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STM32外设系列：深入了解ESP8266（WIFI）模块

文章目录

  • 一、ESP8266简介
  • 二、固件库烧录
  • 三、常用AT指令
  • 四、访问API
  • 4.1 获取IP地址
  • 4.2 GET天气信息
  • 4.3 访问结果展示
  • 五、实战项目
  • 5.1 串口配置
  • 5.2 检测WIFI模块连接状态
  • 5.3 发送配置指令
  • 5.4 解析天气信息
  • 六、成果展示

    • 一、ESP8266简介

    ESP8266是嵌入式和物联网开发中常用的模块，它可以单独作为MCU使用，也可以作为一个简单的WIFI模块。ESP8266可以利用串口与单片机进行通讯。利用ESP8266可以访问一些API，获取天气信息或者完成网络授时，也可以连接云平台进行开发。

    二、固件库烧录

    有些新买来的ESP01-S并不能支持AT指令，需要我们手动烧录固件库。虽然烧录固件库有许多教程，但是博主烧录过两次，过程都不是特别顺利，这里专门整理一下烧录步骤，也方便后续使用。固件库和烧录软件可以联系卖家索要，这里就不再放链接了。

    首先按照下表连接好引脚

    引脚 连接
    3.3V 3.3V
    RST 3.3V
    EN 3.3V
    IO2 3.3V
    GND GND
    IO0 GND
    TXD RXD
    RXD TXD

    打开烧写软件，选择ESP8266

    ESP8266

    按照下图配置

    烧写固件配置图

    选择串口，点击“START”，烧写完成后关闭即可。

    烧写完成

    此时，拔掉IO0的接地，重新上电。打开串口调试助手检查烧录情况。打开串口调试助手，发送“AT”，换行加回车，观察返回信息。如果返回“OK”，说明烧录成功。

    烧录成功

    三、常用AT指令

    下面简单介绍一些WIFI模块常用的AT指令

  • AT\r\n
    检查ESP8266模块连接是否正常
  • AT+CWMODE=1\r\n
    配置模块为Sta模式
  • AT+CWJAP=“WIFI名称”,“WIFI密码”\r\n
    连接指定WIFI
  • AT+CIPMUX=0\r\n
    设置成单连接
  • AT+CIPMODE=1\r\n
    开启透传模式
  • AT+CIPSTART=“TCP”,“203.119.175.194”,80\r\n
    创建TCP连接
    如何获取IP地址，后面会有介绍
  • AT+CIPMODE=1\r\n
    进入透传模式
    进入到透传模式后AT指令就会失效，需要退出后才能生效
  • AT+CIPSEND\r\n
    准备向服务器发送请求，前面都成功的前提下发送完这个指令后会出现一个>，此时输入GET信息即可

    • 四、访问API

    下面以访问心知天气API为例，介绍一下利用WIFI模块访问API的流程。关于心知天气API的一些介绍，这里就不再赘述了。在开始下面的操作之前，需要先按照上面介绍的AT指令顺序，配置好WIFI模块。

    4.1 获取IP地址

    电脑win+R，输入ping api.seniverse.com，点击确定就可以获取到IP。

    ping心知天气API的返回信息

    其中“116.62.81.138”就是IP地址。

    4.2 GET天气信息

    按照第三小节常用AT指令的输入顺序，连接WIFI，建立TCP连接。最后获取天气信息。获取天气信息时，输入以下内容

    GET https://api.seniverse.com/v3/weather/now.json?key=你的密钥&location=beijing&language=zh-Hans&unit=c

    4.3 访问结果展示

    利用USB转TTL连接WIFI模块，利用串口调试助手发送AT指令，完成对心知天气API的访问。结果如下

    心知天气API返回信息

    可以看到，虽然一些是乱码，但是能够接收到天气现象代码和温度。关于天气现象代码，心知天气的API文档里有介绍

    天气现象代码

    后面还有很多，这里就不再列举了，具体可以去看看文档。

    五、实战项目

    下面就以利用WIFI模块，搭配STM32，访问心知天气API来获取天气和温度为例，展示一下WIFI的程序设计，仅供参考。该项目有以下功能

  • 串口1与WIFI模块通信，能够检测WIFI连接是否正常
  • 利用WIFI模块访问心知天气API，利用串口2将获取到的天气和温度打印到电脑

    • 5.1 串口配置

    这里需要用到两个串口。关于串口通信的相关内容这里就不再赘述了，详细可见博主的STM32速成笔记专栏串口通信篇。串口初始化程序如下

    /*
 *==============================================================================
 *函数名称：uart_init
 *函数功能：初始化USART
 *输入参数：UARTx：串口几；bound：波特率
 *返回值：无
 *备  注：可以修改成输入初始化哪个USART
 *==============================================================================
 */
void uart_init(UART_TypeDef UARTx,u32 bound)
{
	// 相关结构体定义
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
	
	switch (UARTx)
	{
		case 0:
			// 使能USART1，GPIOA时钟
			RCC_APB2PeriphClockCmd (RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	

			// USART1_TX   GPIOA.9
			GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;   // PA.9
			GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
			GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   // 复用推挽输出
			GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   // 初始化GPIOA.9

			// USART1_RX	  GPIOA.10初始化
			GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;   // PA10
			GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;   // 浮空输入
			GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   // 初始化GPIOA.10  

			// Usart1 NVIC 配置
			NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;
			NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;   // 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

			// USART 初始化设置
			USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;   // 串口波特率
			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
			// 无硬件数据流控制
			USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
			USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;   // 收发模式
			USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);   // 初始化串口1
			
			USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);   // 开启串口接收中断
			USART_ITConfig(USART1, USART_IT_IDLE, ENABLE);   // 使能空闲中断
			
			USART_Cmd(USART1, ENABLE);   // 使能串口1
			
			break;
			
		case 1:
			// 使能USART2，GPIOA时钟
			RCC_APB1PeriphClockCmd (RCC_APB1Periph_USART2 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	

			// USART2_TX   GPIOA.2
			GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;   // PA.2
			GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
			GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;   // 复用推挽输出
			GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   // 初始化GPIOA.2

			// USART2_RX	  GPIOA.3初始化
			GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;   // PA3
			GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;   // 浮空输入
			GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);   // 初始化GPIOA.3 

			// Usart2 NVIC 配置
			NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART2_IRQn;
			NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;   // 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

			// USART2 初始化设置
			USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;   // 串口波特率
			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
			// 无硬件数据流控制
			USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
			USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;   // 收发模式
			USART_Init(USART2, &USART_InitStructure);   // 初始化串口2
			
			USART_ITConfig(USART2, USART_IT_RXNE, ENABLE);   // 开启串口接收中断
			USART_ITConfig(USART2, USART_IT_IDLE, ENABLE);   // 使能空闲中断
			
			USART_Cmd(USART2, ENABLE);   // 使能串口2
			
			break;
			
			default:
				break;
	}
}

    值得注意的是，串口2挂载在APB2上，开启串口2时钟时需要注意。博主最开始用错了开启时钟的函数，导致PA2引脚一直输出低电平。

    printf用于串口1的输出，需要再定义一个串口发送函数

    /*
 *==============================================================================
 *函数名称：USART_Send
 *函数功能：串口发送函数
 *输入参数：str：要发送的数据的数组首地址；UARTx：串口几
 *返回值：无
 *备  注：调用前先将需要发送的内容利用sprintf()函数转换成字符串，再进行发送
 *==============================================================================
 */
void USART_Send (UART_TypeDef UARTx,u8 *str)
{
	u8 index = 0;
	
	do
	{
		switch (UARTx)
		{
			case 0:
				USART_SendData(USART1,str[index ++]);
				while (USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE) == RESET);
				break;
			
			case 1:
				USART_SendData(USART2,str[index ++]);
				while (USART_GetFlagStatus(USART2,USART_FLAG_TXE) == RESET);
			break;
		}
	}
	while(str[index] != 0);
}

    5.2 检测WIFI模块连接状态

    检测原理十分简单，只需要利用串口1给WIFI模块发送“AT\r\n”，检测是否接收到“OK”。如果接收到“OK”，说明连接正常。如果没有接收到“OK”，说明连接异常。利用串口2输出连接状态。串口1给WIFI模块发送“AT”程序如下

    u8 gOkFlag = 0;   // 配置成功标志位

/*
 *==============================================================================
 *函数名称：Med_Esp8266_CheckLink
 *函数功能：检查ESP8266连接状态
 *输入参数：无
 *返回值：0：未连接；1：连接正常
 *备  注：一直发送AT，直到接收到OK
 *==============================================================================
 */
u8 Med_Esp8266_CheckLink (void)
{
	while (!gOkFlag)
	{
		// 发送AT，检查连接状态
		printf ("AT\r\n");
		delay_ms(100);
		
		return 0;
	}
	
	gOkFlag = 0;   // 清零配置成功变量
	return 1;
}

    一直循环发送，直到检测到返回的内容中有“OK”。串口1的接收中断函数和解析函数如下

    /*
 *==============================================================================
 *函数名称：USART1_IRQHandler
 *函数功能：USART1中断服务函数
 *输入参数：无
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
 */
u32 gReceCount = 0;   // 接收计数变量
u32 gClearCount = 0;   // 清空接收数组计数变量
u8 gReceFifo[1500];   // 接收数组
u8 gReceEndFlag = 0;   // 接收完成标志位 

void USART1_IRQHandler(void)  
{
	if(USART_GetITStatus(USART1, USART_IT_RXNE) != RESET)   //接收到一个字节  
	{
		gReceFifo[gReceCount++] = USART_ReceiveData(USART1);
	}
	else if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_IDLE) != RESET)   //接收到一帧数据
	{
		USART1->SR;   // 先读SR
		USART1->DR;   // 再读DR
		
		gReceEndFlag = 1;   // 接收完成标志置1 
	} 
}
/*
 *==============================================================================
 *函数名称：Uart_Rece_Pares
 *函数功能：解析串口接收内容
 *输入参数：无
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
 */
extern u8 gOkFlag;   // 配置成功标志位

void Uart_Rece_Pares(void)   // 串口接收内容解析函数
{
	u16 tempVar = 0;   // 临时循环变量
	
	if (gReceEndFlag  == 1)   // 如果接收完成
	{
		// 解析接收内容
		for (tempVar = 0;tempVar < gReceCount;tempVar ++)
		{
			if (gReceFifo[tempVar] == 'O' && gReceFifo[tempVar + 1] == 'K')
			{
				gOkFlag = 1;   // 成功标志位置1
				break;
			}
		}
		
		// 清空接收数组
		for (gClearCount = 0;gClearCount < gReceCount;gClearCount ++)
		{
			gReceFifo[gClearCount] = ' ';
		}
			
		gReceEndFlag = 0;   // 清除接收完成标志位
		gReceCount = 0;   // 清零接收计数变量
	}
}

    上电后检查WIFI模块连接状态，串口2返回信息

    	u32 checkCunt = 0;   // 检测连接状态计次变量
	
	Med_Mcu_Iint();   // 系统初始化
	
	// 检查ESP8266模块连接状态
	while (!Med_Esp8266_CheckLink())
	{
		checkCunt = checkCunt + 1;   // 检测计数变量加1
		
		// 检测接收内容
		Uart_Rece_Pares();
		
		// 未连接
		if (checkCunt > 1)
		{
			sprintf((char*)gString,"ESP8266未连接！\r\n");
			USART_Send(UART2,gString);
			delay_ms(500);
		}
	}
	sprintf((char*)gString,"ESP8266已连接！\r\n");
	USART_Send(UART2,gString);

    5.3 发送配置指令

    这里给出一个发送配置指令的函数，串口1给WIFI模块发送指令，串口2观察发送是否成功。

    /*
 *==============================================================================
 *函数名称：Med_Esp8266_CheckLink
 *函数功能：检查ESP8266连接状态
 *输入参数：str：要发送的指令
 *返回值：无
 *备  注：调用前先将需要发送的内容利用sprintf()函数转换成字符串
					串口1发送指令，串口2返回信息
 *==============================================================================
 */
u8 gSendCunt = 0;   // 记录发送次数

void Med_Esp8266_SendCmd (u8 *str)
{
	u8 string[100];
	
	while (!gOkFlag)
	{
		// 发送AT指令
		USART_Send(UART1,str);
		delay_ms(1000);
		
		gSendCunt = gSendCunt + 1;   // 发送次数加1
		
		// 检测接收内容
		Uart_Rece_Pares();
		
		if (gSendCunt > 10)
		{
			sprintf((char*)string,"%s指令发送失败！\r\n",str);
			USART_Send(UART2,string);
		}
	}
	
	sprintf((char*)string,"%s指令发送成功！\r\n",str);
	USART_Send(UART2,string);
	gSendCunt = 0;   // 清零发送次数
	gOkFlag = 0;   // 清零配置成功变量
}

    配置步骤如下

    	// 配置模块为Sta模式
	sprintf((char*)gString,"AT+CWMODE=1\r\n");
	Med_Esp8266_SendCmd(gString);
	
	// 连接指定WIFI
	sprintf((char*)gString,"AT+CWJAP=\"ertu\",\"ertu201801101102\"\r\n");
	Med_Esp8266_SendCmd(gString);
	
	// 设置成单连接
	sprintf((char*)gString,"AT+CIPMUX=0\r\n");
	Med_Esp8266_SendCmd(gString);
	
	// 开启透传模式
	sprintf((char*)gString,"AT+CIPMODE=1\r\n");
	Med_Esp8266_SendCmd(gString);
	
	// 创建TCP连接
	sprintf((char*)gString,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"116.62.81.138\",80\r\n");
	Med_Esp8266_SendCmd(gString);
	
	// 进入透传模式
	sprintf((char*)gString,"AT+CIPMODE=1\r\n");
	Med_Esp8266_SendCmd(gString);
	
	// 准备向服务器发送请求
	sprintf((char*)gString,"AT+CIPSEND\r\n");
	Med_Esp8266_SendCmd(gString);

    5.4 解析天气信息

    接下来就是向服务器请求天气信息，然后解析。需要修改一下串口接收内容的解析函数，接收到“code”认为天气信息获取成功，解析并返回天气信息。

    /*
 *==============================================================================
 *函数名称：Uart_Rece_Pares
 *函数功能：解析串口接收内容
 *输入参数：无
 *返回值：无
 *备  注：无
 *==============================================================================
 */
extern u8 gOkFlag;   // 配置成功标志位

void Uart_Rece_Pares(void)   // 串口接收内容解析函数
{
	u16 tempVar = 0;   // 临时循环变量
	u8 string[100];   // 串口打印数组
	
	if (gReceEndFlag  == 1)   // 如果接收完成
	{
		// 解析接收内容
		for (tempVar = 0;tempVar < gReceCount;tempVar ++)
		{
			if (gReceFifo[tempVar] == 'O' && gReceFifo[tempVar + 1] == 'K')
			{
				gOkFlag = 1;   // 成功标志位置1
				break;
			}
			
			// 接收到API返回结果
			// 针对心知天气API
			if (gReceFifo[tempVar] == 'c' && gReceFifo[tempVar + 1] == 'o' && gReceFifo[tempVar + 2] == 'd'
					 && gReceFifo[tempVar + 3] == 'e')
			{
				sprintf((char*)string,"天气信息获取成功\r\n");
				USART_Send(UART2,string);
				
				// 提取天气信息
				sprintf((char*)string,"天气现象代码：%c   温度：%c%c℃\r\n",gReceFifo[tempVar + 7],gReceFifo[tempVar + 25]
																																													,gReceFifo[tempVar + 26]);
				USART_Send(UART2,string);
				break;
			}
		}
		
		// 清空接收数组
		for (gClearCount = 0;gClearCount < gReceCount;gClearCount ++)
		{
			gReceFifo[gClearCount] = ' ';
		}
			
		gReceEndFlag = 0;   // 清除接收完成标志位
		gReceCount = 0;   // 清零接收计数变量
	}
}

    六、成果展示

    成果展示

    总结来看，博主对于ESP8266的指令发送函数比较满意，但是由于博主能力有限，这些仅供参考。

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