WIFI模块-ESP8266-ESP-01使用指南

  • ESP-01 WIFI模块
    • 简介
    • 正常使用时的接线
      • 参考链接
    • 三种编程方式
    • 三种工作模式
    • AT 指令要点
    • 模式一:Station(client)模式
    • 模式二:AP(sever)模式
    • 模式三:AP+Station(server+client)模式
    • 其他:UDP 传输
    • 示例设置一:TCP 透传
    • 示例设置二:多连接模式
    • Arduino 连接
      • 接线
      • 示例代码
    • Arduino 安装ESP8266 固件编程

ESP-01 WIFI模块

简介

  • 官方 文档 https://docs.ai-thinker.com/esp8266

  • 引脚定义

    从模块背侧看
    3v3 RX
    RST IO0 天线方向
    CHPD IO2
    TX GND
    • 一点参数

      • ESP chip version: ESP8266
      • Flash size: 1M
      • Onboard USB-TTL converter: No
      • GPIO’s broken out/available to free use: 0, 2
      • Power supply information: 3.3VDC
      • Antenna: onboard PCB antenna
    • ESP01有以下几个特点:

      • 支持IIC总线
      • 支持UART
      • 可支持一个数字输入/输出口
      • 不能直接接入模拟输入/输出设置

正常使用时的接线

VCC, GND, URXD, UTXD, CH_PD 这5个io 口就可以了。

  • CH_PD 正常使用时接高电平
  • 区分 下载模式和运行模式,就是GPIO0高低电平问题。
    • 下载模式:CH_PD(EN)、RST、GPIO2、(接3.3V),GPIO0接地。
    • 运行模式:CH_PD(EN)、RST、GPIO2、(接3.3V),GPIO0接3.3V。

参考链接

https://jingyan.baidu.com/article/0a52e3f4d03556bf63ed7253.html

三种编程方式

  • 1、使用AT指令进行操作:

这是最常见的方式,也是最简单是一种方式。无需编程,使用PC端的串口助手配合简单的指令就可以实现,也可以配合单片机发送指令使用。

  • 2、LUA语言编程:

这是一种单独8266编程的方式,可以不依靠单片机和串口调试软件,直接把程序编写到8266内部。

  • 3、Arduino 开发环境编程:

这个接触过Arduino的都会比较熟悉。可以直接在Arduino ide的环境下使用Arduino的开发方式进行开发。个人比较推荐这种方式,因为比较容易接受与理解。arduino相关资料也比较多。

三种工作模式

  • STA(Station) 模式:

ESP8266 模块通过路由器连接互联网,手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制。

  • AP 模式:

ESP8266 模块作为热点,相当于普通路由器,手机或电脑直接与模块连接,实现局域网无线控制。

  • STA+AP 模式:

两种模式的共存模式,即可以通过互联网控制可实现无缝切换,方便操作。

就是说模块可以当成一个设备(client)连接区域网内的路由,也可以设置成是一个路由(sever),也可以既作为局域网里面的client同时又是其他client的sever。

AT 指令要点

  • AT 指令要求以新行 (CR LF) 结尾
  • AT 指令必须为大写英文字母;
  • AT指令默认响应为OK
  • 一般而言,当我们用USB转TTL模块与Esp8266连接之后,波特率默认为115200
  • 用串口软件输入指令时,每条AT指令后面都要加一个回车键再发送,即串口助手记得勾选”发送新行”
AT # 测试指令
AT+GMR # 查看固件
AT+CWMODE=? # 响应返回当前可支持哪些模式
AT+CWMODE? # 响应当前处于哪种模式
AT+CWMODE=2 # 1-Station 模式,2-AP 模式,3-AP 兼 Station 模式

AT+CIPSTATUS # 查看当前连接
# 说明: :连接的 id 号 0-4
# :字符串参数,类型 TCP 或 UDP
# :字符串参数, IP 地址
# :端口号
# : 0-本模块做 client 的连接, 1-本模块做 server 的连接

模式一:Station(client)模式

AT+CWMODE=1 # 指令原型为:AT+CWMODE=;其中:1-Station模式,2-AP模式,3-AP兼Station模式。
AT+RST # 配置好模式后需要重启生效。
AT+CWMODE? # 这条指令可以不要,这是查询当前模式的指令,模式返回是1,说明是Station模式。
AT+CWLAP # 可以让模块搜索周围的信号了,列出可以连接的热点(中文显示为乱码)。
AT+CWJAP="HOTPOINT","1234" # 指令原型为:AT+CWJAP=,),ssid就是wifi的名字,pwd就是wifi的密码。
AT+CWJAP? # 查询一下当前连接的AP。
AT+CIFSR # 查看下模块的IP地址。
# 在通过路由器查看下模块的IP地址时。如果模块之前我们设置成了AP和Station共存模式,则会出现两个IP,
# 上面的APIP是作为无线AP的IP地址。
# 下面的STAIP是它作为客户端从路由器获取到的IP 地址。

AT+CIPSTA_CUR=”192.168.6.100”,"192.168.6.1","255.255.255.0" # 这条指令可以不要,这是分配固定ip。
AT+CIPSTART="TCP","192.168.1.100",8080 # 连接到服务器,/192.168.1.100为服务器IP地址;8080为端口。
AT+CIPSEND=4 # 发送四个字节的数据。
  • 小提示
    • 通过路由器管理界面查看到模块的MAC地址为:18-FE-34-9C-8B-9D,可以调整一下路由器的IP分发策略,让这个mac地址获得固定的ip,这样每次连接路由器之后就不用查看ip了。配置后提示要重启路由器才生效,没关系以后有时间再重启。
    • 测试连接服务器时,可以在电脑(电脑也需连接同一个路由器)上建立一个TCP服务器,然后用我们刚刚连接到路由器的ESP8266模块连接到我们建立的这个TCP服务器上,然后在这个模块与服务器之间转输数据。 用到的工具是网络助手NetAssist.exe,运行后在网络协议类型:TCP Server ,然后点“连接”按扭,成为一台TCP服务器。

模式二:AP(sever)模式

AT+CWMODE=2 # 指令原型为:AT+CWMODE=;其中:1-Station模式,2-AP模式,3-AP兼Station模式。
AT+RST # 配置好模式后需要重启生效。
AT+CWMODE? # 这是查询当前模式的指令,模式返回是2,说明是AP模式。
AT+CWSAP="ESP8266","0123456789",11,0
# 指令原型为:AT+ CWSAP=,,, 
# 其中:字符串参数,接入点名称;
# :字符串参数,密码最长64字节,ASCII;
# :通道号;
# < ecn >:0-OPEN,1-WEP,2-WPA_PSK,3-WPA2_PSK,4-WPA_WPA2_PSK。

# 然后现在就可以在你的手机或者是电脑通过无线网卡连接到ESP8266上了。
AT+CWLIF # 查看已接入设备的 IP
# AT+CIFSR # 查看本模块的 IP 地址,AP 模式下无效!会造成死机现象!

AT+CIPMUX=1
# 开启多连接模式,因为只有在开启多连接模式的时候才能开启服务器模式。注意:透传只能在单连接模式下进行。
# 模块最多允许5个客户端连接(每个客户端对应一个id号,0--4)
AT+CIPSERVER=1,8080 # 建立SERVER(0关闭,1开启),设置端口为8080
# AT+CIPSERVER=1  # 默认的端口333 
AT+CIPSEND=0,10 # 下一次输入字符串,0是通道号,10是数据长度。
# 每个连接进来的TCPClient都会有一个ID,默认从0开始增加
# 多连接模式下,第一个参数指明第几个Client(客户端),第二个参数指明发送几个字节,这个用的10,超过后只发送前20字节。
# 单路连接时,只指定发送长度即可。

最后,我们就可以通过网络调试助手来通过“TCP Client”模式下添加“IP:192.168.4.1(模块默认的IP),端口8080(第6步设置的)” 值得一提的是,ESP8266当服务器的时候,客户端如果没有数据传输,隔一段时间会自动断开连接,可通过AT+CIPSTO=命令设置超时时间(说明::服务器超时时间,0~2880,单位为s)。

模式三:AP+Station(server+client)模式

AT+CWMODE=3 # 指令原型为:AT+CWMODE=;其中:1-Station模式,2-AP模式,3-AP兼Station模式。
AT+RST # 配置好模式后需要重启生效。
AT+CWSAP="ESP8266","0123456789",11,0
# 指令原型为:AT+ CWSAP=,,, 
# :字符串参数,接入点名称;
# :字符串参数,密码最长64字节,ASCII;
# :通道号;
# < ecn >:0-OPEN,1-WEP,2-WPA_PSK,3-WPA2_PSK,4-WPA_WPA2_PSK。
# 然后现在就可以在你的手机或者是电脑通过无线网卡连接到ESP8266上了。
# 打开手机上的有人网络助手,TCP server→配置→激活→能看到此时手机的IP和端口号,要记下,下面要用。

AT+CIPMODE=1 # 开启透传模式。
AT+CIPMUX=0 # 开启单路模式。
AT+CIPSTART="TCP","192.168.4.2",8080
# 192.168.4.2为服务器IP地址;8080为端口。填刚才记下的手机IP和端口号
# 这时手机已经能向模块发信息了,但模块不能发。
AT+CIPSEND=4 # AT+CIPSEND=(要发送的字节长度)
# AT+CIPSEND # ESP8266发送数据至手机。 

其他:UDP 传输

UDP–分为发送端和接收端,面向无连接的通信(速度快),只向指定的ip(每一台电脑都有自己的ip地址,向指定的ip地址发数据,数据就发送到了指定的电脑)端口发送,不管你接没接收到,只管发。

  • UDP传输,此时Esp8266不分Server和Client
AT+CWMODE=3
AT+CWJAP="SSID","password"
AT+CIPMUX=1

由于没有客户端和服务器,我们可以设置是否通信的一端可变,就是设置远端是否可变,在不可变的情况下我们分配给连接的另一端一个ID,可变的情况下当有多个连接时就会发送到最近一个连接的设备

  • 远端固定,”AT+CIPSTART”最后参数为0
AT+CIPSTART=4,"UDP","192.168.43.113",333,8080,0
# 这里的4表示给对方的ID,
# 192.168.43.113对方IP
# 333表示对方的端口
# 8080设置自己的端口(随意设置0~65535)
# 0表示远端固定

AT+SEND=4,5 # 发送数据,给定4表示对方的ID,5表示自己的长度
  • 远端可变,”AT+CIPSTART”最后参数为2
AT+CIPSTART="UDP","192.168.43.113",333,8080,2 # 然后就可以发送数据了
AT+CIPSEND=6,"192.168.43.111",333 # 发送给指定的UDP地址:字节长度,对方IP,对方端口

示例设置一:TCP 透传

TCP–分为服务器和客户端,与udp不同的是双方建立正常的连接后,才能通信,每次通信都会检测连接正不正常。(通信可靠,速度比udp慢) 注意只有在单连接的时候才可以设置为透传模式–就是串口的数据直接发送到网络,网络的数据直接发送到串口

AT+CWMODE=3
AT+CWJAP="SSID","PASSWD"
AT+CIFSR    # 查询自己的IP地址 
AT+CIPSTART="TCP","192.168.xxx.xxx",8000 # 作为 TCP client 链接到上述服务器
AT+CIPMODE=1 # 使能透传模式
AT+CIPSEND # 向服务器发送数据

示例设置二:多连接模式

AT+CWMODE=3
AT+RST # 重启生效
AT+CWSAP="ESP8266_TEST","1234",1,3 # 名字,密码,通道和密码模式
AT+CIPMUX=1 # 启动多连接
AT+CIPSERVER=1,8000 # 建立SERVER(0关闭,1开启), 端口8000,

上面的配置成多连接,重启,配置名字和密码只要配置一次就好, 即使之后断电再上电也不用重复配置,每次上电后只要输入AT+CIPMUX=1和AT+CIPSERVER=1,8080即可。

Arduino 连接

接线

  • GND,VCC
  • TX,RX
  • CHPD

示例代码

#include 
//#include 
#define TIMEOUT 5000 // mS
#define LED 5
SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX
const int button = 11;
int button_state = 0;

void setup()
{
     
  pinMode(LED, OUTPUT);
  pinMode(button, INPUT);

  Serial.begin(9600);
  mySerial.begin(115200);
  SendCommand("AT+RST", "Ready");
  delay(5000);
  SendCommand("AT+CWMODE=1", "OK");
  SendCommand("AT+CIFSR", "OK");
  SendCommand("AT+CIPMUX=1", "OK");
  SendCommand("AT+CIPSERVER=1,80", "OK");
}

void loop() {
     
  button_state = digitalRead(button);

  if (button_state == HIGH) {
     
    mySerial.println("AT+CIPSEND=0,23");
    mySerial.println("

Button was pressed!

"
); delay(1000); SendCommand("AT+CIPCLOSE=0", "OK"); } String IncomingString = ""; boolean StringReady = false; while (mySerial.available()) { IncomingString = mySerial.readString(); StringReady = true; } if (StringReady) { Serial.println("Received String: " + IncomingString); if (IncomingString.indexOf("LED=ON") != -1) { digitalWrite(LED, HIGH); } if (IncomingString.indexOf("LED=OFF") != -1) { digitalWrite(LED, LOW); } } } boolean SendCommand(String cmd, String ack) { mySerial.println(cmd); // Send "AT+" command to module if (!echoFind(ack)) // timed out waiting for ack string return true; // ack blank or ack found } boolean echoFind(String keyword) { byte current_char = 0; byte keyword_length = keyword.length(); long deadline = millis() + TIMEOUT; while (millis() < deadline) { if (mySerial.available()) { char ch = mySerial.read(); Serial.write(ch); if (ch == keyword[current_char]) if (++current_char == keyword_length) { Serial.println(); return true; } } } return false; // Timed out }
  • 效果

通过连接服务器端口,发送 “LED=ON” 可以打开小灯,发送 “LED=OFF” 可以关闭小灯。

Arduino 安装ESP8266 固件编程

编写固件时可以直接使用GPIO2

int PIN = 2;
void setup() {
     
  // initialize digital esp8266 gpio 2 as an output.
  pinMode(2, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
     
  digitalWrite(2, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);              // wait for a second
  digitalWrite(2, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);              // wait for a second
}

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