代码收藏家 ESP8266与手机App通信（STM32）
认识模块
ESP8266是一种低成本的Wi-Fi模块，可用于连接物联网设备，控制器和传感器等。它具有小巧、高度集成和低功耗的特点，因此在物联网应用中被广泛使用。ESP8266模块由Espressif Systems开发，具有单芯片的封装和多种功能，包括Wi-Fi网络连接、GPIO控制、PWM控制和模拟输入/输出等。ESP8266模块支持多种编程语言和开发工具，包括C语言、Lua脚本和Arduino开发环境。ESP8266模块的一个优点是它的成本相对较低，因此可以用于低成本的物联网项目。另外，由于它具有小巧的封装和低功耗的特性，因此它可以在嵌入式系统和移动设备中使用。
总之，ESP8266模块是一种功能强大、低成本、小巧、低功耗的Wi-Fi模块，非常适合用于物联网和其他嵌入式应用中。
模块与单片机的连接
我在本次开发中选择的是模块型号为ESP8266-01S，与ESP8266一样，他们都有8个引脚，我们只用得到其中的4个引脚，分别是：
-
VCC：电源引脚，接收3.3V的直流电源。（也可以接5V）
-
VCC：电源引脚，接收3.3V的直流电源。
-
TXD：串行传输引脚，用于发送串行数据。
-
RXD：串行接收引脚，用于接收串行数据。
而唯一与ESP8266不同的是，esp8266需要接第5个引脚EN，接在高电平上。
在与STM32连接时，VCC接3.3V或5V，GND接地，TX接在32单片机的RX上，RX接在32单片机的TX上。我使用的32单片机型号为STM32F407ze，通过查找资料可知，其内部的电路图大致如下图所示：
我选择把WiFi模块连接到P6上，以下是我的实物连接图（下面那个是我连接的OLED模块，不用理会）：
接下来就是敲代码让他运行起来了。
代码部分
串口的定义
首先是定义串口，定义串口1是为了将串口3的收到数据发给电脑看。定义串口3用于WiFi模块的使用。
uart1.c
这段代码是用于配置STM32芯片上的UART1串口，并定义了一个函数 send_sring 用于通过UART1发送字符串。
#include "uart.h"
void UART1_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
//初始化GPIOA的时钟
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
//初始化串口1的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
//通过结构体初始化串口引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //配置的引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF; //复用模式
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //推挽模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz; //速度为100MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL; //上下拉电阻：无上下拉电阻
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//选择引脚复用功能
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_USART1);
GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_USART1);
//配置串口相关属性
USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200; //波特率
USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b; //数据位
USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1; //停止位
USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No; //校验位
USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None; //无流控
USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx; //接收发送模式
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
//配置串口的中断（数据接收触发中断）
USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//串口1工作
USART_Cmd(USART1,ENABLE);
}
/* 参数：要发送的字符串,要求字符串末尾以 \0 结尾 */
void send_string(char *arr)
{
while(*arr) //判断字符串是否结束
{
//通过串口1发送数据到PC
USART_SendData(USART1, *arr++);
while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);//等待发送数据完毕
}
}
uart3.c与接受数据
这里面定义了串口3的定义函数，中断函数和数据发送函数。在中断函数获取串口3收到的数据，其中包含单片机发给串口3的，也含括WiFi模块接收到消息并回传给串口3的。32单片机发给串口3的数据不需要我们获取，关键是如何获取WiFi模块收到手机的数据后回传给串口3的数据。
要知道如何获取WiFi模块收到手机的数据后回传给串口3的数据，首先要知道WiFi模块要如何工作。WiFi模块的配置工作在下面，可以先去看看。
在多次调试与测试时我发现，WiFi模块在接收手机发来的数据时，会以“数据来源:数据”的格式将数据发给串口，所以我们只要在串口中断中，获取数据，然后在数据里找到带有“:”的数据，“:”往后几个字节就是手机发来的数据。
在函数中，我定义了 USART3_RX_BUF [USART3_MAX_RECV_LEN] 用于保存所有串口接收到的数据，然后在 USART3_RX_BUF 中查询是否含有 “:”，如果有，就说明是手机发来的数据，我将 “:” 后面的11个字节保存到 get_data[11] 中（这个数组大小可变，因为我设定的是手机发送9个字节给WiFi模块，所以才定义了个大小为 11 的数组变量 get_data）。因为我手机发送的数据是以空格为间隔的三个数值，比如“ 40 50 20”，为了从 u8 类型的数组变量中获取这三个数值，我把 u8 类型的 get_data 转化为字符类型的 str_get_data[11]，利用 strtok 函数把字符串 str_get_data[11] 以空格拆分，再把拆下来的部分转化为整型赋值给阈值参数。
#include "uart3.h"
#include "delay.h"
#include "stdarg.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#include "tim.h"
int i=0;
extern u8 Temperature_yu,Smog_yu,CO_yu;
//串口发送缓存区
__align(8) u8 USART3_TX_BUF[USART3_MAX_SEND_LEN]; //发送缓冲,最大USART3_MAX_SEND_LEN字节
#ifdef USART3_RX_EN //如果使能了接收
//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.
//通过判断接收连续2个字符之间的时间差不大于100ms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100ms,则认为不是1次连续数据.也就是超过100ms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
u16 USART3_RX_STA=0;
void USART3_IRQHandler(void)
{
u8 res;
int j,k,find;
u8 get_data[11];//用于保存手机发送的数据
char str_get_data[11];//用于把手机发送的数据转换为字符类型
char* token;
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<USART3_MAX_RECV_LEN)//还可以接收数据
{
USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA++]=res;
// 判断接收到的数据是否为esp8266发送的数据
if(res == '\n' && USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA - 2] == '\r')
{
// 提取接收缓存区中的数据并进行处理
if(USART3_RX_BUF[0] == '\n' || USART3_RX_BUF[0] == '\r' ){} //舍弃换行符，以免输出空行
else{
if(i<47){ //过滤掉重置wifi模块时传给串口3的返回值
i++;
}
else{
printf("串口3收到%s",USART3_RX_BUF);
/*寻找 USART3_RX_BUF 中的冒号*/
for(j=0;j<20;j++){
find = 0;
if(USART3_RX_BUF[j] == ':')
{
find = 1;//找到后find = 1，退出循环
break;
}
}
if(find==1){
for(k=0;k<10;k++){
get_data[k] = USART3_RX_BUF[k+j];
}
printf("get_data%s\n",get_data);
snprintf(str_get_data, sizeof(str_get_data), "%s", get_data);
// 按空格分割字符串
token = strtok(str_get_data, " ");
if (token != NULL) {
// 第一个数值
token = strtok(NULL, " ");
if (token != NULL) {
Temperature_yu = atoi(token);
// 第二个数值
token = strtok(NULL, " ");
if (token != NULL) {
Smog_yu = atoi(token);
// 第三个数值
token = strtok(NULL, " ");
if (token != NULL){
CO_yu = atoi(token);
} else {
// 如果没有第三个数值，可以给它赋一个默认值
CO_yu = 20;
}
} else {
// 如果没有第二个数值，可以给它赋一个默认值
CO_yu = 20;
}
} else {
// 如果没有任何数值，可以给它们都赋一个默认值
Temperature_yu = 40;
Smog_yu = 20;
CO_yu = 20;
}
} else {
// 如果没有任何数值，可以给它们都赋一个默认值
Temperature_yu = 40;
Smog_yu = 20;
CO_yu = 20;
}
}
}
}
// 清空接收缓存区
USART3_RX_STA = 0;
memset(USART3_RX_BUF, 0, sizeof(USART3_RX_BUF));//用于清空接收缓存区USART3_RX_BUF，将其中的所有元素都设置为0
}
}
else
{
USART3_RX_STA|=1<<15;
}
}
}
}
#endif
void UART3_Config(void)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB,ENABLE);//使能GPIOB时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);//使能USART3时钟
USART_DeInit(USART3);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_10;//GPIOB11和GPIOB10初始化
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF ;//复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);//初始化GPIOB11，和GPIOB10
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_USART3);//GPIOB11复用为USART3
GPIO_PinAFConfig(GPIOB,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART3);//GPIOB10复用为USART3
USART_InitStructure. USART_BaudRate = 115200;//波特率
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_ITConfig(USART3,USART_IT_RXNE,ENABLE);//开启中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0 ;//抢占优先级2
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;//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_Config(1000-1,8400-1); //100ms中断
USART3_RX_STA=0;//清零
TIM_Cmd(TIM7,DISABLE);//关闭定时器7
USART_Cmd (USART3,ENABLE);//使能串口
}
//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<i;j++)//循环发送数据
{
while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)==RESET);//等待上次数据传输完成
USART_SendData(USART3,(uint8_t)USART3_TX_BUF[j]);
}
}
uart3.h
#ifndef _UART3_H
#define _UART3_H
//C文件中需要的其他的头文件
#include "sys.h"
#include <stm32f4xx.h>
#define USART3_MAX_RECV_LEN 500
#define USART3_MAX_SEND_LEN 500
#define USART3_RX_EN 1
extern u8 USART3_RX_BUF[USART3_MAX_RECV_LEN];
extern u8 USART3_TX_BUF[USART3_MAX_SEND_LEN];
extern u16 USART3_RX_STA;
void UART3_Config(void);
void TIM7_Int_Init(u16 arr,u16 psc);
void u3_printf(char* fmt, ...);
#endif
esp8266.c
要使WiFi模块与手机通信，我的做法是让WiFi模块开启热点并作为TCP服务器，手机作为TCP客户端连接服务器，实现数据的传输。
这里的代码使用 atk_8266_start_trans() 函数初始化WiFi模块，让其工作，这段代码主要作用是给WiFi模块发送各种AT指令。如“AT”用来确认模块是否可正常工作，“AT+RST” 用来重置模块，“AT+CWMODE=2” 用来让模块进入AP模式，就是开启热点，“AT+CWSAP=\"ESP8266-ly\",\"123456789\",11,0” 用于配置热点，“AT+CIPMUX=1” 用于开启多路连接模式，最后“AT+CIPSERVER=1” 用于开启TCP服务器，这样就可以通过WiFi使用TCP协议与TCP客户端也就是手机通信了。
#include "esp8266.h"
void atk_8266_start_trans(void)
{
u8 ret = 0;
delay_ms(1000);
delay_ms(1000);
ret = atk_8266_send_cmd("AT","OK", 100);
if(ret == 0 ) printf("AT成功\n");
else printf("AT fail\n");
delay_ms(1000);
ret = atk_8266_send_cmd ("AT+RST" , NULL ,100);
if(ret == 0 ) printf("AT+RST成功\n");
else printf("AT+RST fail\n");
delay_ms(2000);
ret = atk_8266_send_cmd("AT+CWMODE=2","OK",200);//开启热点
if(ret == 0 ) printf("AT+CWMODE=2\n");
else printf("AT+CWMODE fail\n");
delay_ms(1000);
ret = atk_8266_send_cmd("AT+CWSAP=\"ESP8266-ly\",\"123456789\",11,0","OK",100);//设置热点
if(ret == 0 ) printf("AT+CWSAP成功\n");
else printf("AT+CWSAP fail\n");
delay_ms(1000);
ret = atk_8266_send_cmd("AT+CIPMUX=1","OK",20);//=0:单路连接模式=1:多路连接模式
if(ret == 0 ) printf("AT+CIPMUX=1\n");
else printf("AT+CIPMUX=1 fail\n");
delay_ms(1000);
ret = atk_8266_send_cmd("AT+CIPSERVER=1","OK",200);//启动TCP服务器
if(ret == 0 ) printf("AT+CIPSERVER=1\n");
else printf("AT+CIPSERVER fail\n");
delay_ms(1000);
}
u8 atk_8266_check_cmd(char *str)
{
if(USART3_RX_STA&0x8000)//接收到一次数据
{
USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA&0x7fff]=0;//添加结束符
if(strstr((const char*)USART3_RX_BUF,(const char*)str))
return 1;
else
return 0;
}
return 0;
}
//向atk_8266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 atk_8266_send_cmd(char *cmd, char *ack,u16 waittime)
{
u8 res=0;
USART3_RX_STA=0;
u3_printf("%s\r\n",cmd);//发送命令
if(ack && waittime)//需要等待应答
{
while(--waittime)//等待倒计时
{
delay_ms(100);
if(USART3_RX_STA&0x8000)//接收到期待的应答结果
{
if(atk_8266_check_cmd(ack))
{
printf("ack:%s\r\n",(u8*)ack);
break;//得到有效数据
}
}
USART3_RX_STA=0;
}
if(waittime==0)res=1;
}
return res;
}
//向atk_8266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* atk_8266_send_data(char *cmd,u16 waittime)
{
char temp[5];
char *ack=temp;
USART3_RX_STA=0;
u3_printf("%s\r\n",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:%s\r\n",(u8*)ack);
USART3_RX_STA=0;
break;
}
}
}
return (u8*)ack;
}
esp8266.h
#ifndef _ESP8266_H
#define _ESP8266_H
//C文件中需要的其他的头文件
#include <stm32f4xx.h>
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "uart3.h"
#include "uart.h"
#include "string.h"
#include <stdio.h>
extern char restart[];
extern char cwmode[];
extern char cwlap[];
extern char cwjap[];
extern char cifsr[];
extern char cipmux[];
extern char cipstart[];
extern char cipsend[];
extern char cipserver[];
extern char cwlif[];
extern char cipstatus[];
extern char cipsto[];
extern char cipmode[];
extern char test[];
u8 atk_8266_send_cmd(char *cmd,char *ack,u16 waittime);
u8* atk_8266_send_data(char *cmd,u16 waittime);
u8 atk_8266_check_cmd(char *str);
void atk_8266_start_trans(void);
u8 atk_8266_quit_trans(void);
#endif
发送数据
使用WiFi模块发送数据，其AT指令为“AT+CIPSEND=0,21”（其中0表示第0个客户端，21表示发送21个字节，所以这句话意思为向第0个客户端发送21个字节的数据），当配置好WiFi模块并发送这一串指令后，WiFi模块便会做出应答，并将我们接下来传给他的数据中的前21个字节发送给第0个客户端。具体代码可以写入主函数，其代码如下：
ret = atk_8266_send_cmd("AT+CIPSEND=0,21",NULL,200);
if(ret == 0 )
{
delay_ms(1000);
ret1 = atk_8266_send_cmd(str, NULL, 200);//str即为要发送给App的数据
if(ret1 == 0 ) printf("SEND OK\n");
else printf("SEND fail\n");
}
else printf("AT+CIPSEND fail\n");
