本帖最后由 luobeihai 于 2024-12-5 00:31 编辑
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1. AT命令基本介绍
1.1 什么是AT命令
AT 命令（AT Commands）最早是由发明拨号调制解调器（MODEM）的贺氏公司（Hayes）为了控制 MODEM 而发明的控制协议。后来随着网络带宽的升级，速度很低的拨号 MODEM 基本退出一般使用市场，但是 AT 命令保留下来。
在嵌入式开发中，经常是使用AT命令去控制各种通讯模块，比如ESP8266 WIFI模块、4G模块、GPRS模块等等。一般就是主芯片通过硬件接口（比如串口、SPI）发送AT命令给通讯模块，模块接收到数据之后回应响应的数据。
在这个通讯过程中其实就是涉及AT命令客户端和AT命令服务器，AT命令集就是他们互相约定好的协议接口。大概的通讯结构如下：
其中，AT客户端通常是主芯片作为客户端，AT服务器一般就是各种通讯模块。
1.2 AT命令的组成和通讯过程
AT命令由三个部分组成，分别是前缀、主体和结束符。其中前缀由字符 AT 构成；主体由命令、参数和可能用到的数据组成；结束符一般为 <CR><LF> ("\r\n")。 比如 AT+CWMODE=3\r\n 这条命令，AT就是前缀，中间就是主体部分，\r\n 就是结束符。 AT命令通讯过程的实现，需要AT Client 和 AT Server 两部分共同完成。 AT客户端和AT服务器之间硬件通讯接口，一般最常用的是串口，也有SPI接口等。 AT Client主要作用是主动发送AT命令，然后等待AT Server的响应数据，并对响应数据或者AT Server主动发送的数据（即URC数据）进行解析。 AT Server 返回给 AT Client 的数据有两种。命令响应数据和 URC 数据（unsolicited result code）。 命令响应数据：AT Client 发送命令后 AT Server 回应的响应状态和信息。 URC数据：AT Server 主动发送给 AT Client 的数据。比如 AT Server接收到网络的数据后，会主动把这些数据发送给 AT Client ，又或者 WIFI 断开连接等，也会主动发数据告知 AT Client。
2. 基于ESP8266模块的AT命令使用
使用AT命令进行通信的模块，就叫AT命令模块。对于AT命令模块，有非常多，最常见的就是ESP8266模块，还有比如4G模块等都是使用AT命令进行通信模块。
2.1 ESP8266的AT命令
关于ESP8266模块有哪些AT命令，大家去查看该模块的用户手册即可，这里不水文字了。
2.2 ESP8266模块AT命令收发实验
ESP8266模块是使用串口对外作为通讯接口的，我们可以通过串口发送各种AT命令配置模块、收发数据等等。
我们使用电脑上运行的串口助手作为 AT Client 发送命令和接收模块的响应数据、URC数据，ESP8266模块作为AT Server。测试步骤如下：
1、USB转串口连接ESP86266模块。
首先，使用USB转串口，接线到ESP8266模块。我们只要连接模块的 VCC、GND、RX、TX，这四个引脚即可。如下图：
连接好之后，USB转串口插到电脑上。然后使用串口助手发送上面介绍的常用AT命令。
2、PC串口助手发送AT命令。 PC端运行串口助手，通过串口助手发送AT命令给ESP8266模块，如下，记录了AT发送命令和命令响应的数据。
[13:46:03.634]发→◇AT+GMR
[13:46:03.639]收←◆AT+GMR
AT version:1.2.0.0(Jul 1 2016 20:04:45)
SDK version:1.5.4.1(39cb9a32)
v1.0.0
Mar 11 2018 18:27:31
OK
[13:46:10.170]发→◇AT+CIFSR
[13:46:10.174]收←◆AT+CIFSR
+CIFSR:APIP,"192.168.4.1"
+CIFSR:APMAC,"4a:55:19:c7:ed:ad"
+CIFSR:STAIP,"192.168.0.100"
+CIFSR:STAMAC,"48:55:19:c7:ed:ad"
OK
[13:46:25.723]发→◇AT+CIPSTART="TCP","192.168.0.103",8080
[13:46:25.729]收←◆AT+CIPSTART="TCP","192.168.0.103",8080
[13:46:25.782]收←◆CONNECT
OK
[13:51:50.705]发→◇AT+CIPSEND=4
[13:51:50.710]收←◆AT+CIPSEND=4
OK
>
[13:51:56.161]发→◇abcd
[13:51:56.166]收←◆
busy s...
Recv 4 bytes
[13:51:56.222]收←◆
SEND OK
[13:52:01.535]收←◆
+IPD,10:1234567890
下图记录了收发过程：
如果要连接TCP Server，那么还有在电脑上开启一个TCP Server，这样ESP8266要连接TCP Server是才能连接成功。下面就开启了一个TCP服务器。
3. AT命令解析器的代码框架
第一二章节已经介绍了AT命令的组成和通信过程，而且也演示了如何使用AT命令对ESP8266模块进行通信控制。
下面我们就编写代码实现对AT命令的解析过程，包括AT命令的发送，以及响应数据、URC数据的解析。
代码框架主要是有两个线程。一个线程负责命令发送，并阻塞等待命令响应结果和响应数据；还有一个是数据解析线程，主要是解析AT命令的响应数据已经URC数据，解析的结果和数据会传递给命令发送线程，然后唤醒命令发送线程。大致流程如下：
数据解析线程会调用一个读取一行数据的函数，这个函数会去读取串口的数据，如果读取不到串口数据，那么这个线程就会一直阻塞，直到等到有串口数据的时候，才会发送信号量唤醒这个线程。
然后下面的代码把接收到的数据进行解析。解析完成之后，会发送信号量唤醒AT命令的发送线程。
4. AT命令解析器实现过程
AT命令解析器的核心代码就是这两个线程，以及两个线程所调用的函数。下面记录AT命令解析器的实现过程。
4.1 AT命令响应数据解析线程
该线程是AT模块接收到命令之后，AT模块响应的数据返回给主控的数据，该线程就是对响应数据进行解析。
void at_recv_parser(void *parameter)
{
char recv_line_buff[128] = {0};
int read_len = 0;
at_resp_t tmp_resp = {{0}, 0, 0};
const at_urc_t *urc = NULL;
while (1)
{
read_len = at_recv_readln(recv_line_buff, sizeof(recv_line_buff));
if ( read_len > 0)
{
if ((urc = at_get_urc(recv_line_buff, read_len)) != NULL)
{
/* URC数据处理 */
if (urc->func != NULL)
{
urc->func(recv_line_buff, read_len);
}
}
else
{
/* 命令响应数据处理 */
if (tmp_resp.buf_len < AT_MAX_RESP_LEN)
{
recv_line_buff[++read_len] = '\0';
memcpy(tmp_resp.buf + tmp_resp.buf_len, recv_line_buff, read_len);
tmp_resp.buf_len += read_len;
tmp_resp.line_counts++;
}
else
{
at_set_resp_status(AT_RESP_BUFF_FULL);
}
if (strstr(recv_line_buff, "OK"))
{
memset(&gs_resp, 0, sizeof(gs_resp));
memcpy(&gs_resp, &tmp_resp, sizeof(gs_resp));
at_set_resp_status(AT_RESP_OK);
}
else if (strstr(recv_line_buff, "ERROR"))
{
memset(&gs_resp, 0, sizeof(gs_resp));
memcpy(&gs_resp, &tmp_resp, sizeof(gs_resp));
at_set_resp_status(AT_RESP_ERROR);
}
else
{
continue;
}
memset(&tmp_resp, 0, sizeof(tmp_resp));
xSemaphoreGive(at_resp_sem);
}
}
}
}
1、在这个线程函数中，有一个 at_recv_readln 函数，会一直去读取串口环形缓冲区的数据，如果没有数据那么就会阻塞等待，直到串口接收数据中断释放的信号量去唤醒它。这个函数实现如下，这个函数读取到一行数据或者有匹配的URC数据，那么就返回给数据解析线程。
static int at_recv_readln(char *buff, unsigned int buff_len)
{
char ch = 0, last_ch = 0;
unsigned int read_len = 0;
memset(buff, 0, buff_len);
while (1)
{
at_client_getchar(&ch, portMAX_DELAY);
if (read_len < buff_len)
{
buff[read_len++] = ch;
}
else
{/* buff溢出错误 */
memset(buff, 0x00, buff_len);
return -1;
}
/* 读到一行数据，或者接收到URC数据 */
if ((ch == '\n' && last_ch == '\r') || at_get_urc(buff, read_len))
{
break;
}
last_ch = ch; /* 暂存前一个字符 */
}
return read_len;
}
2、数据解析线程主要分为两个部分的情况进行解析。一个是URC数据解析，一个是命令响应数据的解析。
其中URC数据处理，我定义了一个URC的数据结构体：
typedef struct _at_urc_t
{
const char *cmd_prefix; /* 前缀 */
const char *cmd_suffix; /* 后缀 */
void (*func)(const char *data, unsigned int size); /* 对应执行函数 */
} at_urc_t;
然后定义一个URC数据表格：
static at_urc_t esp8266_urc_table[] =
{
{"SEND OK", "\r\n", urc_send_func},
{"SEND FAIL", "\r\n", urc_send_func},
{"+IPD", ":", urc_recv_func},
};
我这里暂时只实现数据收发的URC数据的处理函数。在这个 at_recv_parser 函数中，会调用 at_get_urc 函数去匹配判断是否有接收到和我们表格中定义的URC数据，如果匹配上了，就会调用对应的函数去处理，处理完成之后，就会释放信号量唤醒AT命令发送线程。
at_get_urc 函数实现如下：
static const at_urc_t *at_get_urc(const char *recv_line_buf, unsigned int recv_line_len)
{
unsigned char prefix_len = 0, suffix_len = 0;
for (int i = 0; i < sizeof(esp8266_urc_table) / sizeof(esp8266_urc_table[0]); i++)
{
prefix_len = strlen(esp8266_urc_table[i].cmd_prefix);
suffix_len = strlen(esp8266_urc_table[i].cmd_suffix);
if ((prefix_len ? !strncmp(recv_line_buf, esp8266_urc_table[i].cmd_prefix, prefix_len) : 1)
&& (suffix_len ? !strncmp(recv_line_buf + recv_line_len - suffix_len, esp8266_urc_table[i].cmd_suffix, suffix_len) : 1))
{
return &esp8266_urc_table[i];
}
}
return NULL;
}
3、命令响应数据解析。
对于命令响应数据，因为都会有响应的状态回复，要么回复 “OK” ，要么是 “ERROR” ，所以我们只需要判断匹配这两个字符串即可。判断完成之后，把响应的数据和状态通过全局变量传递给AT命令发送线程，然后再发送信号量去唤醒这个线程。
4.2 AT命令发送线程
主要是实现了 at_exce_cmd 这个发送AT命令的函数，并返回命令响应的状态和响应数据。
/**
* 发送命令给AT服务器，和等待回应
*
* @param resp : 输出AT服务器回应的数据
*
* [url=home.php?mod=space&uid=266161]@return[/url] 0 : success
* -1 : response status error
* -2 : wait timeout
*/
int at_exce_cmd(const char *cmd, at_resp_t *resp, unsigned int timeout)
{
/* 发送命令给AT服务器 */
at_client_sendcmd(cmd);
/* 获取解析AT服务器回应数据的任务释放的信号量 */
if (xSemaphoreTake(at_resp_sem, pdMS_TO_TICKS(timeout)) == pdTRUE)
{
if (resp != NULL)
{
memcpy(resp, &gs_resp, sizeof(at_resp_t));
}
return at_get_resp_status();
}
else
{
return AT_RESP_TIMEOUT;
}
}
其中调用的 at_client_sendcmd 函数，就是通过串口发送数据给AT Server（即ESP8266模块）的。发送命令之后，就阻塞等待数据解析线程的回应，解析成功，就会唤醒这个线程。
以上就是AT命令解析器的实现过程介绍。该AT命令解析器不仅适用于ESP8266模块，对于与ESP8266模块具有相同的AT命令格式的其他所有模块都适用。
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APM32F407与FreeRTOS的结合，设计一款通用的AT命令解析器，程序框架合理，效率较高。