Arduino使用ESP8266通信的实践

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一、 背景
nRF24L01的成本较低，但内部需通过SPI通信，略显复杂，同时RF过于专用，接入其他系统时需要转换，不方便。
ESP8266是乐鑫公司推出的廉价、但几乎全能的WIFI芯片，被各种智能硬件广泛使用，根据其datasheet，不但支持SPI，也可通过I2C、UART等方式进行通信，尤其是UART，直接支持AT指令，大大简化开发难度，相当便利。本文即采用AT模式。

ESP8266开发板，TB约12块左右，右侧为ESP8266，左侧为25Q80BVSIG，1M闪存。

二、接线
1、ESP8266开发板引脚图

• TX：串口写
• GND：接地
• CH_PD：高电平为可用，低电平为关机
• GPIO2：可悬空
• RST：重置，可悬空
• GPIO0：上拉为工作模式，下拉为下载模式，可悬空
• VCC：3.3V（切不可接5V，烧片）
• RX：串口读

2、接线示意

ESP8266	ArduinoMega	ArduinoUuno
TX	19（RX1）	0（RX0)
GND	GND	GND
CH_PD	5（自由指定）	5（自由指定）
GPIO2	-	-
RST	-	-
GPIO0	-	-
VCC	3.3V	3.3V
RX	18（TX1）	1（TX1）

ESP8266的串口默认波特率为115200，mega也可直接接RX0/TX0，
为调试方便起见，本文中RX0/TX0留做调试窗口，用RX1/TX1和芯片交互。
如果是UNO，如果要看调试信息，只能增加一个软串口。

三、代码&运行
虽然可以直接通过串口直接读写AT指令，但指令较多，处理繁琐，
找到有如下的库对AT指令做了封装，使用十分便利，推荐。
Git地址为：
https://github.com/ekstrand/ESP8266wifi.git

具体AT指令及ESP8266相关文档，可见乐鑫官方站点：
http://espressif.com/zh-hans/support/download/documents

1） ESP8266库安装
下载上面的ESP8266的库后，将其复制到Arduino安装目录下的libraries目录下，启动ArduinoIDE后,从例子中选择ESP8266_tcp_cli。
该库默认支持3个客户端连接和1个监听连接，如要增大须修改其头文件中的如下两个宏：

define SERVER '4' 
define MAX_CONNECTIONS 3

2） 代码修改
该库设计很灵活，设置了3个串口，入串口，出串口和调试串口。
其中入串口和出串口用于AT命令发送和接收，和ESP8266的串口相连，调试串口可显示具体交互情况（AT指令信息等）原例子中采用的是UNO，因其只有一个硬串口，所以改为Mega适用，以查看调试信息。

3） 运行
加载运行后，如WIFI设置正常，则可接入WIFI并取得IP，如下：

可看到调试串口输出的AT指令，已经连接到WIFI，并取得192.168.80.188的IP.
另外，2121端口被也监听成功。
可用telnet 模拟客户端，连接建立成功后，输入数据0～D，hello world。
输入的数据可从COM监视器中看到对应的AT指令。如下图：

四、例子代码解析

从原有例子中删除了软串口相关的处理，如下

#include 

#define esp8266_reset_pin 5
#define SERVER_PORT "2121"
#define SSID "XXXX"
#define PASSWORD "yourpass"

// 初始化，串口1和ESP8266交互，串口0做调试输出， pin5做reset
ESP8266wifi wifi(Serial1, Serial1, esp8266_reset_pin, Serial);

void processCommand(WifiMessage msg);
uint8_t wifi_started = false;

// 自定义的应用层命令，可根据自身应用修改
const char RST[] PROGMEM = "RST";
const char IDN[] PROGMEM = "*IDN?";

void setup() {

  // 调试串口启动，波特率可随意指定
  Serial.begin(115200);

  // ESP8266默认波特率为115200（可用AT指令修改）
  Serial1.begin(115200);
  while (!Serial) // 等待串口初始化成功
    ;
  Serial1.println("Starting wifi"); // 命令
  Serial.println("Starting wifi");  // 调试log输出

  wifi.setTransportToTCP();       // TCP模式（默认设置）
  wifi.endSendWithNewline(false); // 发送数据自动以\r\n结尾（默认设置）

  wifi_started = wifi.begin();    // WIFI启动
  if (wifi_started) { // 如果WIFI初始化成功
    wifi.connectToAP(SSID, PASSWORD); // 指定用户名密码连接WIFI
    wifi.startLocalServer(SERVER_PORT); // 本机（Arduino）监听2121端口（做服务端）

  } else {
    // ESP8266 isn't working..
    Serial.println("ESP8266 isn't working..");
  }
}

void loop() {

  static WifiConnection *connections;

  // check connections if the ESP8266 is there
  if (wifi_started)
    wifi.checkConnections(&connections); // 检查/获取当前所有连接的状况

  // check for messages if there is a connection
  for (int i = 0; i < MAX_CONNECTIONS; i++) { // 默认最大为3
    if (connections[i].connected) {
      // See if there is a message
      WifiMessage msg = wifi.getIncomingMessage();

      if (msg.hasData) { // 如果有数据
        processCommand(msg);
      }
    }
  }
}

void processCommand(WifiMessage msg) { // 数据处理函数
  char espBuf[MSG_BUFFER_MAX];
  int set;
  char str[16];

  Serial.print(msg.message);

  // 以下为应用层面的处理
  sscanf(msg.message, "%15s %d", str, &set);
  Serial.print(str);
  Serial.println(set);

  if ( !strcmp_P(str, IDN) ) {
    wifi.send(msg.channel, "ESP8266wifi Example");
  }
  // Reset system by temp enable watchdog
  else if ( !strcmp_P(str, RST) ) {
    wifi.send(msg.channel, "SYSTEM RESET...");
    // soft reset by reseting PC
    asm volatile ("  jmp 0");
  }
  // Unknown command
  else {
    wifi.send(msg.channel, "ERR");
  }
}

五、参考URL
详细参考（英语）：
https://github.com/ekstrand/ESP8266wifi
http://blog.csdn.net/john_yike/article/details/47058857

六、更多文章
ESP8266可以和Arduino配合使用，充当起为Arduino进行Wifi连接、网络处理的任务。
但其实esp8266本身对比arduino，功能、性能方面均是有过之而无不及，实有杀鸡用牛刀大材小用之感。
更多ESP8266的文章，请见如下：
https://blog.csdn.net/ydogg/article/category/6930257