ESP32使用ESP-NOW协议实现一对多通信和MAC地址存储

介绍

ESP32 是一款功能强大的 Wi-Fi 和蓝牙双模模块，可用于使用 ESP-NOW 协议实现低功耗、高效率的一对多通信。本文将介绍如何使用ESP-NOW协议进行一对多通信，并在接收端存储发送方的MAC地址。

本文主要实现在使用ESP-NOW协议进行一对多通信以及接收端存储发送方的MAC地址，当esp32上电后检测有无存储MAC地址，有则将MAC添加到对等点peer，当接收到now信息时将发送端的MAC存储到flash中方便下次直接发送信息。

看本次代码直接划到最后即可！

ESP-NOW 协议概述

ESP-NOW 协议是乐鑫开发的一种快速高效的无线通信协议，专门用于 ESP8266 和 ESP32 模块之间的点对点或点对多点通信。它支持单播和组播两种传输模式，能够在网状网络中支持多达 20 个节点。与 Wi-Fi 和蓝牙等其他无线通信协议相比，ESP-NOW 特点如下：

1. 低延迟：ESP-NOW协议不需要进行TCP/IP协议栈处理，因此具有很低的延迟，适合实时性要求较高的应用场景。
2. 高吞吐量：ESP-NOW协议使用帧广播方式发送数据，传输效率高，可以同时向多个节点发送相同的信息。
3. 低功耗：ESP-NOW协议在数据传输过程中使用的功耗非常低，适合电池供电场景。
4. 简单易用：ESP-NOW协议配置简单，只需定义通道、加密密钥和数据结构等基本参数即可实现无线通信。
5. 支持多播：ESP-NOW协议支持一对多或一对所有节点的通信方式，提高了网络的灵活性。
6. 可扩展性：ESP-NOW协议支持多种数据类型的传输，可以通过自定义数据结构来实现更复杂的通信功能。

在 ESP32 上配置 ESP-NOW

本次开发IDE：arduino2.0.4
要在 ESP32 上配置 ESP-NOW，通过以下几步：

1. 安装ESP32开发环境：在Arduino
   IDE中，依次选择“文件”->“首选项”，在“附加开发板管理器网址”中添加以下链接，并单击“确定”按钮：
   https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
2. 然后打开“工具”->“开发板”->“开发板管理器”，搜索“esp32”，安装ESP32开发板支持。
3. 引入ESP-NOW库：在Arduino IDE中，添加esp-now协议头文件。
4. 编写代码（只是简单使用now，不是本次重点）：

#include <esp_now.h>
#include <WiFi.h>// REPLACE WITH YOUR RECEIVER MAC Address
uint8_t broadcastAddress[] = {0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF};// Structure example to send data
// Must match the receiver structure
typedef struct struct_message {char a[32];int b;float c;bool d;
} struct_message;// Create a struct_message called myData
struct_message myData;esp_now_peer_info_t peerInfo;// callback when data is sent
void OnDataSent(const uint8_t *mac_addr, esp_now_send_status_t status) {Serial.print("\r\nLast Packet Send Status:\t");Serial.println(status == ESP_NOW_SEND_SUCCESS ? "Delivery Success" : "Delivery Fail");
}void setup() {// Init Serial MonitorSerial.begin(115200);// Set device as a Wi-Fi StationWiFi.mode(WIFI_STA);// Init ESP-NOWif (esp_now_init() != ESP_OK) {Serial.println("Error initializing ESP-NOW");return;}// Once ESPNow is successfully Init, we will register for Send CB to// get the status of Trasnmitted packetesp_now_register_send_cb(OnDataSent);// Register peermemcpy(peerInfo.peer_addr, broadcastAddress, 6);peerInfo.channel = 0;  peerInfo.encrypt = false;// Add peer        if (esp_now_add_peer(&peerInfo) != ESP_OK){Serial.println("Failed to add peer");return;}
}void loop() {// Set values to sendstrcpy(myData.a, "THIS IS A CHAR");myData.b = random(1,20);myData.c = 1.2;myData.d = false;// Send message via ESP-NOWesp_err_t result = esp_now_send(broadcastAddress, (uint8_t *) &myData, sizeof(myData));if (result == ESP_OK) {Serial.println("Sent with success");}else {Serial.println("Error sending the data");}delay(2000);
}

不知道如何获取MAC地址？

#include "WiFi.h"void setup(){Serial.begin(115200);WiFi.mode(WIFI_MODE_STA);Serial.println(WiFi.macAddress());
}void loop(){}

5. 上传代码：将代码上传到ESP32板子上。打开串口监视器，可以看到ESP32发送的数据。

使用 ESP-NOW 进行一对多通信

要使用 ESP-NOW 协议实现一对多通信，首先需要配置发送端和接收端。在发送端只需要读取有无存储到flash的MAC信息，如果有就添加到peer中，如果没有就等待接收到now信息然后添加到flash以及peer中。通过now信息发送将已添加到now里的对等点(peer)发送now信息。

esp_err_t result = esp_now_send(0, (uint8_t *)&test, sizeof(test_struct));

• uint8_t* dest_mac: 目标设备的MAC地址。如果传递NULL，则消息将广播到所有已配对的设备。
• uint8_t* data: 指向要发送的数据缓冲区的指针。
• size_t len: 要发送的数据字节数。
  此外，esp_now_send()函数返回一个esp_err_t类型的错误代码，以指示发送操作是否成功。如果返回值为ESP_OK，则表明发送操作成功；否则，将返回对应的错误代码。
  一般情况下使用arduino IDE开启esp-now模式一次只能同时发送3到4个消息，然后就会报错ESP_ERR_ESPNOW_INTERNAL提示发送失败
  
  这是因为arduino上配置WiFi的原因，你需要做的就是强制 Arduino 使用默认的 sdkconfig WiFi 设置。

WiFi.useStaticBuffers(true);

在 ESP32 上存储发件人的 MAC 地址

在一对多通信场景中，跟踪发件人的 MAC 地址通常很有用。可以通过在接收方创建一个列表来存储所有发送方的 MAC 地址。每当收到新消息时，都可以从消息中提取发件人的 MAC 地址并将其添加到列表中。这样，就可以跟踪所有发件人及其相应的 MAC 地址。

在这里将MAC地址存储进入flash中，使用库是ArduinoNvs.h，该库可以使存储信息到flash中简单化！
库地址如下

https://github.com/rpolitex/ArduinoNvs

打开不了？
来资源里下载（点击这里）：https://download.csdn.net/download/hongyun1221/87712695

代码

附上代码

#include <WiFi.h>
#include <esp_now.h>
#include "ArduinoNvs.h"#define MAX_MAC_ADDRESSES 10  //最大20个esp_now_peer_info_t peerInfo;typedef struct test_struct {int x;int y;
} test_struct;
test_struct test;void printMacAddress(const uint8_t *macBytes) {for (int i = 0; i < 6; i++) {Serial.print(macBytes[i], HEX);if (i < 5) {Serial.print(":");}}Serial.println();
}// Helper function to convert a MAC address array to a string
String macToString(const uint8_t *mac) {String address = "";for (int i = 0; i < 6; ++i) {address += String(mac[i], HEX);if (i < 5) {address += ":";}}return address;
}bool addPeer(const String &macAddress) {uint8_t macBytes[6];peerInfo.channel = 0;peerInfo.encrypt = false;if (sscanf(macAddress.c_str(), "%02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X", &macBytes[0], &macBytes[1], &macBytes[2], &macBytes[3], &macBytes[4], &macBytes[5]) != 6) {Serial.println("Failed to parse MAC address");return false;}memcpy(peerInfo.peer_addr, macBytes, 6);if (esp_now_add_peer(&peerInfo) != ESP_OK) {Serial.println("Failed to add peer");return false;}return true;
}// callback when data is sent
void OnDataSent(const uint8_t *mac_addr, esp_now_send_status_t status) {char macStr[18];Serial.print("Packet to: ");// Copies the sender mac address to a stringsnprintf(macStr, sizeof(macStr), "%02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x",mac_addr[0], mac_addr[1], mac_addr[2], mac_addr[3], mac_addr[4], mac_addr[5]);Serial.print(macStr);Serial.print(" send status:\t");Serial.println(status == ESP_NOW_SEND_SUCCESS ? "Delivery Success" : "Delivery Fail");
}void OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len) {Serial.print("received MAC: ");Serial.print(macToString(mac));Serial.print("Bytes received: ");Serial.println(len);// Check if MAC already exists in NVSString macAddress = macToString(mac);int count = NVS.getInt("count", 0);bool macExists = false;for (int i = 0; i < count; i++) {String storedMac = NVS.getString("mac" + String(i));if (storedMac.equals(macAddress)) {macExists = true;Serial.println("macExists");break;}}if (!macExists) {if (count >= MAX_MAC_ADDRESSES) {for (int i = 0; i < count; i++) {String nextMac = NVS.getString("mac" + String(i + 1));NVS.setString("mac" + String(i), nextMac);}// Store the MAC address in NVS and add it to ESP-NOW peer node listNVS.setString("mac" + String(count-1), macToString(mac));NVS.setInt("count", count);Serial.println("打印已存储的mac");for (int i = 0; i < count; i++) {String macAddress = NVS.getString("mac" + String(i));Serial.print(i);Serial.print(". ");Serial.println(macAddress);}ESP.restart();} else {// Store the MAC address in NVS and add it to ESP-NOW peer node listNVS.setString("mac" + String(count), macToString(mac));NVS.setInt("count", count + 1);memcpy(peerInfo.peer_addr, mac, 6);peerInfo.channel = 1;peerInfo.encrypt = false;if (esp_now_add_peer(&peerInfo) != ESP_OK) {Serial.println("Failed to add peer");ESP.restart();}}}
}void setup() {Serial.begin(115200);// Initialize WiFi and ESP-NOWWiFi.useStaticBuffers(true);  //非常重要！强制 Arduino 使用默认的 sdkconfig！WiFi.mode(WIFI_STA);// 初始化 ESP-NOWif (esp_now_init() == ESP_OK) {Serial.println("ESPNow Init Success");} else {Serial.println("ESPNow Init Failed");ESP.restart();}// Initialize NVSNVS.begin("my-app");// Print the stored MAC addressesint count = NVS.getInt("count", 0);Serial.printf("Stored %d MAC addresses:\n", count);for (int i = 0; i < count; i++) {String macAddress = NVS.getString("mac" + String(i));Serial.print(i);Serial.print(". ");Serial.println(macAddress);if (addPeer(macAddress)) {// 成功添加对等节点 -- 处理} else {// 添加对等节点失败 -- 处理}}esp_now_register_send_cb(OnDataSent);esp_now_register_recv_cb(OnDataRecv);//信息初始化test.x = 5123;test.y = 12345;
}void loop() {delay(5000);int count = NVS.getInt("count", 0);//向已存在的同等体发送信息if (0 == count) {Serial.println("No peer");} else {esp_err_t result = esp_now_send(0, (uint8_t *)&test, sizeof(test_struct));if (result == ESP_OK) {Serial.println("Sent with success");} else {Serial.println("Error sending the data");}Serial.print("Peer count: ");Serial.println(count);}
}

输出展示：

以下是函数的讲解：

• printMacAddress(const uint8_t *macBytes)：打印 MAC 地址数组。

• macToString(const uint8_t *mac)：将 MAC 地址数组转换为字符串类型。

• addPeer(const String &macAddress)：将设备添加到 ESP NOW 对等节点列表中。

• OnDataSent(const uint8_t *mac_addr, esp_now_send_status_t status)：发送数据回调函数。如果数据发送成功，将打印“Delivery Success”；否则将打印“Delivery Fail”。

• OnDataRecv(const uint8_t *mac, const uint8_t *incomingData, int len)：接收数据回调函数。将检查是否已经存在该设备的 MAC 地址，并根据需要将其添加到 ESP NOW 对等节点列表中。

• setup()：初始化 Wi-Fi、ESP NOW 和 NVS。该函数还会打印存储的 MAC 地址，并注册了发送和接收数据的回调函数。

• loop()：每隔五秒钟向已配对的设备发送测试结构体 test 中的数据。该函数还会显示当前已存储的对等节点数量。

#define MAX_MAC_ADDRESSES 10  // 最大允许存储的 MAC 地址数量esp_now_peer_info_t peerInfo; // 定义 ESP-NOW 的对等节点信息结构体

部分函数讲解
定义两个辅助函数，一个将MAC地址数组打印为十六进制字符串，另一个将MAC地址数组转换为字符串类型。

void printMacAddress(const uint8_t *macBytes) {for (int i = 0; i < 6; i++) {Serial.print(macBytes[i], HEX);if (i < 5) {Serial.print(":");}}Serial.println();
}// Helper function to convert a MAC address array to a string
String macToString(const uint8_t *mac) {String address = "";for (int i = 0; i < 6; ++i) {address += String(mac[i], HEX);if (i < 5) {address += ":";}}return address;
}

定义将MAC地址添加到ESP-NOW对等体结构体变量中的函数。

bool addPeer(const String &macAddress) {uint8_t macBytes[6];peerInfo.channel = 0;peerInfo.encrypt = false;if (sscanf(macAddress.c_str(), "%02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X", &macBytes[0], &macBytes[1], &macBytes[2], &macBytes[3], &macBytes[4], &macBytes[5]) != 6) {Serial.println("Failed to parse MAC address");return false;}memcpy(peerInfo.peer_addr, macBytes, 6);if (esp_now_add_peer(&peerInfo) != ESP_OK) {Serial.println("Failed to add peer");return false;}return true;
}

结论

总之，ESP-NOW 协议是一种强大的无线通信协议，可用于使用 ESP32 模组实现一对多通信。通过将发射器和接收器配置为使用 ESP-NOW 协议，您可以实现与多个节点的低延迟、高吞吐量和低功耗通信。此外，通过存储发送方的 MAC 地址，您可以跟踪网络中的所有节点。通过限制存储的 MAC 地址数量，可以防止内存溢出问题并确保 ESP32 模组的高效运行。