STM32外设系列—ESP8266（WIFI）
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
按照下图配置
选择串口，点击“START”，烧写完成后关闭即可。
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。
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。
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
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
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
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。