。
            GattServiceProviderResult result = GattServiceProvider.Create(serviceUuid);
            if (result.Error != BluetoothError.Success)
            {
                return;
            }

            GattServiceProvider serviceProvider = result.ServiceProvider;

            // 从提供者处创建主服务
            GattLocalService service = serviceProvider.Service;

            #region Static read characteristic
            // 现在我们给服务添加一个特性

            //如果读取值不会改变，那么你可以使用Static值
            DataWriter sw = new DataWriter();
            sw.WriteString("这是蓝牙示例1");

            GattLocalCharacteristicResult characteristicResult = service.CreateCharacteristic(readStaticCharUuid,
                 new GattLocalCharacteristicParameters()
                 {
                     CharacteristicProperties = GattCharacteristicProperties.Read,
                     UserDescription = "我的静态特性",
                     StaticValue = sw.DetachBuffer()
                 });

            if (characteristicResult.Error != BluetoothError.Success)
            {
                // An error occurred.
                return;
            }
            #endregion

            #region Create Characteristic for dynamic Reads 

            // 对于变更为业务的数据，增加“读特性”
            // 我们还希望连接的客户端在值改变时得到通知，所以我们添加了notify属性
            characteristicResult = service.CreateCharacteristic(readCharUuid,
                new GattLocalCharacteristicParameters()
                {
                    CharacteristicProperties = GattCharacteristicProperties.Read | GattCharacteristicProperties.Notify,
                    UserDescription = "我的阅读特点"
                });

            if (characteristicResult.Error != BluetoothError.Success)
            {
                // An error occurred.
                return;
            }

            // 查阅我们的read特性
            _readCharacteristic = characteristicResult.Characteristic;

            // 每次从客户端请求该值时，都会调用此事件
            _readCharacteristic.ReadRequested += ReadCharacteristic_ReadRequested;

            #endregion

            #region Create Characteristic for RGB read/write
            characteristicResult = service.CreateCharacteristic(readWriteCharUuid,
                new GattLocalCharacteristicParameters()
                {
                    CharacteristicProperties = GattCharacteristicProperties.Read | GattCharacteristicProperties.Write,
                    UserDescription = "My Read/Write Characteristic"
                });

            if (characteristicResult.Error != BluetoothError.Success)
            {
                // An error occurred.
                return;
            }

            // 查阅我们的read特性
            _readWriteCharacteristic = characteristicResult.Characteristic;

            //每次从客户端请求该值时，都会调用此事件
            _readWriteCharacteristic.WriteRequested += _readWriteCharacteristic_WriteRequested;
            _readWriteCharacteristic.ReadRequested += _readWriteCharacteristic_ReadRequested;

            #endregion

            #region Start Advertising

            // 一旦所有的特征已经创建，你需要广告的服务，所以
            // 其他设备可以看到它。这里我们也说设备也可以连接
            // 设备可以看到它。
            serviceProvider.StartAdvertising(new GattServiceProviderAdvertisingParameters()
            {
                IsConnectable = true,
                IsDiscoverable = true
            });

            #endregion 

            Thread.Sleep(Timeout.Infinite);
        }

        /// <summary>
        /// 读取特性的事件处理程序。
        /// </summary>
        /// <param name="sender">GattLocalCharacteristic object</param>
        /// <param name="ReadRequestEventArgs"></param>
        private static void ReadCharacteristic_ReadRequested(GattLocalCharacteristic sender, GattReadRequestedEventArgs ReadRequestEventArgs)
        {
            GattReadRequest request = ReadRequestEventArgs.GetRequest();

            // Get Buffer with hour/minute/second
            //request.RespondWithValue(GetTimeBuffer());
        }

        /// <summary>
        /// 读/写特性的读事件处理程序。
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="ReadRequestEventArgs"></param>
        private static void _readWriteCharacteristic_ReadRequested(GattLocalCharacteristic sender, GattReadRequestedEventArgs ReadRequestEventArgs)
        {
            GattReadRequest request = ReadRequestEventArgs.GetRequest();

            DataWriter dw = new DataWriter();
            dw.WriteByte((Byte)_redValue);
            dw.WriteByte((Byte)_greenValue);
            dw.WriteByte((Byte)_blueValue);

            request.RespondWithValue(dw.DetachBuffer());

            Debug.WriteLine($"RGB read");
        }

        /// <summary>
        /// 读写特性的写处理程序。
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="WriteRequestEventArgs"></param>
        private static void _readWriteCharacteristic_WriteRequested(GattLocalCharacteristic sender, GattWriteRequestedEventArgs WriteRequestEventArgs)
        {
            GattWriteRequest request = WriteRequestEventArgs.GetRequest();
            var size = request.Value.Length;
            // 从缓冲区解包数据
            DataReader rdr = DataReader.FromBuffer(request.Value);
            var buffer = new byte[request.Value.Length];
            rdr.ReadBytes(buffer);

            // 如果Write需要响应，则响应
            if (request.Option == GattWriteOption.WriteWithResponse)
            {
                request.Respond();
            }

            // 定义设置密码格式 n:wifi名称;p:dd666666
            var value = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, buffer.Length);
            SetWifi(value);
        }

        /// <summary>
        /// 设置Wifi持久化
        /// </summary>
        /// <param name="value"></param>
        public static void SetWifi(string value)
        {
            var wifiValue = value.Split(';');
            if (wifiValue.Length > 1)
            {
                // 如果不是wifi配置则跳过
                if (wifiValue[0].StartsWith("n:"))
                {
                    var name = wifiValue[0].Substring(2);
                    var password = wifiValue[1].Substring(2);
                    if (password.Length > 0)
                    {
                        ConfigHelper.SetWifi(value);

                        try
                        {
                            CancellationTokenSource cs = new(60000);
                            var success = WifiNetworkHelper.ConnectDhcp(name, password, requiresDateTime: true, token: cs.Token);

                            Debug.WriteLine("链接WIFI成功");
                        }
                        catch (Exception)
                        {
                            Debug.WriteLine("尝试链接WiFi失败");
                        }
                    }
                }


            }

        }


        public struct WifiModule
        {
            public string Name { get; set; }

            public string Password { get; set; }
        }
    }

    public class ConfigHelper
    {
        private const string WifiName = "I:\\Wifi.ini";

        public static void SetWifi(string value)
        {
            var buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(value);
            var file = File.Exists(WifiName) ? new FileStream(WifiName, FileMode.Open, FileAccess.Write) : File.Create(WifiName);
            file.Write(buffer, 0, buffer.Length);
            file.Close();
        }

        public static WifiModule GetWifi()
        {
            if (File.Exists(WifiName))
            {
                var file = new FileStream(WifiName, FileMode.Open, FileAccess.Read);
                if (file.Length > 0)
                {

                    var bytes = new byte[file.Length];
                    file.Read(bytes, 0, bytes.Length);
                    file.Close();
                    var value = Encoding.UTF8.GetString(bytes, 0, bytes.Length);

                    var wifiValue = value.Split(';');
                    if (wifiValue.Length > 1)
                    {
                        var name = wifiValue[0].Substring(2);
                        var password = wifiValue[1].Substring(2);
                        return new WifiModule
                        {
                            Name = name,
                            Password = password,
                        };
                    }
                }
                file.Close();
            }

            return new WifiModule { Name = null, Password = null };
        }
    }
}

上面是所有的代码，下面将一步一步的讲解

当我们接收到信息的时候会触发_readWriteCharacteristic_WriteRequested的事件_readWriteCharacteristic_WriteRequested的代码如下，第一步先读取数据，然后接收读，在得到数据转换字符串，通过调用SetWifi方法去解析设置WIFI

            GattWriteRequest request = WriteRequestEventArgs.GetRequest();
            var size = request.Value.Length;
            // 从缓冲区解包数据
            DataReader rdr = DataReader.FromBuffer(request.Value);
            var buffer = new byte[request.Value.Length];
            rdr.ReadBytes(buffer);

            // 如果Write需要响应，则响应
            if (request.Option == GattWriteOption.WriteWithResponse)
            {
                request.Respond();
            }

            // 定义设置密码格式 n:wifi名称;p:dd666666
            var value = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, buffer.Length);
            SetWifi(value);

SetWifi，这里是用于解析数据格式并且处理持久化和链接WIFI，wifi的格式也是规范好的n:wifi名称;p:WiFi密码，不使用json格式从而减少包的依赖。

        /// <summary>
        /// 设置Wifi持久化
        /// </summary>
        /// <param name="value"></param>
        public static void SetWifi(string value)
        {
            var wifiValue = value.Split(';');
            if (wifiValue.Length > 1)
            {
                // 如果不是wifi配置则跳过
                if (wifiValue[0].StartsWith("n:"))
                {
                    var name = wifiValue[0].Substring(2);
                    var password = wifiValue[1].Substring(2);
                    if (password.Length > 0)
                    {
                        ConfigHelper.SetWifi(value);

                        try
                        {
                            CancellationTokenSource cs = new(60000);
                            var success = WifiNetworkHelper.ConnectDhcp(name, password, requiresDateTime: true, token: cs.Token);

                            Debug.WriteLine("链接WIFI成功");
                        }
                        catch (Exception)
                        {
                            Debug.WriteLine("尝试链接WiFi失败");
                        }
                    }
                }


            }

        }

ConfigHelper则是操作文件将wifi的配置持久化，nanoframework的文件系统默认是I，文件路径则是I:\\Wifi.ini这样就可以将数据持久化了。

    public class ConfigHelper
    {
        private const string WifiName = "I:\\Wifi.ini";

        public static void SetWifi(string value)
        {
            var buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(value);
            var file = File.Exists(WifiName) ? new FileStream(WifiName, FileMode.Open, FileAccess.Write) : File.Create(WifiName);
            file.Write(buffer, 0, buffer.Length);
            file.Close();
        }

        public static WifiModule GetWifi()
        {
            if (File.Exists(WifiName))
            {
                var file = new FileStream(WifiName, FileMode.Open, FileAccess.Read);
                if (file.Length > 0)
                {

                    var bytes = new byte[file.Length];
                    file.Read(bytes, 0, bytes.Length);
                    file.Close();
                    var value = Encoding.UTF8.GetString(bytes, 0, bytes.Length);

                    var wifiValue = value.Split(';');
                    if (wifiValue.Length > 1)
                    {
                        var name = wifiValue[0].Substring(2);
                        var password = wifiValue[1].Substring(2);
                        return new WifiModule
                        {
                            Name = name,
                            Password = password,
                        };
                    }
                }
                file.Close();
            }

            return new WifiModule { Name = null, Password = null };
        }
    }

下面是程序运行的效果

效果

这样就可以动态配置WIFI了，也可以用蓝牙做设备的初始化。

介绍Nanoframework

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它包括了.NET通用语言运行时（CLR）的精简版本，并配备了.NET基类库的子集，以及包含在.NET IoT中的最常用API，允许从.NET IoT应用程序中重用代码、数以千计的代码示例和开源项目。使用Microsoft Visual Studio，开发人员可以直接在真实硬件上部署和调试代码。

.NET nanoFramework平台在.NET Micro Framework的基础上进行了扩展，并使用了其中的一些构建模块。许多原始组件被完全重写，其他组件得到改进，还有一些组件被简单地重用。进行了大量的代码清理和改进，使.NET nanoFramework适应未来发展！

技术交流

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