ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi 透传模块,拥有业内极富竞争力的封装尺寸和超低能耗技术,专为移动设备和物联网应用设计,可将用户的物理设备连接到Wi-Fi 无线网络上,进行互联网或局域网通信,实现联网功能。
ESP8266是上海乐鑫信息科技设计的低功耗WiFi芯片,集成完整的TCP/IP协议栈和MCU。而ESP8266模块是深圳安信可公司基于ESP8266芯片研发(增加必要外围电路、串口flash、板载天线等)的串口WiFi模块,成本低、使用简便、功能强大。
硬件与网络的桥梁
和串口蓝牙模块一样,串口WiFi模块也是扩展单片机功能的又一神器。在没有接触8266之前,我对单片机如何联网的问题很是好奇,在书里看过用笨重繁琐的以太网模块实现,但一点都不帅好吧。而小巧的 ESP8266 WiFi模块通过串口AT指令与单片机通讯,实现串口透传,非常好上手。
透传,又称透明传输,具体来说就是“输入即输出(如从WiFi模块串口输入的字符会透传到服务器端)”,数据不改变,不同协议之间的转换(如串口到WiFi、蓝牙等)由模块完成。使用者无需关心内部具体实现,因此模块对于使用者是“透明的”、似乎不存在的(因为可无视中间的实现原理)。一个高度封装的模块,应该隐藏内部实现细节,仅对外提供使用接口。
把硬件联网之后,就再也不是“玩单机”了。配合服务器端的Socket网络编程,可以玩许多东西。所以我觉得WiFi模块是连接软件(网络编程)与硬件(单片机)的桥梁,把我所学的单片机和Web知识联系起来了。
而近来“物联网”或者说“智能硬件”似乎也火了起来,许多强大的芯片和模块的出现使得联网设备的开发门槛大大降低。正是有了这些为物联网大业铺路的各大厂商们,我等对网络一窍不通的渣渣也能轻松将硬件联网、实现网络通讯。
原理图及引脚说明
Function | Description |
---|---|
URXD | UART_RXD,接收 |
UTXD | UART_TXD,发送 |
GPIO 16 | 外部Reset信号,低电平复位,高电平工作(默认高) |
GND | GND |
VCC | 3.3V,模块供电 |
GPIO 0 | 工作模式选择:悬空:FlashBoot,工作模式;下拉:UARTDownload,下载模式 |
CH_PD | 高电平工作;低电平模块供电关掉 |
GPIO 2 | (1)开机上电时必须为高电平,禁止硬件下拉;(2)内部默认已拉高 |
模块的连线
要让模块上电正常工作只需三处接线:VCC和CH_PD接3.3电源正极,GND接地。刚好USB-TTL下载模块上有3.3V的电源。而使用串口调试要再把模块与下载器的TXD和RXD交叉连接。这样一来WiFi模块就能与电脑连接、用串口助手进行测试了。
模块上电
电脑安装好USB-TTL模块的驱动后,USB口插上模块,在设备管理器查看串口号后,打开串口调试工具sscom,串口号选择模块对应的,默认波特率115200,数据-停止-校验-流控:8-1-None-None,勾选“发送新行”(一定一定要记得勾选“发送新行”,否则WiFi无法识别AT指令),点击“打开串口”按钮,然后将CH_PD引脚的3.3V电源断了重接进行复位,若串口打印乱码后看到“ready”,说明模块上电初始化正常。
和某些需要按键进入AT指令模式的蓝牙模块不同,ESP8266上电后就运行在AT指令模式下。
免冷启下载器的坑
记得有一次在实验室用ESP8266时怎么都不能成功上电初始化显示“ready”,AT指令也无法工作。最终把固件烧了一遍又一遍,把模块都“玩坏了”也还是不行,就像见了鬼一样……最终竟然是因为使用了免冷启下载器的原因。后来才知道ESP8266电源要求十分苛刻,必须“稳定纯净”,估计这种“高级下载器”内部电路会造成模块上电时电源不稳定,从而导致上电初始化失败。如果你也遇到同样的问题不妨换个USB-TTL下载器试试。
ESP8266的AT指令
AT指令最早在蓝牙模块上接触过,所谓AT指令实质上就是一些起控制作用的特殊字符串。模块可以通过AT指令控制使用和用源代码API函数开发,前者开发速度快,难度非常低(傻瓜化使用)。后者灵活,难度较大。 而我只用过AT指令,所以本文不涉及SDK开发。
AT+RST 重启
AT+RESTORE 恢复初始化,和手机恢复出厂一样
AT+GMR 查看版本信息
AT+UART=115200,8,1,0,0 "修改波特率、也叫设置串口配置"8是数据位8字节
AT+CWMODE? 查询工作模式
AT+CWMODE_DEF=1 配置WiFi工作模式
1.Station (客户端模式,模块可以连接到路由器) 2.AP (接入点模式,相当于路由器) 3.Station+AP (两种模式共存)")
Station:
AT+CWLAP
扫描当前附近WiFi,模块会返回可用AP列表。
AT+CWJAP="WiFi名称","WiFi密码"
连接到指定的路由器, 返回的“WIFI CONNECTED”说明连接成功,“WIFI GOT IP”代表模块分配到了IP。
AT+CWQAP
断开当前连接的WiFi。
AT+CWJAP? 查询当前连接的路由器
AP:
AT+CWSAP="ESP8266","12345678",3,4
设置AP的ssid为“ESP8266”,密码12345678,最后两个参数3和4分别表示信道和加密方式。
AT+CWLIF
可查看当前连接到AP的客户端列表。
AT+CIFSR 查询IP地址、MAC地址
TCP/IP:
AT+CIPMUX=0
设置单连接
AT+CIPMUX=1 设置成多连接 ,才能开启TCP服务
AT+CIPSERVER=1,8080 开启TCP服务
AT+CIPSERVER=0,8080 关闭TCP服务
AT+CIPPORT? 查询当前的TCP/UDP端口号
AT+CIPSTART="TCP","192.168.4.1",1234
(指令参数分别为连接类型、目标IP地址和端口号)向服务器发起TCP连接请求
AT+CIPMODE=1
开启透传模式
AT+CIPSEND
进入透传模式,此时模块会把所有串口收到的数据都从TCP端口发送至服务器,同样的,从服务器收到的数据也会从模块串口发送出去。这样WiFi模块就真正成为了连接硬件与网络的桥梁,实现了串口到TCP的协议转换。若要退出透传模式返回AT指令模式,需发送不带回车换行的 +++
(取消勾选sscom的“发送新行”再发送指令即可)
AT+CWSMARTSTART 启动智能配网 (使用微信可以云服务,安信可平台)
AT+CWSMARTSTOP 停止智能配网 (使用微信可以云服务,安信可平台)
AT+CLDSTART 开启云服务 (使用微信可以云服务,然后用安卓客户端)
其他常用指令
除了上面列举的主要功能指令,ESP8266 模块还有一些常用的指令:
指令 | 描述 |
---|---|
AT+CIOBAUD | 设置串口波特率 |
AT+SAVETRANSLINK | 保存透传到 Flash |
AT+CWSTARTSMART | 开启 SmartConfig |
AT+CWSTOPSMART | 停止 SmartConfig |
AT+CIOBAUD
指令用于设置串口波特率,示例: AT+CIOBAUD=9600
(设置波特率为9600)。 设置好TCP连接信息后通过 AT+SAVETRANSLINK
指令把TCP连接透传保存到Flash,掉电不丢失。重新上电后模块会自动联网建立TCP连接后进入透传模式,实现了真正意义上的透传,示例: AT+SAVETRANSLINK=1,"192.168.43.140",1234,"TCP"
。而 AT+CWSTARTSMART
和 AT+CWSTOPSMART
则时用来实现智能配置(Smart Config)的。
注意事项
使用WiFi模块的一些细节及注意事项
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模块使用3.3V供电,一定注意电源的稳定,一些USB转串口模块电源不能满足要求。
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模块在连接WiFi后若断电,则会在下一次上电后自动重连。同理,模块在透传模式下断电后,下次上电仍会进入透传模式,不响应AT指令,很容易误以为模块坏了。
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如果断开TCP连接时没有实现完整的TCP退出流程,ESP8266 会判断为异常开,对TCP server 进行重连。
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AT指令一定以回车换行符”\r\n”结尾,但退出透传模式需发送不带回车换行的
+++
参考资料1 参考资料2