Arduino使用ESP8266通訊的實踐
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一、 背景
nRF24L01的成本較低，但內部需通過SPI通訊，略顯複雜，同時RF過於專用，接入其他系統時需要轉換，不方便。
ESP8266是樂鑫公司推出的廉價、但幾乎全能的WIFI晶片，被各種智慧硬體廣泛使用，根據其datasheet，不但支援SPI，也可通過I2C、UART等方式進行通訊，尤其是UART，直接支援AT指令，大大簡化開發難度，相當便利。本文即採用AT模式。
ESP8266開發板，TB約12塊左右，右側為ESP8266，左側為25Q80BVSIG，1M快閃記憶體。
二、接線
1、ESP8266開發板引腳圖
- TX：串列埠寫
- GND：接地
- CH_PD：高電平為可用，低電平為關機
- GPIO2：可懸空
- RST：重置，可懸空
- GPIO0：上拉為工作模式，下拉為下載模式，可懸空
- VCC：3.3V（切不可接5V，燒片）
- RX：串列埠讀
2、接線示意
| ESP8266 | ArduinoMega | ArduinoUuno |
|---|---|---|
| TX | 19（RX1） | 0（RX0) |
| GND | GND | GND |
| CH_PD | 5（自由指定） | 5（自由指定） |
| GPIO2 | - | - |
| RST | - | - |
| GPIO0 | - | - |
| VCC | 3.3V | 3.3V |
| RX | 18（TX1） | 1（TX1） |
ESP8266的串列埠預設波特率為115200，mega也可直接接RX0/TX0，
為除錯方便起見，本文中RX0/TX0留做除錯視窗，用RX1/TX1和晶片互動。
如果是UNO，如果要看除錯資訊，只能增加一個軟串列埠。
三、程式碼&執行
雖然可以直接通過串列埠直接讀寫AT指令，但指令較多，處理繁瑣，
找到有如下的庫對AT指令做了封裝，使用十分便利，推薦。
Git地址為：
https://github.com/ekstrand/ESP8266wifi.git
1） ESP8266庫安裝
下載上面的ESP8266的庫後，將其複製到Arduino安裝目錄下的libraries目錄下，啟動ArduinoIDE後,從例子中選擇ESP8266_tcp_cli。
該庫預設支援3個客戶端連線和1個監聽連線，如要增大須修改其標頭檔案中的如下兩個巨集：
define SERVER '4'
define MAX_CONNECTIONS 32） 程式碼修改
該庫設計很靈活，設定了3個串列埠，入串列埠，出串列埠和除錯串列埠。
其中入串列埠和出串列埠用於AT命令傳送和接收，和ESP8266的串列埠相連，除錯串列埠可顯示具體互動情況（AT指令資訊等）原例子中採用的是UNO，因其只有一個硬串列埠，所以改為Mega適用，以檢視除錯資訊。
3） 執行
載入執行後，如WIFI設定正常，則可接入WIFI並取得IP，如下：
可看到除錯串列埠輸出的AT指令，已經連線到WIFI，並取得192.168.80.188的IP.
另外，2121埠被也監聽成功。
可用telnet 模擬客戶端，連線建立成功後，輸入資料0～D，hello world。
輸入的資料可從COM監視器中看到對應的AT指令。如下圖：
四、例子程式碼解析
從原有例子中刪除了軟串列埠相關的處理，如下
#include <ESP8266wifi.h>
#define esp8266_reset_pin 5
#define SERVER_PORT "2121"
#define SSID "XXXX"
#define PASSWORD "yourpass"
// 初始化，串列埠1和ESP8266互動，串列埠0做除錯輸出， pin5做reset
ESP8266wifi wifi(Serial1, Serial1, esp8266_reset_pin, Serial);
void processCommand(WifiMessage msg);
uint8_t wifi_started = false;
// 自定義的應用層命令，可根據自身應用修改
const char RST[] PROGMEM = "RST";
const char IDN[] PROGMEM = "*IDN?";
void setup() {
// 除錯串列埠啟動，波特率可隨意指定
Serial.begin(115200);
// ESP8266預設波特率為115200（可用AT指令修改）
Serial1.begin(115200);
while (!Serial) // 等待串列埠初始化成功
;
Serial1.println("Starting wifi"); // 命令
Serial.println("Starting wifi"); // 除錯log輸出
wifi.setTransportToTCP(); // TCP模式（預設設定）
wifi.endSendWithNewline(false); // 傳送資料自動以\r\n結尾（預設設定）
wifi_started = wifi.begin(); // WIFI啟動
if (wifi_started) { // 如果WIFI初始化成功
wifi.connectToAP(SSID, PASSWORD); // 指定使用者名稱密碼連線WIFI
wifi.startLocalServer(SERVER_PORT); // 本機（Arduino）監聽2121埠（做服務端）
} else {
// ESP8266 isn't working..
Serial.println("ESP8266 isn't working..");
}
}
void loop() {
static WifiConnection *connections;
// check connections if the ESP8266 is there
if (wifi_started)
wifi.checkConnections(&connections); // 檢查/獲取當前所有連線的狀況
// check for messages if there is a connection
for (int i = 0; i < MAX_CONNECTIONS; i++) { // 預設最大為3
if (connections[i].connected) {
// See if there is a message
WifiMessage msg = wifi.getIncomingMessage();
if (msg.hasData) { // 如果有資料
processCommand(msg);
}
}
}
}
void processCommand(WifiMessage msg) { // 資料處理函式
char espBuf[MSG_BUFFER_MAX];
int set;
char str[16];
Serial.print(msg.message);
// 以下為應用層面的處理
sscanf(msg.message, "%15s %d", str, &set);
Serial.print(str);
Serial.println(set);
if ( !strcmp_P(str, IDN) ) {
wifi.send(msg.channel, "ESP8266wifi Example");
}
// Reset system by temp enable watchdog
else if ( !strcmp_P(str, RST) ) {
wifi.send(msg.channel, "SYSTEM RESET...");
// soft reset by reseting PC
asm volatile (" jmp 0");
}
// Unknown command
else {
wifi.send(msg.channel, "ERR");
}
}六、更多文章
ESP8266可以和Arduino配合使用，充當起為Arduino進行Wifi連線、網路處理的任務。
但其實esp8266本身對比arduino，功能、效能方面均是有過之而無不及，實有殺雞用牛刀大材小用之感。
更多ESP8266的文章，請見如下：
https://blog.csdn.net/ydogg/article/category/6930257