STM32 ESP8266 无线模块使用

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文章介绍了ESP8266的特性以及连网模式（AP,station），使用串口（USART）接入STM32，实现连网功能。

ESP8266介绍
esp8266 内置超低功耗 Tensilica L106 32 位 RISC 处理器,CPU 时钟速度最高可达 160 MHz，支持实时操作系统 (RTOS) 和 Wi-Fi 协议栈。标准数字外设接口、天线开关、射频 balun、功率放大器、低噪放大器、过滤器和电源管理模块等。低功耗

模块参数

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UART成帧
ESP8266 判断 UART 传来的数据时间间隔，若时间间隔大于 20ms，则认为一帧结束；否则，一直接收数据到上限值 2KB，认为一帧结束。 ESP8266 模块判断UART 来的数据一帧结束后，通过 WIFI 接口将数据转发出去。
成帧时间间隔为 20ms，一帧上限值为 2KB。

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无线组网方式
ESP8266 支持 softAP 模式， station 模式， softAP + station 共存模式三种。

SoftAP：即无线接入点，是一个无线网络的中心节点，类似于无线路由器。手机用户设备、其他 ESP8266 station 接口等均可以作为 station 连入ESP8266，组建成一个局域网。(透传)

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Station：即无线终端，是一个无线网络的终端。
通过连接路由器（AP）连入 internet ，可向云端服务器上传、下载数据。用户可随时使用移动终端（手机、笔记本等），通过云端连接ESP8266。

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网络相关的模块，比如4G、lora等模块都有AT指令，使用AT指令配置模块，ESP8266的AT指令如下

AT指令

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基础指令

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wifi 功能指令

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TCP/IP 指令

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STM32连接模块与配置

RST复位引脚，与CH_PD片选引脚，在模式初始化阶段使用。RST拉高，CH_PD先复位再置位，模块正常工作。采用串口方式与STM32进行通信，使用串口中断，有数据时，去读取数据。

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GPIO配置
// CH_PD引脚
// Enables or disables the High Speed APB (APB2) peripheral clock
#define    macESP8266_CH_PD_APBxClock_FUN                RCC_APB2PeriphClockCmd
//RCC_APB2Periph: specifies the APB2 peripheral to gates its clock
#define    macESP8266_CH_PD_CLK                            RCC_APB2Periph_GPIOB
//PORT
#define    macESP8266_CH_PD_PORT                         GPIOB
//PIN
#define    macESP8266_CH_PD_PIN                            GPIO_Pin_8

RST引脚
#define    macESP8266_RST_APBxClock_FUN                   RCC_APB2PeriphClockCmd
#define    macESP8266_RST_CLK                            RCC_APB2Periph_GPIOB
#define    macESP8266_RST_PORT                            GPIOB
#define    macESP8266_RST_PIN                            GPIO_Pin_9
//

static void ESP8266_GPIO_Config ( void )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
macESP8266_CH_PD_APBxClock_FUN ( macESP8266_CH_PD_CLK, ENABLE );
//CH_PD引脚
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_CH_PD_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init ( macESP8266_CH_PD_PORT, & GPIO_InitStructure );
//RST引脚
macESP8266_RST_APBxClock_FUN ( macESP8266_RST_CLK, ENABLE );
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_RST_PIN;
GPIO_Init ( macESP8266_RST_PORT, & GPIO_InitStructure );
}

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USART配置
#define    macESP8266_USART_BAUD_RATE                      115200

#define    macESP8266_USARTx                               USART3
#define    macESP8266_USART_APBxClock_FUN                RCC_APB1PeriphClockCmd
#define    macESP8266_USART_CLK                            RCC_APB1Periph_USART3

#define    macESP8266_USART_GPIO_APBxClock_FUN             RCC_APB2PeriphClockCmd
#define    macESP8266_USART_GPIO_CLK                      RCC_APB2Periph_GPIOB
//发送TX
#define    macESP8266_USART_TX_PORT                      GPIOB
#define    macESP8266_USART_TX_PIN                         GPIO_Pin_10
//接受RX
#define    macESP8266_USART_RX_PORT                      GPIOB
#define    macESP8266_USART_RX_PIN                         GPIO_Pin_11
//中断
#define    macESP8266_USART_IRQ                            USART3_IRQn
#define    macESP8266_USART_INT_FUN                      USART3_IRQHandler

extern struct  STRUCT_USARTx_Fram                               //´®¿ÚÊý¾ÝÖ¡µÄ´¦Àí½á¹¹Ìå
{
char  Data_RX_BUF [ RX_BUF_MAX_LEN ];

  union {
__IO u16 InfAll;
struct {
   __IO u16 FramLength    :15;                            // 14:0
   __IO u16 FramFinishFlag :1;                               // 15
   } InfBit;
  };

} strEsp8266_Fram_Record;

struct  STRUCT_USARTx_Fram strEsp8266_Fram_Record = { 0 };

//USART 的 NVIC中断
static void ESP8266_USART_NVIC_Configuration ( void )
{
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

/* Configure the NVIC Preemption Priority Bits */
NVIC_PriorityGroupConfig ( macNVIC_PriorityGroup_x );

/* Enable the USART3 Interrupt */
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = macESP8266_USART_IRQ;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}
static void ESP8266_USART_Config ( void )
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

/* config USART clock */
macESP8266_USART_APBxClock_FUN ( macESP8266_USART_CLK, ENABLE );
macESP8266_USART_GPIO_APBxClock_FUN ( macESP8266_USART_GPIO_CLK, ENABLE );

/* USART GPIO config */
/* Configure USART Tx as alternate function push-pull */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =  macESP8266_USART_TX_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(macESP8266_USART_TX_PORT, &GPIO_InitStructure);

/* Configure USART Rx as input floating */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = macESP8266_USART_RX_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(macESP8266_USART_RX_PORT, &GPIO_InitStructure);

/* USART1 mode config */
USART_InitStructure.USART_BaudRate = macESP8266_USART_BAUD_RATE;
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;
USART_Init(macESP8266_USARTx, &USART_InitStructure);

/* 中断配置 */
USART_ITConfig ( macESP8266_USARTx, USART_IT_RXNE, ENABLE ); //使能串口接收中断
USART_ITConfig ( macESP8266_USARTx, USART_IT_IDLE, ENABLE ); //使能串口空闲中断

ESP8266_USART_NVIC_Configuration ();
USART_Cmd(macESP8266_USARTx, ENABLE);
}

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中断函数
void macESP8266_USART_INT_FUN ( void )
{
uint8_t ucCh;
//获取RX中断状态
if ( USART_GetITStatus ( macESP8266_USARTx, USART_IT_RXNE ) != RESET )
{
ucCh  = USART_ReceiveData( macESP8266_USARTx );//接收数据

if ( strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength < ( RX_BUF_MAX_LEN - 1 ) ) //长度判断
//向BUF缓冲区中写入数据ucCh，FramLength 在不断增加
strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF [ strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength ++ ]  = ucCh;
}
//获取IDEL中断状态    ，数据帧接收完毕
if ( USART_GetITStatus( macESP8266_USARTx, USART_IT_IDLE ) == SET )
{
      strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramFinishFlag = 1;//条件置位
ucCh = USART_ReceiveData( macESP8266_USARTx );
ucTcpClosedFlag = strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "CLOSED\r\n" ) ? 1 : 0;
}
}

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ESP8266使用流程
ESP8266的一般使用顺序，ESP8266连接当前环境的热点，与服务器建立TCP连接，传输数据。

AT+CWMODE=1：设置工作模式（STA模式）
AT+RST：模块重启（生效工作模式）
AT+CWJAP=“111”,“11111111”：连接当前环境的WIFI热点（热点名，密码）
AT+CIPMUX=0：设置单路连接模式
AT+CIPSTART=“TCP”,“xxx.xxx.xxx.xxx”,xxxx：建立TCP连接
AT+CIPMODE=1：开启透传模式
AT+CIPSEND：透传模式下，传输数据
+++：退出透传模式

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程序的主处理流程

void ESP8266_StaTcpClient_UnvarnishTest ( void )
{
uint8_t ucStatus;
char cStr [ 100 ] = { 0 };
//使能PD_CH
macESP8266_CH_ENABLE();
//AT测试
ESP8266_AT_Test ();
//选择网络模式
ESP8266_Net_Mode_Choose ( STA );
//连接AP
while ( ! ESP8266_JoinAP ( macUser_ESP8266_ApSsid, macUser_ESP8266_ApPwd ) );
//启动多连接关闭
ESP8266_Enable_MultipleId ( DISABLE );
//连接服务器IP 端口号
while ( ! ESP8266_Link_Server ( enumTCP, macUser_ESP8266_TcpServer_IP, macUser_ESP8266_TcpServer_Port, Single_ID_0 ) );
//设置模式进入透传模式
while ( ! ESP8266_UnvarnishSend () );

while ( 1 )//进入循环
{
//此处可以修改数据源，此处为一串字符串，也可以是从开发版上获取传感器数据，比如温湿度传感器
sprintf ( cStr,"ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\r\n" );
ESP8266_SendString ( ENABLE, cStr, 0, Single_ID_0 );  //发送数据

Delay_ms ( 100 );

if ( ucTcpClosedFlag )  //检测是否丢失链接
{
ESP8266_ExitUnvarnishSend ();       //如果丢失，退出透传模式

do ucStatus = ESP8266_Get_LinkStatus ();    //获取链接状态
while ( ! ucStatus );

if ( ucStatus == 4 )                                           //失去链接后重连
{
while ( ! ESP8266_JoinAP ( macUser_ESP8266_ApSsid, macUser_ESP8266_ApPwd ) );
while ( !ESP8266_Link_Server ( enumTCP, macUser_ESP8266_TcpServer_IP, macUser_ESP8266_TcpServer_Port, Single_ID_0 ) );
}
while ( ! ESP8266_UnvarnishSend () );
}
}

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发送AT指令函数
/*
cmd:待发送的命令，
reply1，reply2期待的回复
waittime 等待时间
*/
bool ESP8266_Cmd ( char * cmd, char * reply1, char * reply2, u32 waittime )
{
strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength = 0;             //数据长度置零
macESP8266_Usart ( "%s\r\n", cmd );
if ( ( reply1 == 0 ) && ( reply2 == 0 ) )                   //没有收到数据
return true;

Delay_ms ( waittime ); //延时函数
//中断接收函数
strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF [ strEsp8266_Fram_Record .InfBit .FramLength ]  = '\0';
macPC_Usart ( "%s", strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF );
if ( ( reply1 != 0 ) && ( reply2 != 0 ) )
return ( ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply1 ) ||
   ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply2 ) );
else if ( reply1 != 0 )
return ( ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply1 ) );
else
return ( ( bool ) strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, reply2 ) );
}

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选择NET模式

bool ESP8266_Net_Mode_Choose ( ENUM_Net_ModeTypeDef enumMode )
{
switch ( enumMode )
{
case STA:
return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=1", "OK", "no change", 2500 );
      case AP:
      return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=2", "OK", "no change", 2500 );
      case STA_AP:
      return ESP8266_Cmd ( "AT+CWMODE=3", "OK", "no change", 2500 );
      default:
      return false;
  }
}

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链接wifi, AT+CWJAP
/*
pSSID用户名
pPassWord 密码
*/
bool ESP8266_JoinAP ( char * pSSID, char * pPassWord )
{
char cCmd [120];
sprintf ( cCmd, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"", pSSID, pPassWord );
return ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", NULL, 5000 );
}

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连接外部服务器 AT+CIPSTART

bool ESP8266_Link_Server ( ENUM_NetPro_TypeDef enumE, char * ip, char * ComNum, ENUM_ID_NO_TypeDef id)
{
char cStr [100] = { 0 }, cCmd [120];
  switch (  enumE )
  {
case enumTCP:
   sprintf ( cStr, "\"%s\",\"%s\",%s", "TCP", ip, ComNum );
   break;
case enumUDP:
   sprintf ( cStr, "\"%s\",\"%s\",%s", "UDP", ip, ComNum );
   break;
default:
break;
  }

  if ( id < 5 )
sprintf ( cCmd, "AT+CIPSTART=%d,%s", id, cStr);
  else
   sprintf ( cCmd, "AT+CIPSTART=%s", cStr );
return ESP8266_Cmd ( cCmd, "OK", "ALREAY CONNECT", 4000 );
}

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获取链接状态AT+CIPSTATUS
uint8_t ESP8266_Get_LinkStatus ( void )
{
if ( ESP8266_Cmd ( "AT+CIPSTATUS", "OK", 0, 500 ) )
{
if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "STATUS:2\r\n" ) )
return 2;
else if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "STATUS:3\r\n" ) )
return 3;
else if ( strstr ( strEsp8266_Fram_Record .Data_RX_BUF, "STATUS:4\r\n" ) )
return 4;
}
return 0;
}

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发送数据"AT+CIPSEND=
/*
返回值
1,发送成功
0,发送失败
*/

bool ESP8266_SendString ( FunctionalState enumEnUnvarnishTx, char * pStr, u32 ulStrLength, ENUM_ID_NO_TypeDef ucId )
{
char cStr [20];
bool bRet = false;
if ( enumEnUnvarnishTx )
{
macESP8266_Usart ( "%s", pStr );
bRet = true;
}

else
{
if ( ucId < 5 )
sprintf ( cStr, "AT+CIPSEND=%d,%d", ucId, ulStrLength + 2 );
else
sprintf ( cStr, "AT+CIPSEND=%d", ulStrLength + 2 );
ESP8266_Cmd ( cStr, "> ", 0, 1000 );
bRet = ESP8266_Cmd ( pStr, "SEND OK", 0, 1000 );
}
return bRet;
}