1、ESP8266-01S的工作原理
1.1、AP和STA
ESP8266-01S为WIFI的透传模块，主要模式如下图：
上节说到，我们需要用到AT固件进行局域网应用（ESP8266连接的STM32和手机进行连接）。
- ESP8266为一个WiFi透传模块，和蓝牙透传模块具有主从两种工作模式一样，也具有两种工作模式：STA模式（Station）和AP模式（Access Point），一般WiFi模块还会有一个STA+AP模式，即可以在两种模式下切换的状态。
- AP模式下，WiFi模块产生热点，提供无线接入服务，允许其它无线设备接入，提供数据访问，一般的无线路由/网桥工作在该模式下。该模式对应TCP传输协议中的服务端（TCP Server）。
- STA模式下，WiFi模块为连接到无线网络的终端（站点），可以连接到AP，一般无线网卡工作在STA模式下。该模式对应TCP传输协议中的客户端（TCP Client）。
1.2、TCP/UDP/透传的概念，以及他们之间的不同点和相同点
TCP：
- TCP是一种面向连接的，提供可靠交付服务和全双工通信的，基于字节流的端到端的传输层通信协议。
- TCP在传输数据之前必须先建立连接，数据传输结束后要释放连接。
- 每一条TCP连接只能有2个端点，故TCP不提供广播或多播服务。
- TCP提供可靠交付，通过TCP连接传输的数据，无差错、不丢失、不重复、并且按序到达。
- TCP是面向字节流的。虽然应用进程和TCP的交互是一次一个数据块(大小不等），但TCP把应用程序交下来的数据看成仅仅是一连串的无结构的字节流。TCP并不知道所传输的字节流的含义。
UDP：
- UDP是一种无连接的，尽最大努力交付的，基于报文的端到端的传输层通信协议。
- UDP，在发送数据之前不需要建立连接。
- UDP不保证可靠交付，主机不需要位置复杂的连接状态。
- UDP是面向报文的。UDP对应用层交下来的报文，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的的边界，即应用层交给UDP多长的报文，UDP就照样发送，即一次发送一个报文。在接收端，UDP一次交付一个完整的报文。
- UDP没有拥塞控制，网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。
- UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。
- UDP的首部开销小，只有8个字节，比TCP的20个字节的首部要短。
透传：
- 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
1.3、固件
固件：
固件是写入存储器中的程序，在单片机中就是写到Flash中的程序。即烧写进程序的flash（ROM），硬件根据该固件运行。
1.4、连接方式
2、AT指令原理和配置
esp8266-01s在烧入固件后根据固件运行，固件中固定有配置和反馈指令，对其通过串口发送对应的指令，esp8266-01s会进行响应的配置。所以固件要根据自己的实际情况进行选择。你发对应指令，模块就会做相应的工作。
使用 AT 指令配置 ESP8266
通过 AT 指令，您可以对 ESP8266 进行各种配置，包括 Wi-Fi 连接、服务器设置等。以下是常用的 AT 指令以及如何使用它们配置 ESP8266 的步骤。
2.1、准备工作
硬件连接：
- 将 ESP8266 模块与 USB 转 TTL 适配器连接。
- 确保正确接线（TX 到 RX，RX 到 TX，VCC 接 3.3V，GND 接地）。
环境准备：
- 使用串口工具（如 PuTTY、CoolTerm 或 Arduino Serial Monitor）打开串口通讯。
2.2、配置步骤AP模式
2.2.1 建立AP------------------------------------------------------------------------------------------------
1) 测试连接，串口对esp8266进行发送
AT
- 如果返回
OK，表示与 ESP8266 的串口连接正常。
2) 查看固件版本
AT+GMR
- 返回当前固件信息。
3) 设置工作模式
- STA 模式（连接 Wi-Fi）：
AT+CWMODE=1
- AP 模式（创建热点）：
AT+CWMODE=2
- 混合模式（同时作为热点和客户端）：
AT+CWMODE=3
查看工作模式：
AT+CWMODE?4) 设置AP名称
AT+CWSAP="Your_AP_Name","Your_Password",5,3
Your_AP_Name: 自定义的热点名称。Your_Password: 热点的 Wi-Fi 密码（8 到 64 个字符）。5: 信道，值从 1 到 13。选择一个不冲突的信道。3: 安全模式（0：开放，1：WEP，2：WPA-PSK，3：WPA2-PSK，4：WPA/WPA2-PSK）。
5）. 启动 AP
- 设置 AP 后立即启动:
- 上述
AT+CWSAP指令执行后，ESP8266 会自动启动您配置的 AP。6）获取 AP 配置信息
- 查看当前 AP 配置:
AT+CWSAP?7） 关闭 AP
- 关闭当前 AP:
AT+CWQAP
8）查看当前连接状态
- 检查已连接的客户端:
AT+CIPSTAMAC?
- 用于获取已连接设备的 MAC 地址。
9）查看已接入设备的IP信息AT+CWLIF
10）获取本设备IP
AT+CIFSR
2.2.2、Server 方法收发（可连接多设备）-----------------------------------------------------------------
1）、开启多连接模式
AT+CIPMUX=1
0-单路连接模式，1-多路连接模式（Server模式）
2）、创建服务器
AT+CIPSERVER=1,8080
- 0-关闭 server 模式，1-开启 server 模式
- 端口号，缺省值为 333
(1) AT+ CIPMUX=1 时才能开启服务器；关闭 server 模式需要重启
(2)开启 server 后自动建立 server 监听,当有 client 接入会自动按顺序占用一个连接。
3）关闭连接，关闭 server 模式需要重启，重启使用AT+ CIPMUX=1，重启后创建服务器AT+CIPSERVER=1,8080（例如）
AT+CIPSERVER=0
关闭服务器
通过 fireTools.exe连接
串口助手 软件工具等
链接：百度网盘 请输入提取码 提取码：3p7y
可以看到连接失败，ESP8266默认ip为192.168.4.1，通过指令AT+CIFSR可以查看ESP8266自身的IP
需要设置超时时间，否则无数据时会超时自动断连，断联后需要重开服务器：需要再发一遍
AT+CIPMUX=1，AT+CIPSERVER=1,8080
4）设置超时时间s为单位，（开启服务器后才能设置）
AT+CIPSTO=2880
服务器超时时间，0~2880，单位为 s
5）然后电脑连接ESP8266-01S
此处网络为配置AP时设置的名称和密码，我们此处举例为ESP_01S；12345678，电脑连接模块的WIFI，然后通过 fireTools.exe调试助手连接TPC服务器（模块）
串口助手 软件工具等（下载工具），在TCP网络调试菜单进行调试
链接：百度网盘 请输入提取码 提取码：3p7y
协议类型表示上位机使用端的类型，为客户机；服务器ip即esp8266-01s的ip，默认为192.168.4.1，端口为自己配置的8080。esp8266的配置可通过
AT+CWSAP?命令查看，esp8266的IP可通过AT+CIFSR查看。如图，连接和断连都会显示
6）查看当前的设备
AT+CIPSTATUS
返回：STATUS: + CIPSTATUS:,,,,
- :连接的 id 号 0-4
- :字符串参数，类型 TCP 或 UDP
- :字符串参数，IP 地址
- :端口号
- : 0-本模块做 client 的连接，1-本模块做 server 的连接
7）向连接设备发送数据
AT+CIPSEND=0,6(设置指令) （通过上一条指令 AT+CIPSTATUS 得知 ID=0）1)单路连接时(+CIPMUX=0)，指令为：AT+CIPSEND=
2)多路连接时(+CIPMUX=1) （Server模式），指令为：AT+CIPSEND= 0,6
多路连接参数1：0表示多路连接的设备0
多路连接参数2：6表示向指定设备发送6Byte数据，若发送字节数小于6，则在发送数据结尾每次会自动补充0D 0A，直到足够6Byte。若发送字节数大于6，则截取前6BYTE。最大长度为 2048。
ESP8266收到此命令后先换行返回”>”，然后开始接收串口数据
1是电脑调试助手发送给ESP8266的数据，发了两次，
发送完毕ESP826601S会返回Recv 6 bytes SEND OK，如果未建立连接或连接被断开，返回 ERROR
8）接收数据
从设备（电脑模拟的），可直接发送数据，接收到
发送接收也可以使用ASIIC，一个汉字占2BYTE（好像是）
2.2.3 Client收发数据方法-----------------------------------------------------------------------------------------
1）关闭Server服务器（不管之前开没开启过，都可以走一下这个流程）
AT+CIPSERVER=0
指令：AT+CIPSERVER=[,]
说明：:0-关闭 server 模式，1-开启 server 模式
:端口号，缺省值为 333
响应：OK
说明：(1) AT+ CIPMUX=1 时才能开启服务器；关闭 server 模式需要重启
(2)开启 server 后自动建立 server 监听,当有 client 接入会自动按顺序占用一个连
接。
AT+RST重启一下
2）使用其他设备或调试助手创建服务器，示例使用fireTools.exe
3）开启多路连接模式（一个客户机（esp826601s）可以连接多个服务器）
AT+CIPMUX=1
0-单路连接模式，1-多路连接模式
4）建立TCP连接
AT+CIPSTART=0,"TCP","192.168.4.2",8080
表示建立id为0的TCP连接，后面是服务器ip和端口号
指令：
1)单路连接时(+CIPMUX=0)，指令为：AT+CIPSTART= ,,
2)多路连接时(+CIPMUX=1)，指令为：AT+CIPSTART=,,,
响应：
如果格式正确且连接成功，返回 OK，否则返回 ERROR
如果连接已经存在，返回 ALREAY CONNECT
说明：
0-4，连接的 id 号
字符串参数，表明连接类型，”TCP”-建立 tcp 连接，”UDP”-建立 UDP 连接
字符串参数，远程服务器 IP 地址
远程服务器端口号
5）向服务器发送数据
AT+CIPSEND=0,10（通过上一条指令 AT+CIPSTART 设置为 ID=0）
指令：
1)单路连接时(+CIPMUX=0)，指令为：AT+CIPSEND=
2)多路连接时(+CIPMUX=1) ，指令为： AT+CIPSEND= ,
响应：
收到此命令后先换行返回”>”，然后开始接收串口数据
每次发送会自动补0D、0A，当数据长度满 length 时发送数据。
如果未建立连接或连接被断开，返回 ERROR
如果数据发送成功，返回 SEND OK
说明：
需要用于传输连接的 id 号 0-4
数字参数，表明发送数据的长度，最大长度为 2048
2.3. 其他常用指令
- 重启 ESP8266：
AT+RST
- 设置无回显模式（有时需要）：
ATE0
- 恢复工厂设置：
AT+RESTORE
二、实际操作
1、ESP8266配置
1.1使用安可信助手连接ESP8266模块（方法见上一文章，需要烧写固件等）
1.2指令配置
1、AT，测试
2、AT+CWMODE=2，AP模式配置
3、AT+RST，复位
4、AT+CWSAP="Your_AP_Name","Your_Password",1,3 ，配置ESP8266的WIFI热点名称和密码
Your_AP_Name: 自定义的热点名称。Your_Password: 热点的 Wi-Fi 密码（8 到 64 个字符）。5: 信道，值从 1 到 13。选择一个不冲突的信道。3: 安全模式（0：开放，1：WEP，2：WPA-PSK，3：WPA2-PSK，4：WPA/WPA2-PSK）。
5、AT+CIPMUX=1 ，开启多连接模式
6、AT+CIPSERVER=1,a (为端口号，默认333)，ESP8266-01S作为server进行连接
- 0-关闭 server 模式，1-开启 server 模式
- 端口号，缺省值为 333
9、完成以上指令后，基本上就设置完成了，当用手机app连接时，app随便下一个网络调试助手就行，选择TCP客户端，连接时需要8266模块的ip，和之前设置的端口，默认端口为333，模块的ip可以通过指令查询：AT+CIFSR
一般默认192.168.4.1
2、手机作为客户端进行连接，当用手机app连接时，app随便下一个网络调试助手就行
若与与手机端在一定时间内不通信，则模块会断开此连接，默认为3分钟。
2.1、设置超时时间
2.2、连接
手机直接连接刚才创建的服务器，和指定的端口，通过
多路连接，连接的通断会显示，好像是0-4通道，默认从0开始
通过指令可以查看当前连接的设备通道和ip和端口等。
AT+CIPSTATUS
返回：STATUS: + CIPSTATUS:,,,,
- :连接的 id 号 0-4
- :字符串参数，类型 TCP 或 UDP
- :字符串参数，IP 地址
- :端口号
- : 0-本模块做 client 的连接，1-本模块做 server 的连接
2.3、收发
手机直接发送，ESP826601S可以接收到
ESP接收到数据
ESP826601S发送：
AT+CIPSEND=0,6
多路连接参数1：0表示多路连接的设备0
多路连接参数2：6表示向指定设备发送6Byte数据，若发送字节数小于6，则在发送数据结尾每次会自动补充0D 0A，直到足够6Byte。若发送字节数大于6，则截取前6BYTE。最大长度为 2048。下图发送的两次1。
ESP8266收到此命令后先换行返回”>”，然后开始接收串口数据
1是电脑调试助手发送给ESP8266的数据，发了两次，
发送完毕ESP826601S会返回Recv 6 bytes SEND OK，如果未建立连接或连接被断开，返回 ERROR
测试完成表明连接已经成功，功能无异常！
三、ESP8266-01S----STM32----手机
以STM32串口3为例
- 串口3，esp8266模块连接串口3资源
- 定时器5，为什么使用定时器？在esp8266接受数据产生中断时，因为我们并不知道接收的有多少数据，什么时候接收结束，所以采用一个定时器，当定时器清零前下一个数据到来表示是连续数据，重置定时器，若定时器时间到了还没有接收到下一条数据则表示数据接收完成，可进入定时器中断服务程序进行数据处理，添加接收完成标志位，如下代码
定时器5初始化：
#include "timer5.h"
extern u8 start3;//串口中断接收完成标志
//定时器5中断服务程序
void TIM5_IRQHandler(void)
{
if (TIM_GetITStatus(TIM5, TIM_IT_Update) != RESET)//是更新中断
{
start3=1; //标记串口数据接收完成
TIM_ClearITPendingBit(TIM5, TIM_IT_Update ); //清除TIM5更新中断标志
TIM_Cmd(TIM5, DISABLE); //关闭TIM5
}
}
//通用定时器中断初始化
//这里始终选择为APB1的2倍，而APB1为36M
//arr：自动重装值。
//psc：时钟预分频数
void TIM5_Int_Init(u16 arr,u16 psc)
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM5, ENABLE);//TIM7时钟使能
//定时器TIM7初始化
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //设置时钟分割:TDTS = Tck_tim
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure); //根据指定的参数初始化TIMx的时间基数单位
TIM_ITConfig(TIM5,TIM_IT_Update,ENABLE ); //使能指定的TIM5中断,允许更新中断
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM5_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3 ;//抢占优先级0
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0; //子优先级1
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
}
串口3初始化：
//初始化IO 串口3
//bound:波特率
void usart3_init(u32 bound)
{
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //声明一个结构体变量，用来初始化GPIO
//使能串口的RCC时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE); //使能UART3所在GPIOB的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3, ENABLE);
//串口使用的GPIO口配置
// Configure USART3 Tx (PB.10) as alternate function push-pull
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
// Configure USART3 Rx (PB.11) as input floating
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
//串口中断配置
//Configure the NVIC Preemption Priority Bits
// NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
// Enable the USART3 Interrupt
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART3_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1 ;//抢占优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2; //子优先级3
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
//配置串口
USART_InitStructure.USART_BaudRate = bound;
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;
// Configure USART3
USART_Init(USART3, &USART_InitStructure);//配置串口3
// Enable USART3 Receive interrupts 使能串口接收中断
USART_ITConfig(USART3, USART_IT_RXNE, ENABLE);
// Enable the USART3
USART_Cmd(USART3, ENABLE);//使能串口3
USART_ClearFlag(USART3, USART_FLAG_TC);
TIM5_Int_Init(1000-1,8400-1); //100ms中断
TIM_Cmd(TIM5, DISABLE); //关闭定时器7
}
串口3中断处理函数：
//定义接收数组，接收缓冲,最大USART3_MAX_RECV_LEN个字节，宏定义为400
unsigned char USART3_RX_BUF[USART3_MAX_RECV_LEN];
u16 USART3_RX_STA=0; //数组标志位
u8 start3=0; //接收状态标志位
void USART3_IRQHandler(void)
{
u8 res;
if(USART_GetITStatus(USART3, USART_IT_RXNE) != RESET)//接收到数据
{
res =USART_ReceiveData(USART3);
TIM_SetCounter(TIM5,0);//计数器清空
TIM_Cmd(TIM5, ENABLE); //使能定时器5
USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA]=res; //记录接收到的值
USART3_RX_STA++;
}
}
串口3发送字符串函数：
//串口3,printf 函数
//确保一次发送数据不超过USART3_MAX_SEND_LEN字节
void u3_printf(char* fmt,...)
{
u16 i,j;
va_list ap;
va_start(ap,fmt);
vsprintf((char*)USART3_TX_BUF,fmt,ap);
va_end(ap);
i=strlen((const char*)USART3_TX_BUF);//此次发送数据的长度
for(j=0;j<i;j++)//循环发送数据
{
while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)==RESET); //等待上次传输完成
USART_SendData(USART3,(uint8_t)USART3_TX_BUF[j]); //发送数据到串口3
}
}
esp8266初始化：
//清空每次中断接收完成后的数组
void Clear_Buffer(void)//清空缓存
{
u8 i;
for(i=0;i<=USART3_RX_STA;i++)
USART3_RX_BUF[i]=0;//缓存
USART3_RX_STA=0;
Delay_ms(100);
}
//模块初始化
void esp8266_start_trans(void)
{
esp8266_send_cmd("AT+CWMODE=2","OK",50);
Clear_Buffer();
//Wifi模块重启
esp8266_send_cmd("AT+RST","OK",20);
Delay_ms(1000); //延时3S等待重启成功
Delay_ms(1000);
Delay_ms(1000);
//AP模式
esp8266_send_cmd("AT+CWSAP=\"想学ESP8266吗\",\"12345678\",11,3","OK",200);
Clear_Buffer();
esp8266_send_cmd("AT+CIPMUX=1","OK",20);
Clear_Buffer();
esp8266_send_cmd("AT+CIPSERVER=1","OK",200);
Clear_Buffer();
}
u8 esp8266_send_cmd(u8 *cmd,u8 *ack,u16 waittime)
{
u8 res=0;
USART3_RX_STA=0;
u3_printf("%s\r\n",cmd); //发送命令
printf("%s\r\n",cmd);
Delay_ms(waittime);
if(strstr((const char*)USART3_RX_BUF,"OK"))
{
Uart1_SendStr((char*)USART3_RX_BUF);
}
return res;
}
主函数main：
extern u8 start3;
extern unsigned char USART3_RX_BUF[USART3_MAX_RECV_LEN];
int main ( void )
{
/* 初始化 */
USART1_Config ();
usart3_init(115200);
CPU_TS_TmrInit();
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_3);
esp8266_start_trans();
while ( 1 )
{
if(start3==1)//接收中断完成标志位
{
//判断接收的数据是否为密码数据，自己设置就行
if(strstr((const char*)USART3_RX_BUF,"12345678"))
{
printf("开门成功\r\n");
}
if(!strstr((const char*)USART3_RX_BUF,"12345678"))
{
printf("密码错误\r\n");
}
Clear_Buffer();
start3=0;
}
}
}
