ESP8266与MCU通信

发表于： 2021-09-30 分类于：浅尝嵌入式开发

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前段时间学习了ESP8266的AT指令集，现在通过AT指令初始化ESP8266+串口通信的方式，完成WLAN下的信息交换，比如手机、PC、其他MCU与STC89 C51的通信等等。其中踩了不少的坑，特此记录一下。ESP8266小模块系列常见的就下面几种：ESP-01S比ESP-01多了两颗小料并增强了天线的强度，其他的是一样的，完全通用！

下面是其管脚图与外形尺寸图，如果PCB背板也有图的话那么直接根据背板的上的图也是OK的：

AT测试+服务模式配置

通过USB转TTL模块把ESP8266模块和电脑连接起来，下面是我是使用的USB转TTL，专门用于ESP8266 WIFI模块的调试工具，购买链接 https://detail.1688.com/offer/548614288547.html ：

连接好后，就准备用电脑用串口调试助手向ESP8266发送AT指令即可，调试助手可使用XCOMV2，非常好用。设置好串口调试助手的串口和波特率，ESP8266默认波特率为115200，把串口调试助手的波特率调为115200，并且勾选左下角的发送新行。在输入框中输入 AT 然后点击发送：

如果AT测试指令返回OK，就是没问题的，如果未返回，那么需要刷入官方原厂固件才可以继续使用。

由于ESP 8266这种小模块通常只是作为其他设备与MCU的沟通媒介，所以配置成服务器模式进行数据交互就OK了，按照以下顺序向模块发送AT指令：

-> 下面的指令配置一次就够了，断电重连配置的信息也不会改变

1、AT+RST 复位命令，复位成功后ESP8266会返回一堆乱码，这时候就说明ESP8266配置成功了

2、AT+CWMODE=2 服务器/热点模式

3、AT+CWSAP=“esp8266”,“0123456789”,11,3 设置WIFI热点属性，名称，密码，通道号，加密方式

4、AT+RST 配置完 AT+CWMODE要重启模块使配置生效

-> 下面的指令每次重启模块之后都要配置一遍

5、AT+CIPMUX=1 设置为多连接模式

6、AT+CIPSERVER=1,8080 其中1代表建立服务器，只能选1，端口号没有固定值，可随意修改。

按照上述顺序配置完之后就可以用手机进行连接，使用网络调试助手 https://img.zouchanglin.cn/b0c1c79fd9c5f1bbb51da68a317e8398.apk ，如果手机发现WIFI并且输入密码成功连接了，就证明上面的配置成功了。打开手机网络调试助手，把协议类型设置为"TCP Client", IP地址设置为用 AT+CIFSR 指令查询到的ESP8266的IP（一般为192.168.4.1），端口号就是前面设置的端口号。

手机要连接好ESP8266的WIFI，如果可以连接上，并且串口调试助手收到了手机端发来的数据，那么就说明配置都是OK的，现在基本的手机和ESP8266通信已经完成了。

调整波特率，与C51匹配

上面的配置只是电脑和ESP8266的连接，确保ESP8266运行正常，现在要进行单片机和ESP8266的连接了。因为51单片机通讯的波特率达不到115200，所以最好选择9600即可，所以ESP8266要与单片机进行连接通讯，就要先用电脑把ESP8266的波特率设置为9600；

AT+CIOBAUD=9600 该指令就可以设置ESP8266波特率为9600了，AT+RST重启一下ESP8266。

注意不要忘记把电脑串口调试助手的波特率也改为9600，不然电脑连接ESP8266就会出现错误。

AT+CIPMUX=1与AT+CIPSERVER=1,8080这两条指令每次重启模块之后都要配置一遍，因此，这两条指令让MCU去发送即可，每次MCU重启之后都会自动发动这两条指令进行ESP8266的初始化操作。

C51如何指定波特率呢？其实可以自己计算，也可以通过软件直接计算：

/**
  * @brief  串口初始化，9600bps@11.0592MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void UART_Init(void)		//9600bps@11.0592MHz
{
	PCON |= 0x80;		//使能波特率倍速位SMOD
	SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率
	
	TMOD &= 0x0F;		//清除定时器1模式位
	TMOD |= 0x20;		//设定定时器1为8位自动重装方式
	TL1 = 0xFA;		//设定定时初值
	TH1 = 0xFA;		//设定定时器重装值
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
	TR1 = 1;		//启动定时器1
	
	EA=1;
	ES=1;
}

/**
  * @brief  串口发送一个字节数据
  * @param  Byte 要发送的一个字节数据
  * @retval 无
  */
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{
	SBUF=Byte;
	while(TI==0);
	TI=0;
}

先测试发送一个字符或者字符串，如果成功，那就说明单片机设置的9600bps发送数据是没问题的。

其实这种思路很重要，每做一部，先看看这一步是否存在问题，这样能缩小问题的范围，不至于最终调试的时候才发现出了BUG，不知道从何找起，单元测试就是这个道理。

MCU与ESP8266接线

串口接线其实非常简单，ESP8266的VCC、GND、TXD、RXD接入C51的3.3V、GND、RXD（P30）、TXD（P31）即可。

需要注意的是，在C51的P31和P30口在接入ESP8266时，烧录程序会有问题，在烧录程序的时候应该将串口移除才可以。

另外ESP8266的CH_PD口应该也接3.3V：

程序编写

UART.h与UART.c

// -------------------------- UART.h --------------------------------
#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__

void UART_Init();
void UART_SendByte(unsigned char Byte);
void UART_SendString(unsigned char *str);

#endif //!__UART_H__


// ---------------------------- UART.c ------------------------------
#include <REGX51.H>

/**
  * @brief  串口初始化，4800bps@12.000MHz
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void UART_Init(void)		//9600bps@11.0592MHz
{
	PCON |= 0x80;		//使能波特率倍速位SMOD
	SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率
	
	TMOD &= 0x0F;		//清除定时器1模式位
	TMOD |= 0x20;		//设定定时器1为8位自动重装方式
	TL1 = 0xFA;		//设定定时初值
	TH1 = 0xFA;		//设定定时器重装值
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
	TR1 = 1;		//启动定时器1
	
	EA=1;
	ES=1;
}

/**
  * @brief  串口发送一个字节数据
  * @param  Byte 要发送的一个字节数据
  * @retval 无
  */
void UART_SendByte(unsigned char Byte)
{
	SBUF=Byte;
	while(TI==0);
	TI=0;
}

/**
  * @brief  串口发送一个字符串数据
  * @param  str 要发送的字符串指针
  * @retval 无
  */
void UART_SendString(unsigned char *str)
{
	char *tmp = str;
	while(*tmp!='\0')
    {
        UART_SendByte(*tmp);
        tmp++;
    }
}

/*串口中断函数模板
void UART_Routine() interrupt 4
{
	if(RI==1)
	{
		
		RI=0;
	}
}
*/

main.c

#include <REGX51.H>
#include <INTRINS.H>
#include <STRING.H>

#include "UART.h"
#include "LCD1602.h"

unsigned char i = 0;
unsigned char flag = 0;
unsigned char receive[20] = {0};
	
void Delay500ms() //@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	_nop_();
	_nop_();
	i = 22;
	j = 3;
	k = 227;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}


// 初始化ESP8266
void Connect_Init()
{
    char *mux="AT+CIPMUX=1\r\n";
    char *server="AT+CIPSERVER=1,8080\r\n";
	
	Delay500ms();
    UART_SendString(mux);
	Delay500ms();
    UART_SendString(server);
}

// 收到数据触发中断
void UART_Routine() interrupt 4
{
    char res;
    res=SBUF;         //取出接受到的数据
    RI=0;              //清除接受中断标志位
    if(res==':'||i>0)    //i是全局变量
    {
        receive[i]=res;   //receive数组也是全局变量
        i++;
        if(res=='\n')
        {
			LCD_ShowNum(2,1,flag++,3);
			LCD_ShowString(2,5,receive);
            i=0;
            //添加对收到信息的处理代码
            memset(receive,0,50);
        }
    }
}

void main()
{
	LCD_Init();
	UART_Init();
	Connect_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"server ready");
	while(1)
	{
		
	}
}

其中LCD的代码和之前的LCD1602一模一样，接下来手机连接WIFI，打开网络调试助手，发送信息OK！

最终效果

整个过程中需要注意的点：

1、波特率一定要一致，不要超出MCU支持的最高波特率，一般为9600即可；

2、确保8266模块时正常工作的，接入MCU之前一定要通过USB转TTL在PC上测试；

3、确保MCU串口发送数据没有问题，通过串口调试助手验证；

4、某些开发板由于引脚冲突，可能导致程序异常，这个时候换个最小系统板试试；

5、8266接入MCU后，如果需要烧录MCU，先将8266连接线断开再烧录；

补充：MCU如何回发数据

其实，对于数据回发来说，只需要使用 AT+CIPSEND=“0,30” 即可，其中0时客户端ID，30是数据长度，下面是我封装的ESP8266模块：

// ------------------------ ESP8266.h -------------------------------
#ifndef __ESP8266_H__
#define __ESP8266_H__


void ESP8266_Connect_Init();


void ESP8266_SendString(char *clientId, char *str, char *length);

#endif //!__ESP8266_H__


// ------------------------ ESP8266.c -------------------------------
#include "Delay.h"
#include "UART.h"
#include "LCD1602.h"

// 初始化ESP8266
void ESP8266_Connect_Init()
{
    char *muxCmd="AT+CIPMUX=1\r\n";
    char *serverCmd="AT+CIPSERVER=1,8080\r\n";
	
	Delay(200);
    UART_SendString(muxCmd);
	Delay(200);
    UART_SendString(serverCmd);
}

// 发送到客户端，客户端ID，内容，内容长度
void ESP8266_SendString(char *clientId, char *str, char *length)
{	
	// 串口发送数据传出指令, 如AT+CIPSEND=0,10
	UART_SendString("AT+CIPSEND=");
	UART_SendString(clientId);
	UART_SendString(",");
	UART_SendString(length);
	UART_SendString("\r\n");
	Delay(100);
	UART_SendString(str);
	Delay(20);
}

在main.c中直接调用即可：

#include <REGX51.H>
#include <INTRINS.H>
#include <STRING.H>

#include "UART.h"
#include "LCD1602.h"
#include "Delay.h"
#include "ESP8266.h"

unsigned char i = 0;
unsigned char flag = 0;
unsigned char receive[50] = {'\0'};


// 收到数据触发中断
void UART_Routine() interrupt 4
{
    char res;
    res=SBUF;
    RI=0;
    if(res=='+'||i>0)
    {
        receive[i]=res;
        i++;
        if(res=='\n')
        {
			LCD_ShowNum(2,1,flag++,3);
			LCD_ShowString(2,4,receive);
			// 收到后做出响应【可选】,参数为客户端ID、内容、长度，注意都是字符串表示形式
			ESP8266_SendString("0", "ABC12345678", "11");
            i=0;
            //添加对收到信息的处理代码
            memset(receive,0,50);
        }
    }
}

void main()
{
	LCD_Init();
	UART_Init();
	ESP8266_Connect_Init();
	LCD_ShowString(1,1,"success");
	while(1)
	{
		
	}
}

完整工程代码见： Wifi模块 – ESP8266