Arduino--ESP8266 无线模块(四)

作者: 无剑_君 | 来源:发表于2019-08-12 08:50 被阅读0次

一、Esp8266简介

官网：https://www.espressif.com/zh-hans
2015年物联网处于爆发的一年，乐鑫的ESP8266WIFI 芯片成为强烈的催化剂。成功的将2014年前的40以上的WIFI成本压缩到现在的10元左右。内置WIFI前端和高性能的32位MCU，基本引爆物联网市场，几乎牵扯到电子的行业，都可以用上，比如WIFI开关灯具 WIFI定位电饭锅空气净化器等消费类小家电与大家电，都面临这一场技术革新，与新的用户体验！比如你仅仅增加10元的成本就可以把自己的产品被手机控制了。
文档资料：https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/documents

ESP8266

Esp8266特点：
1)低功耗、高集成度的 Wi-Fi 芯片。
2)最小系统仅需 7 个元器件
3)超宽工作温度范围：-40°C 至 +125°C
4)ESP8285 ： ESP8266 内封 8 Mbit Flash。
5)ESP8266EX 有三种运行模式：激活模式、睡眠模式和深度睡眠模式，能够延长电池寿命。
最小系统搭建（强调：烧录时候，一定要让GPIO0处于低电平，即接GND）：

最小系统

TX：串口写
GND：接地
CH_PD：高电平为可用，低电平为关机
GPIO2：可悬空
RST：重置，可悬空
GPIO0：上拉为工作模式，下拉为下载模式，可悬空
VCC：3.3V（切不可接5V，烧片）
RX：串口读
示例代码：
https://github.com/esp8266/Arduino

引脚说明

工作模式
1)AP+STA模式
ESP8266模块可以作为一个工作站，所以我们可以将它连接到Wi-Fi网络。它也可以作为软接入点（soft-AP）运行，建立自己的Wi-Fi网络。因此，我们可以将其他站连接到这样的ESP模块。ESP8266也可以在工作站和软接入点模式下工作。

AP+STA模式

2)STA 模式
站级有几个功能，以方便管理Wi-Fi连接。如果连接丢失，ESP8266将自动重新连接到上一次使用的接入点，一旦它再次可用。模块重启也会发生同样的情况。

STA 模式

使用TTL调试
使用USB接Esp8266，CH_PD需要串联一个10kΩ的电阻后，再连接3.3v的电源。

串口调试
常用AT指令：
1)重启模块
指令为AT+RST

重启模块

查看版本信息
指令为AT+GMR

查看版本信息

3)恢复出厂设置
指令为AT+RESTORE

恢复出厂设置

4)设置应用模式
指令为AT+CWMODE=3
注释：1为Station，2为AP，3为AP兼Station 模式

设置应用模式

5)查询工作模式
指令为AT+CWMODE?

查询工作模式

6)查看附近无线网络
指令为AT+CWLAP

查看附近无线网络

7)加入AP
指令为AT+CWJAP="SSID","PWD"
ChinaNet-304

加入路由器

8)退出接AP
指令为:AT+CWQAP

9)设置AP模式下的参数
指令为:AT+CWSAP
设置命令
AT+CWSAP=<ssid>,<pwd>,<chl>, <ecn>
参数定义：

参数	定义	取值	对取值的说明
<ecn>	加密方式	0	OPEN
<ecn>	加密方式	1	WEP
<ecn>	加密方式	2	WPA_PSK
<ecn>	加密方式	3	WPA2_PSK
<ecn>	加密方式	4	WPA_WPA2_PSK
<ssid>	接入点名称		字符串参数
<pwd>	密码		字符串型，最长64字节，ASCII编码
<chl>	通道号

10)获取本地IP地址
指令为AT+CIFSR

获取本地IP地址

11)设置透传模式
指令为AT+CIPMODE=1
1 为STA模式

开启透传模式

STA模式：（透传模式）
ESP8266模块要和电脑（服务端）在同一个局域网中。对路由器不需要任何其他的配置，只需要知道WIFI名称和密码；也不需要有外网；

12)连接到服务器
指令为AT+CIPSTART="TCP","服务器IP地址",端口
先在电脑打开服务端：

建立服务端

连接服务器

12)发送数据
发送数据：AT+CIPSEND
指令为：

发送数据

12)退出透传模式
退出透传模式的办法是发送+++（后面不要加回车）即可退出。

14)AT+CIOBAUD=9600 修改波特率
T+CWMODE? //查询工作模式 1.Station （客户端模式）2.AP （接入点模式）3.Station+AP （两种模式共存）
更多请查看文档：AT-Espressif AT 指令集_AIThinkerMod_v021

二、电路原理图

电路原理图

ESP8266

arduino	ESP8266
0	TX
1	RX
GND	GND
VCC	VCC 3.3V
2	CH_PD

注意：电压一定要为3.3V
连接好后，ESP8266板上的LED会亮。

三、安装库文件

添加库文件
https://github.com/esp8266/Arduino

1)选择首选项：

选择首选项
在其他Board Manager URL字段中输入https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json。您可以添加多个URL，用逗号分隔。

附加开发板管理
2)开发板管理器

开发板管理器

安装库文件
3)开发板选板
http://www.cnblogs.com/kekeoutlook/p/8286117.html

安装完成

文档地址：
https://arduino-esp8266.readthedocs.io/en/latest/installing.html

第3方库文件下载地址：
https://github.com/itead/ITEADLIB_Arduino_WeeESP8266

库文件

四、Arduino与Esp8266硬串口连接

就是将Arduino的串口直接到Esp8266串口，注意RX连RX，TX连TX。

连接

ESP8266	Arduino Uno
TX	1（TX1）
GND	GND
CH_PD	串联10KΩ电阻连接3.3v
GPIO2	-
RST	-
GPIO0	-
VCC	3.3V
RX	0 （RX0)

CH_PD需要串联一个10kΩ的电阻后，再连接3.3v的电源

代码

#include <Arduino.h>
const int tx = 1;
const int rx = 0;
//硬串口连接
void setup() {
  //Serial.begin(9600); 注意！！千万别加这行代码
  pinMode(rx,INPUT_PULLUP);
  pinMode(tx,INPUT_PULLUP);

}

void loop() {
}

测试
可以直接发AT指令给Esp8266:
波特率一定要先115200。
每个版本的ESP8266波特率不同，一般是115200，你可以多测试几次。

串口调试

五、Arduino与Esp8266软串口连接

Esp8266软串口连接
把ESP8266 的波特率改为9600。之前我们连接的Arduino上的0和1是硬串口。
注意，使用软串口连接导线时，模块的rx连接Arduino的tx，模块的tx连接Arduino的rx。
设置arduino上的8号口为RX，9号口为TX。就需要把ESP8266 的TX连接到Arduino的9号口上，模块的RX连接Arduino的8号口上。

ESP8266	Arduino Uno
VCC	3.3V(不能接5V，可能会烧坏)
GND	GND
CH_PD	(10k电阻)3.3V (实际上可以不加电阻)
RX	9(接软串口发送端，自定义)
TX	8(接软串口接收端，自定义)

代码

#include <Arduino.h>
#include <SoftwareSerial.h>

//软串口通讯
SoftwareSerial espSerial(9, 8); //定义虚拟串口名为mySerial RX为9, TX为8

void setup() {
    espSerial.begin(115200);    //初始化虚拟串口  esp8266 01波特率
    Serial.begin(115200);           //初始化Arduino默认串口
}
char a;
void loop() {

    //虚拟串口的用法和默认串口的用法基本一样
    if (Serial.available()) {
        espSerial.write(Serial.read());
    }
    if (espSerial.available()) {
        Serial.write(espSerial.read());
    }
}

波特率最好一致，否则会出现乱码。

测试

获取

SSID

六、 AP模式

Arduino上电，它通过软串口（Arduino的9号和8号脚）发送命令，
配置espson8266为 AP模式
wifi名称：test
密码:123456
通过硬串口向电脑打印调试信息，以及espson8266收到指令后发出的信息。

代码

#include <Arduino.h>
#include <SoftwareSerial.h>     //串口模块

#define DEBUG true

SoftwareSerial esp8266(9, 8); //使Rx-Arduino线为插脚9，使Tx-Arduino线为插脚8。

String sendCommand(String command, const int timeout, boolean debug) {
    String response = "";
    esp8266.print(command); // 将读取字符发送到ESP8266
    long int time = millis();
    while ((time + timeout) > millis()) {
        while (esp8266.available()) {
            // ESP有数据，因此将其输出显示到串行窗口
            char c = esp8266.read(); //读下一个字符。
            response += c;
        }
    }
    if (debug) {
        Serial.print(response);
    }
    return response;
}


void setup() {
    Serial.begin(115200);
    esp8266.begin(115200); //esp波特率

    sendCommand("AT+CWMODE=2\r\n", 2000, DEBUG); //重置模式为AP
    // delay(20000);
    String s = "AT+CWSAP=\"test\",\"123456\",11,0\r\n";
    sendCommand(s, 2000, DEBUG);                //设置模式
    Serial.println("1");
    // delay(30000);
    sendCommand("AT+RST\r\n", 2000, DEBUG); //设置模式
    delay(3000);
    sendCommand("AT+CIPMUX=1\r\n", 1000, DEBUG); //为多个连接配置
//   delay(20000);
    sendCommand("AT+CIPSERVER=1,6000\r\n", 1000, DEBUG); //服务端口为 6000
    Serial.println("Server Ready");
}

void loop() {
    //读取esp数据
    if (esp8266.available()) {
        Serial.write(esp8266.read());
    }
    //读取arduino数据
    if (Serial.available()) {
        esp8266.write(Serial.read());
    }
}

测试：

串口连接

电脑连接AP

IP地址

网络连接

数据收发

七、工作站模式

四、代码

烧入代码蓝色LED会亮起。

#include <Arduino.h>
#include <SoftwareSerial.h>     //串口模块
#include <SerialESP8266wifi.h>  //8266模块

#define sw_serial_rx_pin 4 //将此引脚连接到esp8266上的TX
#define sw_serial_tx_pin 6 //将此引脚连接到esp8266上的RX
#define esp8266_reset_pin 5 //将此引脚连接到esp8266上的CH_PD，而不是复位。 （让重置不连接）

//设置串口引脚
SoftwareSerial swSerial(sw_serial_rx_pin, sw_serial_tx_pin);

//最后一个参数设置ESP8266模块的本地echo选项。
//添加串口启用本地回显和wifi调试
SerialESP8266wifi wifi(swSerial, swSerial, esp8266_reset_pin, Serial);

String inputString;
boolean stringComplete = false;
unsigned long nextPing = 0;

void setup() {
    inputString.reserve(20);
    swSerial.begin(9600);
    Serial.begin(9600);
    while (!Serial)
        ;
    Serial.println("Starting wifi");

    wifi.setTransportToTCP(); // 默认TCP协议
    // wifi.setTransportToUDP();//连接服务器时会使用UDP，默认为TCP

    wifi.endSendWithNewline(true); // 将使用换行符和回车符结束所有传输，即println ..默认为true
    wifi.begin();

    //打开本地ap和服务器（TCP）,本地服务，如果别的Wifi连接本模块
//  wifi.startLocalAPAndServer("MY_CONFIG_AP", "123456", "5", "2121");
    // 指定用户名密码连接WIFI，连接其它的Wifi
    wifi.connectToAP("ChinaNet-304", "houjianjunxunteng1");
    wifi.connectToServer("192.168.1.9", "2121");
    wifi.send(SERVER, "ESP8266 test app started");
}

void loop() {

    //确保esp8266已启动..
    if (!wifi.isStarted())
        wifi.begin();

    //将您在arduino控制台中输入的内容发送到服务器
    static char buf[20];
    if (stringComplete) {
        inputString.toCharArray(buf, sizeof buf);
        wifi.send(SERVER, buf);
        inputString = "";
        stringComplete = false;
    }

    //发送Ping命令
    if (millis() > nextPing) {
        wifi.send(SERVER, "Ping ping..");
        nextPing = millis() + 10000;
    }

    //监听收到的消息并回显，将等待收到消息，或者最大6000毫秒..
    WifiMessage in = wifi.listenForIncomingMessage(6000);
    if (in.hasData) {
        if (in.channel == SERVER)
            Serial.println("Message from the server:");
        else
            Serial.println("Message a local client:");
        Serial.println(in.message);
        //回显;
        wifi.send(in.channel, "Echo:", false);
        wifi.send(in.channel, in.message);
        nextPing = millis() + 10000;
    }

    //如果要与服务器断开连接，请使用：
    // wifi.disconnectFromServer();

}

//从控制台侦听串行输入
void serialEvent() {
//  读取串口数据并显示
    while (Serial.available()) {
        char inChar = (char) Serial.read();
        inputString += inChar;
        if (inChar == '\n') {
            stringComplete = true;
        }
    }
}

五、测试

打开软件：

串口调试

六、ESP8266刷固件

官网：https://www.espressif.com/zh-hans/products/hardware/esp8266ex/resources

安信科技：
http://micropython.org/download/#esp8266

工具：

工具
固件包：
RTOS SDK是指实时的操作系统的开发包,是带有系统的。 NONOS SDK是不带系统的开发包,non-os:非系统,不是系统的。

固件包
连接：

硬串口

烧写模式连线：
1- GND --- TTL板GND
3- GPIO0 --- TTL板GND （重要）
4- RXD --- TTL板TXD
5- VCC --- TTL板VCC3.3V（必须为3.3V，接5V必烧）
7- CH_PD --- TTL板VCC3.3V（必须为3.3V，接5V必烧）
8- TXD --- TTL板RXD
注：这里的7脚最好使用一个104欧姆的上拉电阻
GPIO0　默认是工作模式（不接线）。如果接了低电平就是下载模式（给模块刷固件！！）所以接低电平。CH_PD接高电平,其余除了TX,RX外可以不接线。

刷写：
打开FlashDownloadTools：

工具
打开下载

选择端口，修改BAUD为115200。单击 START 按钮，如果没问题 "DETECTED INFO" 窗口会出现你模块的信息，按照信息将 "SPI MODE"、"FLASH SIZE" 选择好，"SPI SPEED" 默认即可。

blank.bin文件要烧到两个地址里来初始化系统和用户数据。一切就绪后再次单击START按钮既可。

固件烧写

下载完成，打开串口调试，要给Rest一个低电平信号，进行复位，看到ready，说明烧写成功。

QIO -> Quad IO 四倍的数据输入输出
DIO -> Dual IO 两倍的数据输入输出
需要设置晶振和实际板载晶振要求一致，设置SPI Flash 读写速度，高支持80 MHz，SPI模式和选用的SPI flash要求一致，Dual SPI选DIO 或者DOUT，Quad Flash 选QIO或者QOUT。

刷成功能包：
1)esp8266_nonos_sdk_v1.5.4_16_05_20
2)Ai-Thinker_ESP8266_DOUT_8Mbit_v1.5.4.1-a_20171130.bin

Ai-Thinker
Ai-Thinker

七、常见问题：

连接失败
断电，重连，多试几次即可。
Fatal exception 0(IllegalInstructionCause):
原因为电压不足，重复位或断电重连。
要保持电压在4.8V以上。

https://blog.csdn.net/wubo_fly/article/details/86581842
https://blog.csdn.net/qq_35174914/article/details/52757803

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