ESP8266串口WiFi模块基本使用方法和配置教程

Posted 2021-08-20 贺赫赫813

前言：
ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi 透传模块，拥有业内极富竞争力的封装尺寸和超低能耗技术，专为移动设备和物联网应用设计，可将用户的物理设备连接到Wi-Fi 无线网络上，进行互联网或局域网通信，实现联网功能。
由于本人一直从事医学信息处理与医学物联网设备研发，硬件联网一直以来都是比较麻烦的事情，而通过使用 ESP8266 这款WiFi模块，仅需要通过串口使用AT指令控制，就能满足大部分的网络功能需求。本文通过简单介绍及应用实例，让刚接触WiFi模块的读者了解模块的大致使用方法。
ESP8266简介

ESP8266是上海乐鑫信息科技设计的低功耗WiFi芯片，集成完整的TCP/IP协议栈和MCU。而ESP8266模块是深圳安信可公司基于ESP8266芯片研发（增加必要外围电路、串口flash、板载天线等）的串口WiFi模块，成本低、使用简便、功能强大。

硬件与网络的桥梁

和串口蓝牙模块一样，串口WiFi模块也是扩展单片机功能的又一神器。在没有接触8266之前，我对单片机如何联网的问题很是好奇，在书里看过用笨重繁琐的以太网模块实现，但一点都不帅好吧。而小巧的 ESP8266 WiFi模块通过串口AT指令与单片机通讯，实现串口透传，非常好上手。

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。

把硬件联网之后，就再也不是“玩单机”了。配合服务器端的Socket网络编程，可以玩许多东西。所以我觉得WiFi模块是连接软件（网络编程）与硬件（单片机）的桥梁，把我所学的单片机和Web知识联系起来了。

而近来“物联网”或者说“智能硬件”似乎也火了起来，许多强大的芯片和模块的出现使得联网设备的开发门槛大大降低。正是有了这些为物联网大业铺路的各大厂商们，我等对网络一窍不通的渣渣也能轻松将硬件联网、实现网络通讯。
原理图及引脚说明
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/3136f36fe26f087f1261acf2203d818b.p

要让模块上电正常工作只需三处接线：VCC和CH_PD接3.3电源正极，GND接地。刚好USB-TTL下载模块上有3.3V的电源。而使用串口调试要再把模块与下载器的TXD和RXD交叉连接。这样一来WiFi模块就能与电脑连接、用串口助手进行测试了。

下面进行用USB转TTL连接模块后在串口助手上进行AT模式调试；
1.AT测试：
电脑安装好USB-TTL模块的驱动后，USB口插上模块，在设备管理器查看串口号后，打开串口调试工具XCOM(正点原子)，串口号选择模块对应的，默认波特率115200，数据-停止-校验-流控：8-1-None-None，勾选“发送新行”（一定一定要记得勾选“发送新行”，否则WiFi无法识别AT指令），点击“打开串口”按钮，然后发送AT，若串口打印乱码后看到“OK”，说明模块进入AT模式。和某些需要按键进入AT指令模式的蓝牙模块不同，ESP8266上电后就运行在AT指令模式下。
2. ESP8266的AT指令

AT指令最早在蓝牙模块上接触过，所谓AT指令实质上就是一些起控制作用的特殊字符串。模块可以通过AT指令控制使用和用源代码API函数开发，前者开发速度快，难度非常低（傻瓜化使用）。后者灵活，难度较大。本文只涉及前者，后者见下篇博客；
下面仅列举一些最常用的AT指令及用法，指令的详细参数及使用说明请参考官方文档：ESP8266 AT指令集

AT               测试模块是否启动，进入AT模式
AT+RST           重启
AT+GMR           查看版本信息
AT+CWMODE 	     设置WiFi模式（sta/AP/sta+AP）
AT+CWLAP 	     扫描附近的AP信息
AT+CWJAP 	     连接AP
AT+CWQAP 	     与AP断开连接
AT+CWSAP 	     设置ESP8266 softAP配置
AT+CWLIF 	     获取连接到 ESP8266 softAP 的 station 的信息

3.模块连接我们手机热点或者我们自己家里路由器的方法：

1.发送AT+CWMODE=1，配置模块为sta模式（参数1,2,3分别对应模式sta，AP和sta/AP）。此模式下，esp8266模块相当于客户端，可以连接其他路由器；

2.发送AT+CWLAP指令扫描当前附近WiFi，模块会返回可用AP列表。
3.使用AT+CWJAP=“WiFi名称”,"WiFi密码"连接到指定的路由器，比如我的手机热点是 “fly”，密码是“hhhhjjjj”，实际连接WiFi发送的指令就是AT+CWJAP=“fly”,“hhhhjjjj”。

返回的“WIFI CONNECTED”说明连接成功，“WIFI GOT IP”代表模块分配到了IP。

最后可使用AT+CWQAP断开当前连接的WiFi。

4。esp8266也可以自己作为wifi热点；跟手机开热点一样
步骤：1.使用AT+CWMODE=2指令配置模块为AP模式

2.发送AT+CWSAP=“ESP8266”,“12345678”,3,4设置AP的ssid为“ESP8266”，密码12345678，最后两个参数3和4分别表示信道和加密方式。手机连上模块的WiFi，使用AT+CWLIF可查看当前连接到AP的客户端列表。
5.如何用WiFi模块连接TCP服务器

TCP/IP协议：

传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内另一个重要的传输协议。

在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。——维基百科

我们常说互联网互联网，那两个连接到互联网的设备该如何相互“交流”呢？TCP连接就是其中一种最常用的方式。TCP是面向连接的传输层协议，通信双方都要实现TCP协议，其中一方只需目标ip地址和端口号就能发起连接，连接一旦建立，就像在双方之间拉了一条管子，管子两端可进行全双工（双向同时收发）通信。

TCP是传输层协议，是在网络层IP协议的基础上封装而来。而这些封装的实现细节也是与我们无关，我们只需使用系统所提供的相关接口“拿来即用”，比如网络编程中的Socket。ESP8266模块中也实现了TCP/IP协议栈，模块作为客户端可轻松使用AT指令向服务端发起TCP连接。连接TCP服务器并开启透传模式后，模块串口收到的数据就会通过TCP连接透传到服务端，这样就完成了数据从硬件串口通过网络到程序进程的传输，实现软硬结合。

相关AT指令：

AT+CIPSTATUS 	   查询网络连接信息
AT+CIPMUX 	       设置多连接模式
AT+CIPSTART 	   建立TCP连接UDP传输或者SSL连接
AT+CIPCLOSE 	   关闭TCP/UDP/SSL传输
AT+CIPMODE 	       设置透传模式
AT+CIPSEND 	       发送数据

连接服务器步骤：
1.首先我们需要一个TCP服务器，利用调试工具“网络调试助手”即可创建一个TCP服务器，实现服务端对指定端口监听TCP连接请求，当然也可以自己写程序实现，为了简便这里用现成的就好。

打开“网络调试助手”，左侧选择“TCPServer”，电脑和WiFi模块连接同一个手机热点，查看手机热点IP后，我这里是192.168.43.258，这步非常关键，一定要选对，选择这个IP输入自定的端口号我这里填的1234，下次用的时候最好换一个，只要是1024-65535都可以，不然容易打不开，点击“连接”按钮开始监听本机TCP连接请求。在进行下一步之前，请确保电脑和WiFi模块连接到同一个路由器。

2.输入指令AT+CIPMUX=0设置单连接
3.从“网络调试助手”得知本机IP和端口，输入指令AT+CIPSTART=“TCP”,“192.168.43.140”,8080（指令参数分别为连接类型、目标IP地址和端口号）（对应步骤1）向服务器发起TCP连接请求，握手成功并建立连接后，服务器端的“网络调试助手”就会显示客户端IP和端口信息，此时双方已做好收发数据的准备；

4.输入指令AT+CIPMODE=1开启透传模式

5. 输入命令AT+CIPSEND进入透传模式，此时模块会把所有串口收到的数据都从TCP端口发送至服务器，同样的，从服务器收到的数据也会从模块串口发送出去打印到sscom上。这样WiFi模块就真正成为了连接硬件与网络的桥梁，实现了串口到TCP的协议转换

若要退出透传模式返回AT指令模式，需发送不带回车换行的+++（取消勾选xcom的“发送新行”再发送指令即可）

见识了TCP透传的强大，只要再稍微学习一下socket网络编程，那么对于通过单片机串口收发数据实现的功能，现在都可以通过自己编写服务器上的TCP程序来实现。
写在最后：使用WiFi模块的一些细节及注意事项

1.模块使用3.3V供电，一定注意电源的稳定，一些USB转串口模块电源不能满足要求，我用的是USB转串口模块5V（笑哭。。。。。。）。

2.模块在连接WiFi后若断电，则会在下一次上电后自动重连。同理，模块在透传模式下断电后，下次上电仍会进入透传模式，不响应AT指令，很容易误以为模块坏了。退出透传模式需发送不带回车换行的+++

3.如果断开TCP连接时没有实现完整的TCP退出流程，ESP8266 会判断为异常开，对TCP server 进行重连。

4.AT指令一定以回车换行符” ”结尾，或者勾选“发送新行”，二者只需要选其一，但退出透传模式需发送不带回车换行的+++；
5.如果出现AT模式不正常，不要着急重启，确认一次模式是否正确AT+CWMODE 设置WiFi模式（sta/AP/sta+AP）；是否退出透传模式；
6.关于WiFi模块要写的也就这么多了。把以上的AT指令都自己试一遍、观察效果后，那么ESP8266这个模块的AT指令使用是基本没问题了，然后就可以发挥想象力用模块着手开发更好玩的东西啦~~~
参考来自：http://www.elecfans.com/d/1445744.html