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51单片机（十三）ESP8266无线通讯点亮LED灯_esp8266-01s引脚图及其功能

作者：羊村懒王 | 2024-06-14 13:57:07

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esp8266-01s引脚图及其功能

        上一章我们学习了52单片机串口的使用，本章我们将使用51单片机的串口连接上ESP8266-01s这个wifi模块来实现网络通信，通过手机连接WIFI,控制51单片机上led亮灭（使用AT指令方式）
        

本实验使用的是安信可公司设计的WIFI模块——ESP-01S，该模块搭载有乐鑫出品的ESP8266EX核心处理器。ESP8266是一款高性能的SOC，其内部除了内嵌有低功耗32位的CPU（80MHz default or 160MHz），还支持WIFI g/g/n协议、TCP/IP协议、WIFI Direct（P2P）、soft-AP和RTOS。在目前物联网飞速发展的年代，其在智能家居等领域有着一席之地，在开发者社区中十分受欢迎。


1、 ESP-01S模块介绍

ESP-01S模组共接出了8个接口，板上除了有一块ESP8266EX的核心处理器，还搭载的有一片外部flash，可以用于存储程序。ESP-01S模块外观及引脚如下图1所示，图片和数据来源于安信可官方文档。

图1 ESP-01S模块外观及引脚图

引脚功能定义如下表所示：

ESP8266的三种工作模式

(1)AP模式(模块作为热点,可以发散出wifi信号,实现手机或电脑直接与模块通讯,实现局域网无线控制)

(2)STA模式(模块通过路由器连接互联网,手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制)

(3)STA+AP模式(两种模式的共存即可通过互联网控制可实现无缝对接切换)
 

 2、 ESP8266 AT指令集

        在ESP8266的开发过程中，有两种最主要的方式：SDK方法、AT方法。前者的优势是让系统的成本降低、体积小，因为使用的是芯片内部自带的MCU，劣势是入门时间较长，新手需要一个星期到半月的时间去熟悉开发环境；后者的优势是只需要使用AT指令即可，无需花大量的时间去熟悉环境，开发速度快，劣势是需要额外增加外部CPU成本，体积也相对变大。

        AT指令是以AT开头、结尾的特定字符串，AT后面紧跟的字母和数字表明AT指令的具体功能。AT指令具有以下特点：

①几乎所有的AT指令(除了“A/”及“+++”两个指令外)都以一个特定的命令前缀开始，以一个命令结束标志符结束。命令前缀一般由AT两个字符组成，命令结束符通常为。

②每一条AT指令执行完后，调制解调器都会返回一个结果，以对接收到的命令作出应答。
        

        本章将使用简单的AT指令，来使用ESP-01S，即将串口与ESP-01S连接后，在使用串口发送AT指令到ESP-01S上，即可使用ESP-01S。

说了这么多，接下来开始介绍常用的一些AT指令，数据来源于乐鑫官方文档。

AT指令可以细分为四类：测试指令、查询指令、设置指令和执行指令，其指令格式和描述如下表所示：

 本章将使用到关于ESP-01S的WIFI功能AT指令，如下，可去乐鑫官网查看。

 （3）TCP/IP功能AT指令

 （4）AP模式+TCP client

 

 （注：AT+ CIPMUX=1（多连接）时才能开启服务器；关闭 server 模式需要重启。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+CIPSTATUS除了用来查看TCP的连接服务，还可以用来查看UDP连接服务）
（3）station模式+TCP client
相比与AP模式+TCP client，不同之处在与2、3两步，变成了三个步骤的同时，操作也不一样了。将下面的操作替换掉AP模式+TCP client的2、3两步即可。

3.ESP8266工作模式的选择及AT指令的刷入

ESP8266配置成服务器（PC或单片机发指令）先将ESP-01S用串口和PC端连接，使用串口助手刷入AT指令：
(1)  测试AT指令：AT
(2)  更改模块波特率: AT+CIOBAUD=9600 (波特率设置成功后要更改后再进行设置其它波特率)
(3)  设置为AP模式：AT+CWMODE=3
(4)  设置name password,加密方式:AT+CWSAP=\"PRECHIN\",\"prechin168\",11,0"
(5)  设置主机端的ip地址：AT+CIPAP=\"192.168.4.2\"(此处的IP地址是模块本身的IP,不是ST模式中加入路由器后分配的IP)

(6)  复位重启模块：AT+RST
(7)  设置为多连接模式，启动模块：AT+CIPMUX=1
(8)  服务器的设置端口：AT+CIPSERVER=1,8080  (TCP client连接server时端口号要保持一致)

注:把以上AT指令刷入ESP8266模块,刷入成功都会返回ok,蓝色部分的指令掉电后不会被抹去,红色部分的指令掉电后会被自动抹去,每次重启模块都要进行配置一遍,故在ESP初始化函数中都要加上红色部分的指令.

4.ESP8266与51单片机的连接(附加外接电源的连接)

ESP8266的  RXD TXD VCC   GND

51单片机的  TXD RXD VCC GND 

5.实现ESP8266对51单片机的LED灯的无线控制

ESP8266在AP模式下发散出来一个热点,模块作为服务器TCP server.

手机APP或网络调试助手作为客服端TCP client 去访问服务器,从而实现无线控制.

这里介绍一下手机APP对LED无线控制的具体操作过程:

(1)手机上下载一个TCP连接或NetAssist的APP

(2)打开手机WiFi可以搜索到ESP8266点击连接,连接成功后会有提示说"此热点无上网功能,是否切换"点击否.

(3)打开手机APP,点击TCP client 连接,输入AT指令中获取的IP地址,选择端口号,点击连接.

(4)连接成功后,输入字符大写的A就会打开LED灯,输入大写字符B关闭LED灯.
 

6.代码实现

1.串口的初始化

  1. #define RELOAD_COUNT 0xFA //宏定义波特率发生器的载入值 9600
  2.  
  3. void UART_Init()
  4. {
  5. 	SCON=0X50;			//设置为工作方式1
  6. 	TMOD=0X20;			//设置计数器工作方式2
  7. 	PCON=0X80;			//波特率加倍
  8. 	TH1=RELOAD_COUNT;	//计数器初始值设置
  9. 	TL1=TH1;
  10. 	ES=0;				//关闭接收中断
  11. 	EA=1;				//打开总中断
  12. 	TR1=1;				//打开计数器
  13. }

2.串口发送数据函数

  1. void UART_SendByte(u8 dat)
  2. {
  3. 	ES=0; //关闭串口中断
  4. 	TI=0; //清发送完毕中断请求标志位
  5. 	SBUF=dat; //发送
  6. 	while(TI==0); //等待发送完毕
  7. 	TI=0; //清发送完毕中断请求标志位
  8. 	ES=1; //允许串口中断
  9. }
  10.

3.串口发送AT命令函数

  1. void ESP8266_SendCmd(u8 *pbuf)
  2. {
  3. 	while(*pbuf!='\0') //遇到空格跳出循环	
  4. 	{
  5. 		UART_SendByte(*pbuf);
  6. 		delay_10us(5);
  7. 		pbuf++;	
  8. 	}
  9. 	delay_10us(5);
  10. 	UART_SendByte('\r');//回车
  11. 	delay_10us(5);
  12. 	UART_SendByte('\n');//换行
  13. 	delay_ms(1000);
  14. }

4.ESP8266AT指令，工作模式初始化

  1. //ESP8266-WIFI模块工作模式初始化
  2. void ESP8266_ModeInit(void)
  3. {
  4. 	ESP8266_RST_Pin=1;
  5. 	ESP8266_CH_PD_Pin=1;
  6. 	ESP8266_SendCmd("AT");
  7. 	ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=3");//设置路由器模式 1 staTIon模式 2 AP点 路由器模式 3 station+AP混合模式
  8. 	ESP8266_SendCmd("AT+CWSAP=\"PRECHIN\",\"prechin168\",11,0"); //设置WIFI热点名及密码
  9. 	ESP8266_SendCmd("AT+CIPAP=\"192.168.4.2\"");//重新启动wifi模块
  10. 	ESP8266_SendCmd("AT+RST");//重新启动wifi模块
  11. 	ESP8266_SendCmd("AT+CIPMUX=1");	//开启多连接模式，允许多个各客户端接入
  12. 	ESP8266_SendCmd("AT+CIPSERVER=1,8080");	//启动TCP/IP 端口为8080 实现基于网络控制	
  13. }

5.串口接收数据中断函数

  1. u8 RecBuf[50];
  2. u8 recFlagOK=0;
  3.  
  4. void Uart() interrupt 4
  5. {
  6. 	static u8 i=0;
  7. 	if(RI)
  8. 	{
  9. 		RI=0;
  10. 		RecBuf[i]=SBUF;	   //+IPD,0,1:F
  11. 		if(RecBuf[0]=='+')i++;
  12. 		else i=0;
  13. 		if(i==10)
  14. 		{
  15. 			i=0;
  16. 			if(RecBuf[0]=='+'&&RecBuf[1]=='I'&&RecBuf[2]=='P'&&RecBuf[3]=='D')
  17. 			{
  18. 				switch(RecBuf[9])
  19. 				{
  20. 					case 'A': led1=0;break;//点亮led1
  21. 					case 'B': led1=1;break;//关闭led1
  22. 					case 'C': led4=0;break;//继电器
  23. 					case 'D': led4=1;break;//
  24. 				}
  25. 			}
  26. 		}				
  27. 	}
  28. 						
  29. }

注（当 ESP8266 设备接收到服务器器发来的数据，将提示如下信息：+IPD,0,F:xxxxxxxxxx // received n bytes, data=xxxxxxxxxxx）故数据判断从RecBuf[9]开始。

完整示例：

  1. #include <reg52.h>
  2.  
  3. sbit ESP8266_RST_Pin=P2^5;
  4. sbit ESP8266_CH_PD_Pin=P2^6; 
  5.  
  6.  
  7. sbit led1=P2^0;
  8. sbit led2=P2^1;
  9. sbit led3=P2^2;
  10. sbit led4=P2^3;
  11.  
  12. typedef unsigned long u32;	 //对数据类型进行声明定义
  13. typedef unsigned int u16;	  
  14. typedef unsigned char u8;
  15.  
  16.  
  17. #define RELOAD_COUNT 0xFA //宏定义波特率发生器的载入值 9600
  18.  
  19. u8 RecBuf[50];
  20. u8 recFlagOK=0;
  21. void delay_10us(u16 us)
  22. {
  23. 	while(us--);
  24. }
  25.  
  26. void delay_ms(u16 ms)
  27. {
  28. 	u16 i,j;
  29. 	for(i=ms;i>0;i--)
  30. 		for(j=114;j>0;j--);
  31. }
  32.  
  33. void UART_Init()
  34. {
  35. 	SCON=0X50;			//设置为工作方式1
  36. 	TMOD=0X20;			//设置计数器工作方式2
  37. 	PCON=0X80;			//波特率加倍
  38. 	TH1=RELOAD_COUNT;	//计数器初始值设置
  39. 	TL1=TH1;
  40. 	ES=0;				//关闭接收中断
  41. 	EA=1;				//打开总中断
  42. 	TR1=1;				//打开计数器
  43. }
  44.  
  45. void UART_SendByte(u8 dat)
  46. {
  47. 	ES=0; //关闭串口中断
  48. 	TI=0; //清发送完毕中断请求标志位
  49. 	SBUF=dat; //发送
  50. 	while(TI==0); //等待发送完毕
  51. 	TI=0; //清发送完毕中断请求标志位
  52. 	ES=1; //允许串口中断
  53. }
  54.  
  55.  
  56. void ESP8266_SendCmd(u8 *pbuf)
  57. {
  58. 	while(*pbuf!='\0') //遇到空格跳出循环	
  59. 	{
  60. 		UART_SendByte(*pbuf);
  61. 		delay_10us(5);
  62. 		pbuf++;	
  63. 	}
  64. 	delay_10us(5);
  65. 	UART_SendByte('\r');//回车
  66. 	delay_10us(5);
  67. 	UART_SendByte('\n');//换行
  68. 	delay_ms(1000);
  69. }
  70.  
  71.  
  72. //ESP8266-WIFI模块工作模式初始化
  73. void ESP8266_ModeInit(void)
  74. {
  75. 	ESP8266_RST_Pin=1;
  76. 	ESP8266_CH_PD_Pin=1;
  77. 	ESP8266_SendCmd("AT");
  78. 	ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=3");//设置路由器模式 1 staTIon模式 2 AP点 路由器模式 3 station+AP混合模式
  79. 	ESP8266_SendCmd("AT+CWSAP=\"PRECHIN\",\"prechin168\",11,0"); //设置WIFI热点名及密码
  80. 	ESP8266_SendCmd("AT+CIPAP=\"192.168.4.2\"");//重新启动wifi模块
  81. 	ESP8266_SendCmd("AT+RST");//重新启动wifi模块
  82. 	ESP8266_SendCmd("AT+CIPMUX=1");	//开启多连接模式，允许多个各客户端接入
  83. 	ESP8266_SendCmd("AT+CIPSERVER=1,8080");	//启动TCP/IP 端口为8080 实现基于网络控制	
  84. }
  85.  
  86. void Uart() interrupt 4
  87. {
  88. 	static u8 i=0;
  89. 	if(RI)
  90. 	{
  91. 		RI=0;
  92. 		RecBuf[i]=SBUF;	   //+IPD,0,1:F
  93. 		if(RecBuf[0]=='+')i++;
  94. 		else i=0;
  95. 		if(i==10)
  96. 		{
  97. 			i=0;
  98. 			if(RecBuf[0]=='+'&&RecBuf[1]=='I'&&RecBuf[2]=='P'&&RecBuf[3]=='D')
  99. 			{
  100. 				switch(RecBuf[9])
  101. 				{
  102. 					case 'A': led1=0;break;//点亮led1
  103. 					case 'B': led1=1;break;//关闭led1
  104. 					case 'C': led4=0;break;//继电器
  105. 					case 'D': led4=1;break;//
  106. 				}
  107. 			}
  108. 		}				
  109. 	}
  110. 						
  111. }
  112. void main()
  113. {	
  114. 	u16 i=0;
  115.  
  116. 	led1=0;
  117. 	led2=0;
  118. 	led3=0;
  119. 	led4=0;
  120.  
  121. 	UART_Init(); //串口初始化
  122. 	ESP8266_ModeInit();
  123. 	ES=1; //允许串口中断
  124. 	while(1)
  125. 	{
  126. 		i++;
  127. 		if(i%10==0)
  128. 		{
  129. 			led3=!led3;
  130. 		}
  131. 		delay_ms(100);
  132. 	}		
  133. }

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