代码收藏家技术教程 2024-01-19

ESP8266-01s入门：AT指令讲解、上云与MQTT通信教程

章节

本项目教程总共分为四节
1.创建OneNET新版MQTT设备：为微信小程序与单片机通信打基础（微信小程序通信单片机前置任务）

2.（当前文章）ESP8266-01s入门：烧录AT固件与OneNET MQTT通信教程包含MQTT.fx1.7.1教程（微信小程序通信单片机前置任务）

3.物联网实践教程：微信小程序结合OneNET平台MQTT实现51/STM32单片机智能控制【单片机代码篇】

4.物联网实践教程（终章）：微信小程序结合OneNET平台MQTT实现51/STM32单片机智能控制【微信小程序篇】

前言

欢迎跟随本教程，我们将一步一步地构建起一个智慧型项目，使您的单片机设备能够通过网络与世界互联。整个项目可以概括为以下四个核心阶段，每一个阶段都有一篇文章去详细说明：

搭建物联网桥梁：首先，我们将在OneNET平台上注册并创建您的MQTT设备。这个过程为我们打下了互联网通信的基础。
引擎启动【此篇文章】：接下来，我们需要为我们的ESP8266模块烧录AT固件，确保它具备连接到MQTT服务器的能力。
编织数据网络：有了硬件基础后，是时候通过精心编写的代码让单片机通过ESP8266模块与MQTT服务器进行沟通。
微信小程序的桥梁：最终，我们将打造一个微信小程序，它不仅可以实时展示单片机传递的数据，还可以发送指令控制单片机。

透过这个分阶段的布局，即使是初学者也能跟随步骤轻松完成整个设定。让我们开始这段富有成就感的旅程吧！
最终成品演示：

ESP8266视频演示

欢迎阅读本教程，在这里我们将解锁物联网世界的大门。随着物联网技术的飞速发展，ESP8266-01s作为一款性价比极高的WiFi模块，成为了连接普通硬件设备至互联网的首选。如果您想在物联网项目中实现设备间的智能通信，那么您来对地方了。

本教程将逐步引导您了解如何为ESP8266-01s烧录AT固件，并通过简单的AT指令实现与OneNET云平台的MQTT设备连接。这是学习物联网应用开发不可或缺的基础技能。虽然这篇文章篇幅较长，但它为您提供的细节将是非常宝贵的，确保您能够按步就班、稳扎稳打地完成设置。文章被划分为多个模块化的章节，您可以直接跳转到您最关心的部分。如果您有任何疑问、建议或反馈，我非常期待与您讨论。

不管您是物联网爱好者，还是嵌入式系统开发的初学者，本教程都将为您提供一条清晰的路径，让您能够轻松搭建智能物联网解决方案的蓝图。

在接下来的内容中，我们将从硬件接线开始，逐步过渡到固件烧录，最后完成ESP8266-01s与OneNET平台的MQTT通信测试。让我们一起动手，开启这趟学习之旅。

项目所需材料清单：

在开始我们的项目之前，请确保您拥有以下所需硬件和软件：

硬件：

51单片机STC89C52RC / 32单片机

ESP8266-01s WIFI模块

软件及服务：

OneNET新版MQTT服务

ESP8266固件烧入软件

STC-ISP单片机烧录软件

ESP8266-01s固件

XCOM串口助手

所有相关材料和软件已经在压缩包中准备好，您可以在文章底部找到下载链接。

AT指令集介绍

AT指令是一种文本序列，用于控制调制解调器、手机等通讯设备。“AT"代表"Attention”，其后跟随的文字指定要执行的命令。在ESP8266等模块中，AT指令用于设定模块参数、控制网络连接和其他功能。

以下是一些常用的AT指令示例：

AT：检测通信模块与控制端之间的连接。

AT+RST：重置模块。

AT+CWMODE：设置Wi-Fi工作模式（例如Station模式、AP模式）。

AT+CWJAP：连接Wi-Fi网络。

AT指令集的优势在于其简单性，使得开发者能够不必深入微控制器的复杂编程，就能够快速实现无线通信的基本功能。

MQTT设备介绍

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一个轻量级的、基于发布/订阅模型的消息协议，专为低带宽和不稳定网络环境设计，广泛用于物联网设备之间的通信。

在MQTT中，设备可以作为 发布者 发送消息，或者作为 订阅者 接收特定主题（Topic）的消息。这个模型允许多个设备共享特定的数据点并响应相应的变化。

MQTT设备使用这一协议，通过轻量级的消息交换，实现设备间的有效通讯和数据传输。

ESP8266-01s介绍

ESP8266-01s 是一个自带TCP/IP协议栈的Wi-Fi模块，使得任何微控制器都可以利用它访问Wi-Fi网络。它广泛被用于物联网项目，因其小巧的尺寸、稳定的性能和极具性价比的特性。

通过简单的串口通信，使用 AT指令 即可控制 ESP8266-01s 进行网络操作，如连接Wi-Fi、建立TCP连接、发送数据等。

升级至最新的AT固件后，ESP8266-01s还支持 MQTT 协议，可作为MQTT客户端直接连接到MQTT服务器，实现物联网设备和云服务之间的消息交换。

固件烧录介绍

烧录最新的MQTT AT固件到ESP8266-01s模块的原因是，这一固件版本提供了对MQTT协议的原生支持，这使得模块能够直接作为MQTT客户端进行操作。以下是烧录MQTT AT固件的几个关键原因：

直接支持MQTT：传统的AT固件可能不支持MQTT协议或者支持的并不完整。最新的MQTT AT固件提供了专门的AT指令来设置和控制MQTT连接、发布和接受消息。

简化开发流程：对于不熟悉底层TCP/IP和MQTT协议堆栈的开发者来说，通过AT指令操作MQTT可以极大简化开发过程。开发者可以避免编写庞大的网络代码，而是通过简单的AT指令实现复杂的网络通信。

兼容性：使用标准的MQTT AT指令集可以确保设备于多种MQTT代理或者服务（如OneNET云平台）的兼容性，减少了调试和配置的难度。

低功耗实现：考虑到物联网设备经常对电源要求很高，通过MQTT AT固件使得ESP8266仅在必要时连接网络，可以有效降低能耗。

功能性与灵活性：烧录的MQTT AT固件不仅支持基本的网络连接，还允许用户配置MQTT特有的功能，如Will Message（遗嘱消息）、Clean Session（清除会话）、QoS（服务质量）等。

易于集成和扩展：拥有了MQTT支持的ESP8266可以更加容易集成进复杂的系统中，如与微信小程序等第三方服务的集成和交互。

因此，烧录MQTT AT固件是将ESP8266-01s提升至一个新层次的关键步骤，不仅使其功能更强大，同时也让物联网设备的开发变得更加有效和灵活。

开始烧录固件

连线

如果是ESP PROG V1.0则如图连接

如果是USB转TTL

USB-TTL	ESP8266-01s
VCC	3V3
3V3	EN
TXD	RXD
RXD	TXD
GND	GND
GND	IO0

如果GND不够可以用弄个面包板或者其他的工具，来扩展GND接口

固件和软件下载

烧录WiFi固件工具：ESP_DOWNLOAD_TOOL
⑦、MQTT透传AT固件（固件号：1471）

下载好后，根据图示教程来：
打开烧录软件：

下载完成后会显示“完成“

测试AT指令

连线

如果是ESP PROG V1.0则RXD接RX，TXD接TX

转接口	ESP8266-01s
VCC	3V3
GND	GND
RXD	TX
TXD	RX

发送AT指令

AT指令的解释及其用途

AT
意义：这个指令是用来测试串口通信是否畅通的最基本指令。发送AT应该返回OK，代表通信没有问题。
作用：验证ESP8266-01s模块已经正确连接并且准备接收更多的AT指令。
AT+CWMODE=1
意义：该指令用于设置ESP8266的Wi-Fi工作模式。CWMODE=1将模块设置为Station模式（STA模式），这意味着模块可以连到一个已存在的Wi-Fi网络。
作用：配置ESP8266作为Wi-Fi客户端，让其可以连接到无线路由器。
AT+CWDHCP=1,1
意义：此指令用于设置DHCP（动态主机配置协议）。CWDHCP=1,1的设置使ESP8266在Station模式下启用DHCP客户端，这样它可以自动从网络路由器获取IP地址。
作用：确保ESP8266在连接到Wi-Fi网络时能够自动获得IP地址。
AT+CWJAP="ESP","123456789"
意义：此指令用于连接到一个Wi-Fi热点。CWJAP后面的参数是网络SSID和密码。“ESP”是Wi-Fi的名称，“123456789”是连接该Wi-Fi网络的密码。
作用：使ESP8266连接到指定的Wi-Fi热点。
AT+UART=9600,8,1,0,0
意义：这个指令用于设置ESP8266的串口通信参数。UART=9600,8,1,0,0设置串口通信的波特率为9600bps，数据位为8位，停止位为1位，无校验位，无流控。
作用：配置ESP8266的串口通信方式，确保ESP8266与连接的设备（如单片机或电脑）有着相同的通信参数，以便正确交换数据。

每个AT指令都是为了设置ESP8266模块的特定参数或执行特定的动作。正确使用这些AT指令，可以使ESP8266-01s成功地连接到网络，并进行进一步的操作，如数据传输或与MQTT服务器的通信。

打开XCOM软件（其他的串口助手软件也可以）（资源包下载）

下一步

MQTT通信的发布和订阅简单的理解

通俗易懂地讲，MQTT就像是一个邮局，而主题（Topic）好比是邮局里的个人邮箱。

发布（Publish）：
想象你有一些信息（如：今天天气怎样）想要告诉别人，你就把这个信息放进邮局的一个特定的邮箱（主题）里。

订阅（Subscribe）：
如果有人想知道这个特定的信息，他们就可以告诉邮局，他们对这个邮箱（主题）感兴趣。这样，每当有新信息放入这个邮箱时，邮局就会把它送给那些订阅了这个邮箱的人。

举个例子：

如果你有一个智能天气站，它可以定期将天气更新（发布）放在“weather/today”这个邮箱（主题）里。

然后，任何对今天天气感兴趣的人们（如智能手机APP）都可以向邮局（MQTT服务器）表明他们对这个“weather/today”邮箱（主题）感兴趣（订阅）。

一旦智能天气站更新了今天的天气信息，所有订阅了这个邮箱的人都会收到这个消息。

这样的系统特别好的地方是，发送消息的人不需要知道谁在听，而听消息的人也不用知道谁在说。这就是MQTT在物联网中非常受欢迎的原因，它可以连接很多设备，让它们互相发送接收消息。

书接上回

对于上一篇文章，我们已经保存了OneNET MQTT的设备名称、产品ID及生成的Token

先解释一下接下来要用的AT指令的解释及其用途
下面是使用的产品id和设备名称还有Token都是我上一篇文章创建的，如果你们连接失败可以尝试发送我的

AT+MQTTUSERCFG=0,1,"test","05Dy8U26rg","version=2018-10-31&res=products%2F05Dy8U26rg%2Fdevices%2Ftest&et=2017757596000&method=md5&sign=QdBLLnRoBevwqKx7TUjQdQ%3D%3D",0,0,""
意义：这个指令用于配置MQTT客户端的用户参数。参数0指的是客户端ID，1为MQTT版本，"test"是设备名称，"05Dy8U26rg"为产品ID，后面一长串是Token，最后的两个0表示是否清理会话和是否启用遗嘱消息。
作用：设置了客户端的认证信息和其他MQTT连接选项，这对于与MQTT代理进行通信是必要的。
AT+MQTTCONN=0,"mqtts.heclouds.com",1883,1
意义：此指令用于发起到MQTT服务器的连接。参数0是客户端ID，"mqtts.heclouds.com"是MQTT服务器地址，1883是服务器端口号，最后的1表示启用清理会话。
作用：根据提供的服务器详情和客户端配置信息，指令会尝试建立MQTT连接。
AT+MQTTSUB=0,"$sys/05Dy8U26rg/test/thing/property/post/reply",0
意义：指令用于订阅MQTT主题。0是客户端ID，"$sys/05Dy8U26rg/test/thing/property/post/reply"是MQTT主题，最后的0是请求的服务质量（QoS）等级。
作用：向MQTT服务器表明客户端想要接收与该主题相关的消息。
AT+MQTTPUB=0,"$sys/05Dy8U26rg/test/thing/property/post","{\"id\":\"123\"\,\"params\":{\"adcx\":{\"value\":15.7\}\,\"temp\":{\"value\":23.6\}}}",0,0
意义：通过此指令将消息发布到MQTT主题。0是客户端ID，"$sys/05Dy8U26rg/test/thing/property/post"是要发布消息的主题。紧接着的是要发布的消息内容，0,0分别表示消息的QoS等级和是否保留消息。
作用：发送一条消息到MQTT服务器，服务器则将该消息转发给订阅了对应主题的所有客户端。

5.AT+MQTTSUB=0,"$sys/05Dy8U26rg/test/thing/property/set",0

意义：该指令用于指示ESP8266模块订阅一个指定的MQTT主题，"$sys/05Dy8U26rg/test/thing/property/set"。

作用：使ESP8266模块能够监听并接收到任何发送到这个主题的消息，通常这些消息是针对设备设置或控制指令。

开始用AT指令连接MQTT

记得将下面的内容更改自己的信息

串口发送的内容	串口接收的内容
1.`AT+UART=9600,8,1,0,0`	`OK`
2. `AT`	`OK`
3.`AT+RST`	`OK`
4. `AT+CWMODE=1`	`OK`
5. `AT+CWDHCP=1,1`	`OK`
6. `AT+CWJAP="WIFI名称","WIFI密码"`	`OK`
7.`AT+MQTTUSERCFG=0,1,"设备名称","产品id","你的Token",0,0,""`	`OK`
8.`AT+MQTTCONN=0,"mqtts.heclouds.com",1883,1`	`OK`
9.`AT+MQTTSUB=0,"$sys/产品id/设备名称/thing/property/post/reply",0`	`OK`
10.`AT+MQTTSUB=0,"$sys/产品id/设备名称/thing/property/set",0`	`OK`
11.`AT+MQTTPUB=0,"$sys/产品id/设备名称/thing/property/post","{\"id\":\"123\"\,\"params\":{\"属性名\":{\"value\":数值\}\,\"属性名\":{\"value\":数值\}}}",0,0`	`OK`

第11步骤可以查看官方文档：官方演示

发送则如图所示

数据下发：

通过串口发送数据后可以在OneNET设备查看是否有数据

如果看到数据成功同步显示了祝贺您！您已经成功完成了使用AT指令连接单片机和ESP8266，并实现了数据的上传下载。现在，您不仅掌握了基本的物联网通信技能，而且为后续深入学习打下了坚实的基础。接下来，当您涉足程序开发和微信小程序相关内容，您会发现之前种下的智慧之种已经开始生根发芽，因为有了这次经验的积累，接下来的学习旅程肯定会更加顺利。继续加油，物联网的世界等待您去探索！