SimpleFOC之ESP32（九）—— WIFI、UDP和TCP

 
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说明

• 你一般是怎么看教程的，是不是直接往下翻，找到接线图和代码比划一番结束，所以你也看不到这段话是不是！这让我想起了电影《卧虎藏龙》里碧眼狐狸偷了武功秘籍，但是不识字只能看图比划，而她的徒弟识字，不仅看图还读了心经所以武功超越了师父。文字往往才是核心技术，图片不过是外在的表现形式。
• simpleFOC的官方代码到上一篇就结束了，网上相关的教程也很少提到无线通信这块。电机控制是个很硬件的技术，无论是电路设计还是嵌入式编程；而无线通信因为协议的复杂性，更适合厂家以接口函数的方式提供给用户，所以更像软件编程。两者结合非常有跨界感。
• 一般有两年以上工作经验的嵌入式工程师，用惯了keil，习惯了直接操作寄存器或者底层函数的安全感，根本接受不了arduino这种软件化的编程方式。这就像是右手拿筷子吃饭的人很难再学会左手拿筷子，不是学不会而是觉得没必要，不愿学。
• 本人18年开始接触arduino，这几年见证了这个平台的飞速发展，各芯片厂家通过提供底层驱动与arduino平台对接，arduino再以统一的函数提供给用户，这样无论用什么芯片，编程都是一样的，也不用考虑底层，所以非常方便。这一点很像当年C语言代替汇编编程，当然目前arduino还处于发展阶段。（用keil编程时，如果有些芯片的驱动你不想自己写，百度也没找到合适的，完全可以到arduino的网站搜下，找到芯片的Arduino Library，稍微修改下就可以成为你的了，省心靠谱，这个技术我一般不告诉别人！）
   

一、网络通信

• 考虑到读这篇文章的同学比较偏硬件，所以从最基本的知识点切入，先通过网络调试助手演示通信过程。
• 四个概念
  • 1、UDP（User Datagram Protocol），利用 IP 提供面向无连接的通信服务，不提供复杂的控制机制，所以速度很快。
  • 2、TCP（Transmission Control Protocol），提供面向有连接的通信传输，三次握手、四次挥手、确认应答、超时重发，数据传输可靠性高。
  • 3、AP（Access Point），提供无线接入服务，允许其它无线设备接入提供数据访问，路由器工作在该模式。
  • 4、Sta（Station）, 类似于无线终端，Sta本身并不接受无线的接入，它可以连接到AP，无线网卡工作在该模式。
     

1.1、准备工作

1.1.1、网络调试助手

 
1.1.2、ipconfig查看本机地址，

• 最好是两台电脑之间通信，一台电脑运行两个调试软件也可以。
  
  
   

1.2、UDP通信

• UDP不需要事先建立连接，只要知道对方的IP和端口号就可以发送数据，
  
  
   

1.3、TCP通信

• TCP通信分为server和client，先设置好server，client连接server建立连接，才能发送数据，
  
  
   

二、硬件准备

或者

ESP32drive 购买链接：某宝购买
 
USB转TTL，最好能提供较强的3.3V供电能力，比如板载AMS1117-3.3芯片，这样可以不用12V外部供电，

 

三、代码参考

• ESP32的arduino库提供非常多的示例，可以参考，
  
   
• Arduino官方的wifi库可以详细了解函数的用法
  
   

四、代码演示

4.1、WIFI_AP模式UDP通信

ESP32模块配置为AP模式，电脑连接ESP32，发送指令控制ESP32的板载LED亮灭。

• 4.1.1、编译上传代码

//此代码演示，ESP32做为热点，电脑连接ESP32
//连接热点后，ESP32给电脑分配IP，电脑向指定的IP和端口发送数据，192.168.4.1 , 1234
//网络调试助手向ESP32发送 on ,LED指示灯亮；发送 off ，LED指示灯灭
//wifi库函数用法请参考：https://www.arduino.cc/en/Reference/WiFi
//请阅读教程《SimpleFOC之ESP32（九）—— WIFI、UDP和TCP通信》：https://blog.csdn.net/loop222/article/details/121201638

#include 

#define LEDpin 2
#define LEDoff digitalWrite(LEDpin, LOW)
#define LEDon  digitalWrite(LEDpin, HIGH)

const char* ssid = "ESP32drive";   //AP名称
const char* pswd = "123456abcd";   //AP密码，至少8位

uint16_t udp_port = 1234;  //端口号，ESP32默认IP:192.168.4.1

WiFiUDP udp;

int recv_length;
char recvbuff[255];  //存储接收到的数据

//*******************************************************************************************
void setup() {
  pinMode(LEDpin, OUTPUT);
  LEDon;
  
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("AP mode：");
  
  WiFi.mode(WIFI_AP);
  WiFi.softAP(ssid,pswd);          //建立热点
  
  Serial.print(WiFi.softAPIP());   //串口打印模块IP和端口号 192.168.4.1,1234
  Serial.print(",");
  Serial.println(udp_port);
  
  udp.begin(udp_port);             //启动UDP监听端口,等待电脑发送数据
  Serial.println("Ready!");
}
//*******************************************************************************************
void loop() {
  int recv_length=udp.parsePacket();    //获取接收的数据的长度
  if(recv_length)                       //如果有数据那么recv_length不为0
  {
    int len = udp.read(recvbuff, 255);  //读取数据到recvbuff中
    if (len > 0)
    {
      if( ( strcmp(recvbuff,"on") )==0 )LEDon;        //判断收到的数组为on，LED亮
      else if( ( strcmp(recvbuff,"off") )==0 )LEDoff; //off，LED灭
      
      Serial.println(recvbuff);  //串口打印网口收到的数据
    }
    
    //将接收到的数据发送回去
    udp.beginPacket(udp.remoteIP(),udp.remotePort());  //准备发送数据到目标IP和目标端口
    udp.print("Receive:");
    udp.println(recvbuff);  //数据放入发送的缓冲区
    udp.endPacket();              //发送
    
    for(int i=0;i<255;i++)     //清空接收数组
    {recvbuff[i] = 0;}
  }
}
//*******************************************************************************************

• 4.1.2、ESP32上电运行，笔记本连接ESP32，ESP32给笔记本分配IP，
  
• 4.1.3、UDP发送指令，
  
   

4.2、WIFI_STA模式TCP client通信

网络调试助手配置为TCP server模式，ESP32连接电脑，网络调试助手发送指令控制板载LED亮灭。

• 4.2.1、编译上传代码，

//此代码演示，ESP32连接路由器，所以需要输入路由器的ID和密码
//连接路由器后，向指定的网址和端口发送数据，所以需要先设置好网络调试助手
//网络调试助手向ESP32发送 on ,LED指示灯亮；发送 off ，LED指示灯灭
//wifi库函数用法请参考：https://www.arduino.cc/en/Reference/WiFi
//请阅读教程《SimpleFOC之ESP32（九）—— WIFI、UDP和TCP通信》：https://blog.csdn.net/loop222/article/details/121201638

#include 

#define LEDpin 2
#define LEDoff digitalWrite(LEDpin, LOW)
#define LEDon  digitalWrite(LEDpin, HIGH)

const char* ssid = "TP-LINK123";   //路由器的ID和密码
const char* pswd = "123456abcd";

const char * ServerAddress = "192.168.1.106";  //网络调试助手设置的IP和端口，通过ipconfig获取电脑IP
const int ServerPort = 1234;            //网络调试助手设置的端口号

WiFiClient client;

//*******************************************************************************************
void setup()
{
  pinMode(LEDpin, OUTPUT);
  LEDon;
  
  Serial.begin(115200);
  delay(10);
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);

  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, pswd);   //开始连接路由器wifi
  while(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);             //没有连接上，每隔0.5秒打印一个.
    Serial.print(".");
  }
  
  Serial.println("WIFI connected!");
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());   //查看路由器分配给ESP32的IP
  Serial.print("ESP Mac Address: ");
  Serial.println(WiFi.macAddress());

  if(client.connect(ServerAddress,ServerPort)){   //连接TCP server
    Serial.println("server connected");   //连上服务器
  }
  LEDoff;
}
//*******************************************************************************************
void loop(){
  if(WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("wifi disconnect"); //关闭路由器后打印
    WiFi.disconnect();                 //断开连接
    delay(1000);
  }
  if(!client.connected()){
    Serial.println("server closed");   //关闭服务器后打印
    client.stop();
    delay(1000);
  }
  if(client.available() > 0)
  {
    //百度Arduino String，可以找到string的很多用法
    String line = client.readString();
    if(line.equalsIgnoreCase("on"))LEDon;        //LED亮，判断字符串是否相等，忽略大小写
    else if(line.equalsIgnoreCase("off"))LEDoff; //LED灭
    
    Serial.println(line);
    line = "";   //清空接收字符串
  }
}
//*******************************************************************************************

• 4.2.1、电脑上建立TCP server，等待ESP32连接，连接后发送指令，控制LED亮灭，
  
   

五、UDP通信控制电机

5.1、硬件准备

• 用电池更能提现无线通信的简洁，
  
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5.2、代码演示

5.2.1、串口通信更改为UDP通信

• 在 电流闭环控制Lowside 的代码基础上更改，
  

5.2.2、笔记本连接AP

• ESP32配置为AP模式，
  

5.2.3、UDP发送指令

5.2.4、观察电机运动

 
 

写后感

• 就本文描述的UDP通信，搁十年前用有线的方式实现，硬件设计+软件调试，经验丰富的工程师怎么也得大半年捣腾，什么PHY，网口隔离变压器，还要移植LWIP，方方面面都要考虑。现在三天，最多一星期就可以实现。技术进步又方便又可怕，跟不上技术发展的老工程师就得被淘汰。
• 无线通信是ESP的“看家”技术，博大精深，展开了半年也写不完，本文只讲几个最基本的应用，对物联网有兴趣的同学可以深入研究！
   
   
  （完）
   
   
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