物联网中的ESP8266该这么用！

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1. 前言

在学习物联网的过程中，大家首先想到的通信应该就是蓝牙和wifi了，而wifi中又属esp8266比较出名，包括esp32的快速崛起也离不开起本身内置wife和蓝牙，这个模块本身可以连接路由器，也可以作为热点让你的手机来连接他。
本文主要从以下几个方面来进行讲解：

1. 简单概述esp8266
2. 搞定其AT指令集
3. MQTT协议的概述
4. 示例

2. 概述esp8266

ESP8266是一款以太网控制器芯片，由乐鑫科技（Espressif Systems）推出。它是一种低成本、高性能的Wi-Fi模块，广泛应用于物联网和嵌入式系统领域。

1. 完整的WIFE网络解决方案，可独立运行，也可作为模块从动装置搭载到其他soc
2. ESP8266模块内部集成了Wi-Fi无线通信功能，支持802.11b/g/n标准，可以连接到无线网络并进行数据传输。它通过串口与主控设备通信，并提供了AT指令集，简化了与主控设备的交互
3. 可以采用Arduino IDE、MicroPython、NodeMCU等多种开发环境
4. ESP8266具有良好的可扩展性，可以通过外部Flash存储器扩展其储存容量，支持OTA（Over-The-Air）固件升级
5. ESP8266 RTOS SDK，支持FreeRTOS操作系统

具体参数：

硬件接口介绍：

• UART接口：UART（通用异步收发传输器）接口是ESP8266与其他设备进行串行通信的主要接口，它可通过RX和TX引脚连接到其他设备。通过UART接口，可以实现与计算机、传感器、其他微控制器等设备的数据收发和控制。

• GPIO口：ESP8266具有多个GPIO（通用输入/输出）口，用于与其他外围设备进行交互。GPIO口支持数字输入输出和PWM功能，可以通过编程来控制各种外设，如LED灯、继电器、开关等。

• I2C接口：I2C（Inter-Integrated Circuit）接口是一种串行通信接口，可以连接多个设备，使用两根线（SDA和SCL）实现数据传输。ESP8266通过I2C接口可以与其他I2C设备通信，如传感器、显示屏等。

• SPI接口：SPI（Serial Peripheral Interface）接口也是一种串行通信接口，可以连接多个设备，使用四根线（MISO、MOSI、SCK和SS）实现数据传输。ESP8266通过SPI接口可以与其他SPI设备通信，如Flash存储器、LCD显示屏等。

• ADC接口：ESP8266内部集成了一个ADC（模数转换器），用于将模拟信号转换为数字信号。ADC接口可以连接到传感器等模拟设备，读取模拟值并将其转换为数字数据。

• PWM接口：ESP8266的GPIO口支持PWM（脉冲宽度调制）功能，可用于控制电机、灯光等外设的亮度和速度。

• SDIO接口：SDIO（Secure Digital Input Output）接口是一种高速的串行数据接口，常用于SD卡和MMC卡的读写操作。ESP8266通过SDIO接口可以连接到SD卡或MMC卡，实现数据存储和读取。

3. AT命令来控制模块

esp8266按照乐鑫官方的指令有上百条，但是常用的就10来条，下面我列举一些，其他的读者若需要可以下载乐鑫的用户手册查看。

1. AT：测试ESP8266模块是否在线，并返回“OK”表示模块正常工作。
2. AT+RST：重置ESP8266模块，并返回“ready”表示模块已经准备好。
3. AT+CWMODE=：设置ESP8266的工作模式，其中参数取值为1、2或3，分别对应STA模式、AP模式和STA+AP模式。
4. AT+CWJAP=,：连接到指定的Wi-Fi网络，其中和分别为需要连接的Wi-Fi网络名称和密码。该指令执行成功后，ESP8266会自动获取IP地址。
5. AT+CIFSR：获取ESP8266当前IP地址。
6. AT+CIPMUX=：设置ESP8266的多连接模式，其中参数取值为0或1，分别表示单连接模式和多连接模式。
7. AT+CIPSTART=,,：建立TCP或UDP连接，其中参数为“TCP”或“UDP”，参数为连接目标IP地址，参数为连接目标端口号。
8. AT+CIPSEND=：设置ESP8266发送数据的长度，其中参数为待发送数据的长度，发送数据时需先执行该指令。
9. AT+CIPCLOSE：关闭ESP8266当前连接。

记得把端口打开：Windows打开特定端口

使用的调试助手为野火多功能调试助手

AT参考

4. MQTT协议的概述

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种轻量级的、基于发布/订阅模型的消息传输协议，适用于物联网和移动应用等场景，他们之间的关系大概就像下面这张图一样：

具体协议介绍，后续有机会，单独开一篇来讲解。

5. 示例

代码取自野火，完整代码在野火论坛，公开资料

通用代码：

1. 初始化函数

void ESP8266_Init ( void )
{ESP8266_GPIO_Config (); ESP8266_USART_Config (); macESP8266_RST_HIGH_LEVEL();macESP8266_CH_ENABLE();}

2. 初始化GPIO

static void ESP8266_GPIO_Config ( void )
{/*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/* 配置 CH_PD 引脚*/macESP8266_CH_PD_APBxClock_FUN ( macESP8266_CH_PD_CLK, ENABLE ); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_CH_PD_PIN;	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init ( macESP8266_CH_PD_PORT, & GPIO_InitStructure );	 /* 配置 RST 引脚*/macESP8266_RST_APBxClock_FUN ( macESP8266_RST_CLK, ENABLE ); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_RST_PIN;	GPIO_Init ( macESP8266_RST_PORT, & GPIO_InitStructure );	 }

3. 初始化串口

static void ESP8266_USART_Config ( void )
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;/* config USART clock */macESP8266_USART_APBxClock_FUN ( macESP8266_USART_CLK, ENABLE );macESP8266_USART_GPIO_APBxClock_FUN ( macESP8266_USART_GPIO_CLK, ENABLE );/* USART GPIO config *//* Configure USART Tx as alternate function push-pull */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  macESP8266_USART_TX_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(macESP8266_USART_TX_PORT, &GPIO_InitStructure);  /* Configure USART Rx as input floating */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_USART_RX_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(macESP8266_USART_RX_PORT, &GPIO_InitStructure);/* USART1 mode config */USART_InitStructure.USART_BaudRate = macESP8266_USART_BAUD_RATE;USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;USART_Init(macESP8266_USARTx, &USART_InitStructure);/* 中断配置 */USART_ITConfig ( macESP8266_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE ); //使能串口接收中断 USART_ITConfig ( macESP8266_USARTx, USART_IT_IDLE, ENABLE ); //使能串口总线空闲中断 	ESP8266_USART_NVIC_Configuration ();USART_Cmd(macESP8266_USARTx, ENABLE);}

4. 配置中断

static void ESP8266_USART_NVIC_Configuration ( void )
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */  NVIC_PriorityGroupConfig ( macNVIC_PriorityGroup_x );/* Enable the USART2 Interrupt */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = macESP8266_USART_IRQ;	 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}

常规的结束，接下来就是移植代码，ESP8266，接收发送模块化代码

/** 函数名：ESP8266_Rst* 描述  ：重启WF-ESP8266模块* 输入  ：无* 返回  : 无* 调用  ：被 ESP8266_AT_Test 调用*/
void ESP8266_Rst ( void )
{#if 0ESP8266_Cmd ( "AT+RST", "OK", "ready", 2500 );   	#elsemacESP8266_RST_LOW_LEVEL();Delay_ms ( 500 ); macESP8266_RST_HIGH_LEVEL();#endif}/** 函数名：ESP8266_Cmd* 描述  ：对WF-ESP8266模块发送AT指令* 输入  ：cmd，待发送的指令*         reply1，reply2，期待的响应，为NULL表不需响应，两者为或逻辑关系*         waittime，等待响应的时间* 返回  : 1，指令发送成功*         0，指令发送失败* 调用  ：被外部调用*/
bool ESP8266_Cmd ( char * cmd, char * reply1, char * reply2, u32 waittime )
{    strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength = 0;               //从新开始接收新的数据包macESP8266_Usart ( "%s\r\n", cmd );if ( ( reply1 == 0 ) && ( reply2 == 0 ) )                      //不需要接收数据return true;Delay_ms ( waittime );                 //延时strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF [ strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength ]  = '\0';macPC_Usart ( "%s", strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF );if ( ( reply1 != 0 ) && ( reply2 != 0 ) )return ( ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply1 ) || ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply2 ) ); else if ( reply1 != 0 )return ( ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply1 ) );elsereturn ( ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply2 ) );}/** 函数名：ESP8266_AT_Test* 描述  ：对WF-ESP8266模块进行AT测试启动* 输入  ：无* 返回  : 无* 调用  ：被外部调用*/
//void ESP8266_AT_Test ( void )
//{
//	macESP8266_RST_HIGH_LEVEL();
//	
//	Delay_ms ( 1000 ); 
//	
//	while ( ! ESP8266_Cmd ( "AT", "OK", NULL, 500 ) ) ESP8266_Rst ();  	//}
void ESP8266_AT_Test ( void )
{char count=0;macESP8266_RST_HIGH_LEVEL();	Delay_ms ( 1000 );while ( count < 10 ){if( ESP8266_Cmd ( "AT", "OK", NULL, 500 ) ) return;ESP8266_Rst();++ count;}
}/** 函数名：ESP8266_Net_Mode_Choose* 描述  ：选择WF-ESP8266模块的工作模式* 输入  ：enumMode，工作模式* 返回  : 1，选择成功*         0，选择失败* 调用  ：被外部调用*/
bool ESP8266_Net_Mode_Choose ( ENUM_Net_ModeTypeDef enumMode )
{switch ( enumMode ){case STA:return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=1", "OK", "no change", 2500 ); case AP:return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=2", "OK", "no change", 2500 ); case STA_AP:return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=3", "OK", "no change", 2500 ); default:return false;}}/** 函数名：ESP8266_JoinAP* 描述  ：WF-ESP8266模块连接外部WiFi* 输入  ：pSSID，WiFi名称字符串*       ：pPassWord，WiFi密码字符串* 返回  : 1，连接成功*         0，连接失败* 调用  ：被外部调用*/
bool ESP8266_JoinAP ( char * pSSID, char * pPassWord )
{char cCmd [120];sprintf ( cCmd, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"", pSSID, pPassWord );return ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", NULL, 5000 );}/** 函数名：ESP8266_BuildAP* 描述  ：WF-ESP8266模块创建WiFi热点* 输入  ：pSSID，WiFi名称字符串*       ：pPassWord，WiFi密码字符串*       ：enunPsdMode，WiFi加密方式代号字符串* 返回  : 1，创建成功*         0，创建失败* 调用  ：被外部调用*/
bool ESP8266_BuildAP ( char * pSSID, char * pPassWord, ENUM_AP_PsdMode_TypeDef enunPsdMode )
{char cCmd [120];sprintf ( cCmd, "AT+CWSAP=\"%s\",\"%s\",1,%d", pSSID, pPassWord, enunPsdMode );return ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", 0, 1000 );}/** 函数名：ESP8266_Enable_MultipleId* 描述  ：WF-ESP8266模块启动多连接* 输入  ：enumEnUnvarnishTx，配置是否多连接* 返回  : 1，配置成功*         0，配置失败* 调用  ：被外部调用*/
bool ESP8266_Enable_MultipleId ( FunctionalState enumEnUnvarnishTx )
{char cStr [20];sprintf ( cStr, "AT+CIPMUX=%d", ( enumEnUnvarnishTx ? 1 : 0 ) );return ESP8266_Cmd ( cStr, "OK", 0, 500 );}/** 函数名：ESP8266_Link_Server* 描述  ：WF-ESP8266模块连接外部服务器* 输入  ：enumE，网络协议*       ：ip，服务器IP字符串*       ：ComNum，服务器端口字符串*       ：id，模块连接服务器的ID* 返回  : 1，连接成功*         0，连接失败* 调用  ：被外部调用*/
bool ESP8266_Link_Server ( ENUM_NetPro_TypeDef enumE, char * ip, char * ComNum, ENUM_ID_NO_TypeDef id)
{char cStr [100] = { 0 }, cCmd [120];switch (  enumE ){case enumTCP:sprintf ( cStr, "\"%s\",\"%s\",%s", "TCP", ip, ComNum );break;case enumUDP:sprintf ( cStr, "\"%s\",\"%s\",%s", "UDP", ip, ComNum );break;default:break;}if ( id < 5 )sprintf ( cCmd, "AT+CIPSTART=%d,%s", id, cStr);elsesprintf ( cCmd, "AT+CIPSTART=%s", cStr );return ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", "ALREAY CONNECT", 4000 );}/** 函数名：ESP8266_StartOrShutServer* 描述  ：WF-ESP8266模块开启或关闭服务器模式* 输入  ：enumMode，开启/关闭*       ：pPortNum，服务器端口号字符串*       ：pTimeOver，服务器超时时间字符串，单位：秒* 返回  : 1，操作成功*         0，操作失败* 调用  ：被外部调用*/
bool ESP8266_StartOrShutServer ( FunctionalState enumMode, char * pPortNum, char * pTimeOver )
{char cCmd1 [120], cCmd2 [120];if ( enumMode ){sprintf ( cCmd1, "AT+CIPSERVER=%d,%s", 1, pPortNum );sprintf ( cCmd2, "AT+CIPSTO=%s", pTimeOver );return ( ESP8266_Cmd ( cCmd1, "OK", 0, 500 ) &&ESP8266_Cmd ( cCmd2, "OK", 0, 500 ) );}else{sprintf ( cCmd1, "AT+CIPSERVER=%d,%s", 0, pPortNum );return ESP8266_Cmd ( cCmd1, "OK", 0, 500 );}}/** 函数名：ESP8266_Get_LinkStatus* 描述  ：获取 WF-ESP8266 的连接状态，较适合单端口时使用* 输入  ：无* 返回  : 2，获得ip*         3，建立连接*         3，失去连接*         0，获取状态失败* 调用  ：被外部调用*/
uint8_t ESP8266_Get_LinkStatus ( void )
{if ( ESP8266_Cmd ( "AT+CIPSTATUS", "OK", 0, 500 ) ){if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "STATUS:2\r\n" ) )return 2;else if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "STATUS:3\r\n" ) )return 3;else if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "STATUS:4\r\n" ) )return 4;		}return 0;}/** 函数名：ESP8266_Get_IdLinkStatus* 描述  ：获取 WF-ESP8266 的端口（Id）连接状态，较适合多端口时使用* 输入  ：无* 返回  : 端口（Id）的连接状态，低5位为有效位，分别对应Id5~0，某位若置1表该Id建立了连接，若被清0表该Id未建立连接* 调用  ：被外部调用*/
uint8_t ESP8266_Get_IdLinkStatus ( void )
{uint8_t ucIdLinkStatus = 0x00;if ( ESP8266_Cmd ( "AT+CIPSTATUS", "OK", 0, 500 ) ){if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:0," ) )ucIdLinkStatus |= 0x01;else ucIdLinkStatus &= ~ 0x01;if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:1," ) )ucIdLinkStatus |= 0x02;else ucIdLinkStatus &= ~ 0x02;if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:2," ) )ucIdLinkStatus |= 0x04;else ucIdLinkStatus &= ~ 0x04;if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:3," ) )ucIdLinkStatus |= 0x08;else ucIdLinkStatus &= ~ 0x08;if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+CIPSTATUS:4," ) )ucIdLinkStatus |= 0x10;else ucIdLinkStatus &= ~ 0x10;	}return ucIdLinkStatus;}/** 函数名：ESP8266_Inquire_ApIp* 描述  ：获取 F-ESP8266 的 AP IP* 输入  ：pApIp，存放 AP IP 的数组的首地址*         ucArrayLength，存放 AP IP 的数组的长度* 返回  : 0，获取失败*         1，获取成功* 调用  ：被外部调用*/
uint8_t ESP8266_Inquire_ApIp ( char * pApIp, uint8_t ucArrayLength )
{char uc;char * pCh;ESP8266_Cmd ( "AT+CIFSR", "OK", 0, 500 );pCh = strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "APIP,\"" );if ( pCh )pCh += 6;elsereturn 0;for ( uc = 0; uc < ucArrayLength; uc ++ ){pApIp [ uc ] = * ( pCh + uc);if ( pApIp [ uc ] == '\"' ){pApIp [ uc ] = '\0';break;}}return 1;}/** 函数名：ESP8266_UnvarnishSend* 描述  ：配置WF-ESP8266模块进入透传发送* 输入  ：无* 返回  : 1，配置成功*         0，配置失败* 调用  ：被外部调用*/
bool ESP8266_UnvarnishSend ( void )
{if ( ! ESP8266_Cmd ( "AT+CIPMODE=1", "OK", 0, 500 ) )return false;return ESP8266_Cmd ( "AT+CIPSEND", "OK", ">", 500 );}/** 函数名：ESP8266_ExitUnvarnishSend* 描述  ：配置WF-ESP8266模块退出透传模式* 输入  ：无* 返回  : 无* 调用  ：被外部调用*/
void ESP8266_ExitUnvarnishSend ( void )
{Delay_ms ( 1000 );macESP8266_Usart ( "+++" );Delay_ms ( 500 ); }/** 函数名：ESP8266_SendString* 描述  ：WF-ESP8266模块发送字符串* 输入  ：enumEnUnvarnishTx，声明是否已使能了透传模式*       ：pStr，要发送的字符串*       ：ulStrLength，要发送的字符串的字节数*       ：ucId，哪个ID发送的字符串* 返回  : 1，发送成功*         0，发送失败* 调用  ：被外部调用*/
bool ESP8266_SendString ( FunctionalState enumEnUnvarnishTx, char * pStr, u32 ulStrLength, ENUM_ID_NO_TypeDef ucId )
{char cStr [20];bool bRet = false;if ( enumEnUnvarnishTx ){macESP8266_Usart ( "%s", pStr );bRet = true;}else{if ( ucId < 5 )sprintf ( cStr, "AT+CIPSEND=%d,%d", ucId, ulStrLength + 2 );elsesprintf ( cStr, "AT+CIPSEND=%d", ulStrLength + 2 );ESP8266_Cmd ( cStr, "> ", 0, 1000 );bRet = ESP8266_Cmd ( pStr, "SEND OK", 0, 1000 );}return bRet;}/** 函数名：ESP8266_ReceiveString* 描述  ：WF-ESP8266模块接收字符串* 输入  ：enumEnUnvarnishTx，声明是否已使能了透传模式* 返回  : 接收到的字符串首地址* 调用  ：被外部调用*/
char * ESP8266_ReceiveString ( FunctionalState enumEnUnvarnishTx )
{char * pRecStr = 0;strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength = 0;strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramFinishFlag = 0;while ( ! strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramFinishFlag );strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF [ strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength ] = '\0';if ( enumEnUnvarnishTx )pRecStr = strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF;else {if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "+IPD" ) )pRecStr = strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF;}return pRecStr;}

最后

参考资料：
《乐鑫ESP8266用户手册》
《ESP8266作为TCP服务器端使用心得》
《野火ESP8266部分例程》

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