怎样去使用ESP8266 WIFI串口通信模块呢

为什么ESP8266 WIFI串口通信模块使用最广泛呢？
怎样去使用ESP8266 WIFI串口通信模块呢？

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赵护林

2021-12-8 09:09:36

ESP8266 WIFI串口通信模块应该是使用最广泛的一种WIFI模块之一了。为什么呢？
因为ESP8266模块是一款高性能的WIFI串口模块，可以不用知道太多WIFI相关知识就可以很好的上手。说白了，只是个WIFI转串口的设备，你只要知道串口怎么编程使用，就可以了，实现了所谓的透明传输。
但是就是这么一个很常见的模块，网上很多的博客写的都是错的，或者都是很不详细的。

WIFI模块的调试

准备工作

USB转TTL模块与ESP8266 WIFI模块的接线：
现在市面上使用比较的ESP8266有两个版本，分别是官方的ESP8266（两排8引脚）、ATK-ESP8266（一排6引脚）。其实并没有太大的区别，只是将其中的一些引脚进行额外布局而已。
如果是官方的ESP8266模块，接线方式如下：

如果是ATK-ESP8266（正点原子）模块，接线方式如下：

这六个引脚只需要4个就行了：RXD、TXD、GND、VCC，分别和USB转TTL模块的TXD、RXD、GND、VCC相连接就行了。
需要注意两点：
1、ESP8266的RXD（数据的接收端）需要连接USB转TTL模块的TXD，TXD（数据的发送端）需要连接USB转TTL模块的RXD，这是基本的；
2、关于VCC的选取，在USB转TTL模块上有3.3V和5V两个引脚可以作为VCC，但是一般选取5V作为VCC。如果选取3.3V，可能会因为供电不足而引起不断的重启，从而不停的复位。
AT指令

在使用USB转TTL模块与电脑连接之后，就可以使用串口调试助手进行WIFI模块的调试了。首先有一点，AT指令不区分大小写，均以回车、换行结尾。下面介绍常用的AT指令：
常用AT指令

指令名	响应	含义
AT	OK	测试指令
AT+CWMODE=	OK	设置应用模式（需重启生效）
AT+CWMODE?	+CWMODE:	获得当前应用模式
AT+CWLAP	+CWLAP:,,	返回目前的AP列表
AT+CWJAP=,	OK	加入某一AP
AT+CWJAP?	+CWJAP:	返回当前加入的AP
AT+CWQAP	OK	退出当前加入的AP
AT+CIPSTART=,,	OK	建立TCP/UDP连接
AT+CIPMUX=	OK	是否启用多连接
AT+CIPSEND=	OK	发送数据
AT+CIPMODE=	OK	是否进入透传模式

需要补充几点：
1、ESP8266的应用模式：ESP266支撑单AP模式、单STA模式和混合模式。简单的来说就是：

AP：可以将ESP8266作为热点，可以让其他的设备连接上它；
STA：可以连接上当前环境下的WIFI热点。

2、什么是透传模式？
透传就是指不需要关心wifi协议是如何实现的。所需要做的就是A通过串口发数据，B通过串口收数据，整个过程中A串口和B串口就像是用导线直接连接起来了一样。则对于开发人员来看，就是完全透明的。
更简单地理解就是：
如果不开启透传模式，我们怎么发送数据呢？在每次发送数据前都必须先发送指令AT+CIPSEND=，例如：

AT+CIPSEND=4

OK
> //在 > 后面输入要上传的数据

但是一旦开启了透传模式，我们就不需要在每次发送数据前都发送指令AT+CIPSEND=了，只需要发送一次AT+CIPSEND，之后发送的所有内容全部当成是数据了！
但是这也存在一个问题，要是我后来又想发送命令了，但是却也当成是数据发送过去了。这可怎么办？
这就要退出透传模式了。怎么退出，发送数据"+++"就可以了。注意：此时“+++”后面，不接“发送新行”！

WIFI模块的使用

ESP8266的一般使用顺序

这里的“一般”指的是：ESP8266连接当前环境的热点，与服务器建立TCP连接，传输数据。

AT+CWMODE=1：设置工作模式（STA模式）
AT+RST：模块重启（生效工作模式）
AT+CWJA,"11111111"：连接当前环境的WIFI热点（热点名，密码）
AT+CIPMUX=0：设置单路连接模式
AT+CIPSTAR,"xxx.xxx.xxx.xxx",xxxx：建立TCP连接
AT+CIPMODE=1：开启透传模式
AT+CIPSEND：透传模式下，传输数据
+++：退出透传模式

ESP8266的封装代码

关于与单片机的引脚连接：ESP8266与USART3（引脚PB10、PB11）连接。
首先是USART的配置：

#include "delay.h"
#include "usart3.h"
#include "stdarg.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "timer.h"

//串口接收缓存区
u8 USART3_RX_BUF[USART3_MAX_RECV_LEN]; //接收缓冲,最大USART3_MAX_RECV_LEN个字节.
u8  USART3_TX_BUF[USART3_MAX_SEND_LEN]; //发送缓冲,最大USART3_MAX_SEND_LEN字节

//通过判断接收连续2个字符之间的时间差不大于10ms来决定是不是一次连续的数据.
//如果2个字符接收间隔超过10ms,则认为不是1次连续数据.也就是超过10ms没有接收到
//任何数据,则表示此次接收完毕.
//接收到的数据状态
//[15]:0,没有接收到数据;1,接收到了一批数据.
//[14:0]:接收到的数据长度
vu16 USART3_RX_STA=0;

void USART3_IRQHandler(void)
{
u8 res;
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)//接收到数据
{
res =USART_ReceiveData(USART3);
if((USART3_RX_STA&(1<<15))==0)//接收完的一批数据,还没有被处理,则不再接收其他数据
{
if(USART3_RX_STA {
TIM_SetCounter(TIM7,0);//计数器清空       //计数器清空
if(USART3_RX_STA==0) //使能定时器7的中断
{
TIM_Cmd(TIM7,ENABLE);//使能定时器7
}
USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA++]=res; //记录接收到的值
}else
{
USART3_RX_STA|=1<<15; //强制标记接收完成
}
}
}
}

//初始化IO 串口3
//pclk1:PCLK1时钟频率(Mhz)
//bound:波特率
void usart3_init(u32 bound)
{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); // GPIOB时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE); //串口3时钟使能

USART_DeInit(USART3);  //复位串口3
   //USART3_TX PB10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10; //PB10
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化PB10

//USART3_RX    PB11
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);  //初始化PB11

USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;//波特率一般设置为9600;
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;//字长为8位数据格式
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;//一个停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;//无奇偶校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//无硬件数据流控制
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //收发模式

USART_Init(USART3, &USART_InitStructure); //初始化串口 3


USART_Cmd(USART3, ENABLE);                   //使能串口

//使能接收中断
  USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);//开启中断

//设置中断优先级
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=2 ;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器

TIM7_Int_Init(1000-1,7200-1); //10ms中断
USART3_RX_STA=0; //清零
TIM_Cmd(TIM7,DISABLE); //关闭定时器7

}

//串口3,printf 函数
//确保一次发送数据不超过USART3_MAX_SEND_LEN字节
void u3_printf(char* fmt,...)
{
u16 i,j;
va_list ap;
va_start(ap,fmt);
vsprintf((char*)USART3_TX_BUF,fmt,ap);
va_end(ap);
i=strlen((const char*)USART3_TX_BUF); //此次发送数据的长度
for(j=0;j {
   while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)==RESET); //循环发送,直到发送完毕
USART_SendData(USART3,USART3_TX_BUF[j]);
}
}
由于在USART3中是通过判断接收连续2个字符之间的时间差不大于10ms来决定是不是一次连续的数据，而10ms怎么定呢？通过定时器来的，所以我们需要开启定时器：

#include "timer.h"

extern vu16 USART3_RX_STA;

//定时器7中断服务程序
void TIM7_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM7, TIM_IT_Update) != RESET)//是更新中断
{
USART3_RX_STA|=1<<15; //标记接收完成
TIM_ClearITPendingBit(TIM7, TIM_IT_Update  );  //清除TIM7更新中断标志
TIM_Cmd(TIM7, DISABLE);  //关闭TIM7
}
}

//通用定时器7中断初始化，这里时钟选择为APB1的2倍
//arr：自动重装值 psc：时钟预分频数
//定时器溢出时间计算方法:Tout=((arr+1)*(psc+1))/Ft us.
//Ft=定时器工作频率,单位:Mhz
//通用定时器中断初始化
void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM7, ENABLE);//TIM7时钟使能

//定时器TIM7初始化
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;  //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM7, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位

TIM_ITConfig(TIM7,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM7中断,允许更新中断

TIM_Cmd(TIM7,ENABLE);//开启定时器7

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM7_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ;//抢占优先级0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //子优先级2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; //IRQ通道使能
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //根据指定的参数初始化VIC寄存器

}
这两个都完成了之后，就可以向ESP8266传输数据了：

#include "esp8266.h"
#include "string.h"
#include "usart.h"
#include "usart3.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "sys.h"
#include "delay.h"

//ESP8266模块和PC进入透传模式
void esp8266_start_trans(void)
{
//设置工作模式 1：station模式 2：AP模式  3：兼容 AP+station模式
esp8266_send_cmd("AT+CWMODE=1","OK",50);

//让Wifi模块重启的命令
esp8266_send_cmd("AT+RST","ready",20);

delay_ms(1000);       //延时3S等待重启成功
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);

//让模块连接上自己的路由
while(esp8266_send_cmd("AT+CWJAP="111","11111111"","WIFI GOT IP",600));

//=0：单路连接模式    =1：多路连接模式
esp8266_send_cmd("AT+CIPMUX=0","OK",20);

//建立TCP连接  这四项分别代表了要连接的ID号0~4 连接类型  远程服务器IP地址远程服务器端口号
while(esp8266_send_cmd("AT+CIPSTART="TCP","xxx.xxx.xxx.xxx",xxxx","CONNECT",200));

//是否开启透传模式  0：表示关闭 1：表示开启透传
esp8266_send_cmd("AT+CIPMODE=1","OK",200);

//透传模式下开始发送数据的指令这个指令之后就可以直接发数据了
esp8266_send_cmd("AT+CIPSEND","OK",50);
}

//ESP8266退出透传模式返回值:0,退出成功;1,退出失败
//配置wifi模块，通过想wifi模块连续发送3个+（每个+号之间超过10ms,这样认为是连续三次发送+）
u8 esp8266_quit_trans(void)
{
u8 result=1;
u3_printf("+++");
delay_ms(1000); //等待500ms太少要1000ms才可以退出
result=esp8266_send_cmd("AT","OK",20);//退出透传判断.
if(result)
printf("quit_trans failed!");
else
printf("quit_trans success!");
return result;
}

//向ESP8266发送命令
//cmd:发送的命令字符串;ack:期待的应答结果,如果为空,则表示不需要等待应答;waittime:等待时间(单位:10ms)
//返回值:0,发送成功(得到了期待的应答结果);1,发送失败
u8 esp8266_send_cmd(u8 *cmd,u8 *ack,u16 waittime)
{
u8 res=0;
USART3_RX_STA=0;
u3_printf("%srn",cmd); //发送命令
if(ack&&waittime) //需要等待应答
{
while(--waittime) //等待倒计时
{
delay_ms(10);
if(USART3_RX_STA&0X8000)//接收到期待的应答结果
{
if(esp8266_check_cmd(ack))
{
printf("ack:%srn",(u8*)ack);
break;//得到有效数据
}
USART3_RX_STA=0;
}
}
if(waittime==0)res=1;
}
return res;
}

//ESP8266发送命令后,检测接收到的应答
//str:期待的应答结果
//返回值:0,没有得到期待的应答结果;其他,期待应答结果的位置(str的位置)
u8* esp8266_check_cmd(u8 *str)
{
char *strx=0;
if(USART3_RX_STA&0X8000) //接收到一次数据了
{
USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA&0X7FFF]=0;//添加结束符
strx=strstr((const char*)USART3_RX_BUF,(const char*)str);
}
return (u8*)strx;
}

//向ESP8266发送数据
//cmd:发送的命令字符串;waittime:等待时间(单位:10ms)
//返回值:发送数据后，服务器的返回验证码
u8* esp8266_send_data(u8 *cmd,u16 waittime)
{
char temp[5];
char *ack=temp;
USART3_RX_STA=0;
u3_printf("%s",cmd); //发送命令
if(waittime) //需要等待应答
{
while(--waittime) //等待倒计时
{
delay_ms(10);
if(USART3_RX_STA&0X8000)//接收到期待的应答结果
{
USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA&0X7FFF]=0;//添加结束符
ack=(char*)USART3_RX_BUF;
printf("ack:%srn",(u8*)ack);
USART3_RX_STA=0;
break;//得到有效数据
}
}
}
return (u8*)ack;
}
最后是主程序：

#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "usart.h"
#include "usart3.h"
#include "esp8266.h"
#include "string.h"
#include "timer.h"

/*
项目的主要内容：STM32配合ESP8266模块与服务器数据交互
ESP8266的连接：USART3（PB10、PB11）
如何判断数据接收完全？
1、出现了换行符；
2、如果超过10ms了都没有下一条数据（TIM7来进行10ms的定时）。
*/

int main(void)
{
delay_init();              //延时函数初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
uart_init(115200);      //串口初始化为115200
usart3_init(115200);      //串口初始化为115200

esp8266_start_trans(); //esp8266进行初始化

esp8266_send_data("12",50);

esp8266_quit_trans();

while(1)
{

}
}

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