用ESP 8266模块AT指令开发无线通信系统
作者：互联网
最近一直在做关于气浮台的项目，里面有一个小环节就是需要把设备的数据传输下来，因为之前对通信几乎是小白，加上时间比较紧，凡是涉及到底层的东西都不敢碰，最后比较了一番选了ESP 8266这个模块来开发，通过AT指令进行开发，用的是C语言，运行在PC 104上（当然普通PC更没问题了），大概五天时间就做完了，下面介绍一下详细内容。
（一）ESP 8266模块介绍
这个模块的详细资料网上很容易找到，在此就不详述了，简单说几点吧。
这个模块开发有两种方式：第一种是用官方SDK来开发，适合对硬件有一定了解的朋友入手，因为这个模块本身的功能其实很强大，只用来通讯有点小题大做的感觉，但是这种方式不适合新手，入手难度有点高；第二种就是AT指令开发，很简单，拿一般的串口助手就可以调试。（注意调试的时候一定要先按回车再发送）
这个模块总共有三种工作方式：AP，STATION，AP+STATION。因为我需要完成的是多个设备数据传输，因此透传就不考虑了，这里我用的是一个模块用作热点同时开启服务器（用AP+STATION），通过串口接在终端上收数据；其他的模块通过串口接在设备上（用STATION）。相当于组建了一个小的局域网，基于TCP协议的WiFi通信。
这里再单独提一下，用AT指令开发有一个很头疼的地方在于指令的返回格式不统一，所以程序里面的判断条件会比较多。后面我会仔细的总结一下，其他的信息大家可以去找用户手册，里面对模块的介绍以及AT指令都比较完整。
（二）用C语言实现WIN 32下的串口通讯
这一步说白了就是怎么用C语言去完成串口助手最基本的功能，但是也必须要仔细，很多地方容易出错。
1. 首先打开串口，Createfile函数的具体用法在此不详述了，不熟悉的朋友可以去百度。
espCom = CreateFile("COM3", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
if (espCom == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
printf("open COM3 failed\n");
exit(2);
}
提醒一下大家，如果设备的串口不是COM1-COM9，比如是COM10，那么函数第一个不能写成“COM10”了，得写成“\\\\.\\COM10”，因为COM10以上的串口对于文件名系统而言只是一般的文件，而非串行设备。
2. 完成串口相应的配置工作
espTimeOuts.ReadIntervalTimeout = 500;//MAXDWORD; //5000;
espTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 5000; //0;//1000;
espTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 500;// 0;//500;
espTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 2000;
espTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 500;
if (!SetCommTimeouts(espCom, &espTimeOuts))
{
printf("写入超时参数错误\n");
exit(3);
}
if (!SetupComm(espCom, 1024, 1024))
{
printf("设置串口读写缓冲区失败\n");
exit(4);
}
if (!GetCommState(espCom, &espdcb))
{
printf("获取串口属性失败\n");
exit(5);
}
espdcb.BaudRate = BAUD_RATE;
espdcb.ByteSize = 8;
espdcb.Parity = NOPARITY;
espdcb.StopBits = ONESTOPBIT;
if (!SetCommState(espCom, &espdcb))
{
printf("设置串口参数出错\n");
exit(6);
}
printf("无线通信串口打开成功！\n");
PurgeComm(espCom, PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT); //清空缓冲区
里面总共涉及到了5个工作，对应的函数介绍不理解请自行百度，代码只简单地注释了一下。其中容易出问题的在于SetCommTimeouts的时间设置，读取时间间隔、延时这些大家一定要仔细，初始参数可以就按上面的取，但如果出现乱码或者读取不完整的情况，先调一调这几个参数，每个人的需求不同，以上参数也可能不同。
3. 接下来分别建立读和写的线程
为了方便后面的介绍，这里先把一些代码定义贴出来（以下介绍将分为服务器和客户端两部分）
（1）这是客户端的定义
HANDLE espCom;
COMMTIMEOUTS espTimeOuts;
COMSTAT comstat;
DCB espdcb;
unsigned int esp_order = 0; //指令执行顺序
char ESP_RXBUFF[200];
char ESP_SENDDATA[200] = {}; //数据发送包
float ESP_SYS_DATA[20] = {}; //系统数据
BOOL ESP_RTS=0; //数据发送请求标志
//AT指令集
const char *esp_com_AT = { "AT\r\n" }; //test
const char *esp_com_AT_CWMODE = { "AT+CWMODE=1\r\n" }; //Station模式
const char *esp_com_AT_CIPMUX = { "AT+CIPMUX=1\r\n" }; //多连接模式
const char *esp_com_AT_CIPSERVER = { "AT+CIPSERVER=0\r\n" }; //关闭服务器
const char *esp_com_AT_CWJAP = { "AT+CWJAP=\"esp\",\"123456\"\r\n" }; //连接esp网络
const char *esp_com_AT_CIPSTART = { "AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.4.1\",5000\r\n" }; //加入服务器
const char *esp_com_AT_CIPSEND = { "AT+CIPSEND=40\r\n" }; //请求发送数据
const char *esp_com_AT_RST = { "AT+RST\r\n" }; //ESP8266重启
int esp_AT_len = strlen(esp_com_AT);
int esp_AT_CWMODE_len = strlen(esp_com_AT_CWMODE);
int esp_AT_CIPMUX_len = strlen(esp_com_AT_CIPMUX);
int esp_AT_CIPSERVER_len = strlen(esp_com_AT_CIPSERVER);
int esp_AT_CWJAP_len = strlen(esp_com_AT_CWJAP);
int esp_AT_CIPSTART_len = strlen(esp_com_AT_CIPSTART);
int esp_AT_CIPSEND_len = strlen(esp_com_AT_CIPSEND);
int esp_AT_RST_len = strlen(esp_com_AT_RST);
主函数中开启读写线程
HANDLE hThread1 = CreateThread(NULL, 0, ReadThread, 0, 0, NULL); //读线程 HANDLE hThread2 = CreateThread(NULL, 0, WriteThread, 0, 0, NULL); //写线程 CloseHandle(hThread1); CloseHandle(hThread2);
函数具体内容。总的来说就是依靠esp_order来一条一条发送指令，在确保指令执行后再发送下一条。（在这里希望大家把需要用到的指令都在串口助手上试一遍，特别是返回的内容一定要看清楚，大部分指令都是返回XXXXXXXXXXX OK，这一部分只需要检测OK就能确保指令执行了，但有些特殊的就需要单独设置了，比如重启指令最后会返回一串乱码+ready）
int ESP_ReceiveChar() //读命令
{
DWORD ESP_READ_COUNT;
BOOL bReadResult;
BOOL bResult;
DWORD dwError;
for (;;)
{
bResult = ClearCommError(espCom, &dwError, &comstat);
if (comstat.cbInQue == 0)
continue;
bReadResult = ReadFile(espCom, ESP_RXBUFF, 200, &ESP_READ_COUNT, NULL);
if (!bReadResult)
{
printf("读串口失败！\n");
return FALSE;
}
if ((esp_order == 0)||(esp_order>=4)) //检查测试指令以及后续指令的返回情况
{
if (ESP_RXBUFF[ESP_READ_COUNT - 4] == 'O')
{
printf("%s\r", ESP_RXBUFF);
esp_order++;
}
}
else
{
if (ESP_RXBUFF[ESP_READ_COUNT - 4] == 'd') //重启指令检查
{
printf("ready\n");
esp_order++;
}
}
if ((ESP_RXBUFF[ESP_READ_COUNT - 4] == 'I') || (ESP_RXBUFF[ESP_READ_COUNT - 5] == 'T')) //检查自动连接WiFi的情况
{
printf("%s\r", ESP_RXBUFF);
esp_order++;
}
if (ESP_RXBUFF[ESP_READ_COUNT - 2] == '>') //数据发送请求成功标志
{
printf("%s", ESP_RXBUFF);
esp_order++;
}
memset(ESP_RXBUFF, 0, 200);//清空缓冲区
PurgeComm(espCom, PURGE_RXCLEAR | PURGE_RXABORT);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ReadThread(LPVOID pParam) //读线程
{
ESP_ReceiveChar();
return 0;
}
int ESP_WriteChar(const char* WriteBuffer, DWORD NumToSend) //写命令
{
COMSTAT ComStat;
DWORD dwErrorFlags;
BOOL bWriteStat;
DWORD BytesSent;
ClearCommError(espCom, &dwErrorFlags, &ComStat);
bWriteStat = WriteFile(espCom, WriteBuffer, NumToSend, &BytesSent, NULL);
if (!bWriteStat)
printf("写串口失败");
if (BytesSent != NumToSend)
printf("WARNING: WriteFile() error.. Bytes Sent: %d; MessageLength: %d\n", BytesSent, NumToSend);
PurgeComm(espCom, PURGE_TXCLEAR | PURGE_TXABORT);
return true;
}
DWORD WINAPI WriteThread(LPVOID pParam) //写线程
{
while (espCom != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
Sleep(1000);
if (esp_order == 0)
ESP_WriteChar(esp_com_AT, esp_AT_len);
if (esp_order == 1)
ESP_WriteChar(esp_com_AT_RST, esp_AT_RST_len);
if (esp_order == 4)
ESP_WriteChar(esp_com_AT_CIPSTART, esp_AT_CIPSTART_len);
if ((esp_order >= 5) && (esp_order % 2 != 0) && (ESP_RTS == 0)) //发送数据请求
{
ESP_RTS = 1;
ESP_WriteChar(esp_com_AT_CIPSEND, esp_AT_CIPSEND_len);
//Sleep(500);
//ESP_WriteChar(ESP_SENDDATA_TEST, strlen(ESP_SENDDATA_TEST));
}
if ((esp_order >= 5) && (esp_order % 2 == 0) && (ESP_RTS == 1)) //数据发送
{
ESP_RTS = 0;
memset(ESP_SENDDATA, 0, 200);
unsigned char esp_ls[4];
for (int i = 0, j = 0; i < 10; i++, j += 4)
{
memcpy(esp_ls, &ESP_SYS_DATA[i], sizeof(float));
ESP_SENDDATA[j] = esp_ls[0];
ESP_SENDDATA[j + 1] = esp_ls[1];
ESP_SENDDATA[j + 2] = esp_ls[2];
ESP_SENDDATA[j + 3] = esp_ls[3];
}
//检查发送数据
float final[10];
for (int i = 0, j = 0; i < 10; i++, j += 4)
{
memcpy(&final[i], &ESP_SENDDATA[j], sizeof(float));
}
for (int i = 0; i<10; i++)
printf("%f ", final[i]);
printf("\n");
ESP_WriteChar(ESP_SENDDATA, 40);
}
}
return true;
}
！！！注意：以上代码执行的前提是先按以下指令在串口助手进行设置
AT+CWMODE=1
AT+CIPMUX=1
AT+CIPSERVER=0
AT+CWJAP="esp","123456" //这个是默认的WiFi，也可以自己设置名字密码
AT+CIPSTART="TCP","192.168.4.1",5000 //ip地址需要在服务器那个模块上进行查询（后面关于服务器的代码有），5000是开服务器的时候设置的端口（2）服务器的定义
HANDLE espCom;
COMMTIMEOUTS espTimeOuts;
COMSTAT comstat;
DCB espdcb;
unsigned int esp_order = 0; //指令执行顺序
char ESP_RXBUFF[200]; //读入数据缓冲区
//AT指令集
const char *esp_com_AT = { "AT\r\n" }; //TEST
const char *esp_com_AT_CWMODE = { "AT+CWMODE=3\r\n" }; //AP+Station
const char *esp_com_AT_CIPMUX = { "AT+CIPMUX=1\r\n" }; //多连接模式
const char *esp_com_AT_CIPSERVER = { "AT+CIPSERVER=1,5000\r\n" }; //开启服务器
const char *esp_com_AT_CIFSR = { "AT+CIFSR\r\n" }; //查询IP地址
int esp_AT_len = strlen(esp_com_AT);
int esp_AT_CWMODE_len = strlen(esp_com_AT_CWMODE);
int esp_AT_CIPMUX_len = strlen(esp_com_AT_CIPMUX);
int esp_AT_CIPSERVER_len = strlen(esp_com_AT_CIPSERVER);
int esp_AT_CIFSR_len = strlen(esp_com_AT_CIFSR);
读写线程的开启与客户端相同，下面贴出具体函数
int ESP_ReceiveChar() //读指令
{
DWORD ESP_READ_COUNT;
BOOL bReadResult;
BOOL bResult;
DWORD dwError;
for (;;)
{
bResult = ClearCommError(espCom, &dwError, &comstat); //清除串口error
if (comstat.cbInQue == 0)
continue;
bReadResult = ReadFile(espCom, ESP_RXBUFF, 200, &ESP_READ_COUNT, NULL);
if (!bReadResult)
{
printf("读串口失败！\n");
return FALSE;
}
if (esp_order == 6) //注意两个if调用顺序
{
if (ESP_RXBUFF[ESP_READ_COUNT - 5] == 'E') //显示client连接情况
printf("%s\n", ESP_RXBUFF);
else //client发送的数据
{
//printf("原始：%s\n", ESP_RXBUFF);
float final[10];
for (int i = 0; i <= 11; i++) //ESP_RXBUFF头字节
{
printf("%c", ESP_RXBUFF[i]);
}
printf("\n");
for (int i = 0, j = 12; i < 10; i++, j += 4) //数据包
{
memcpy(&final[i], &ESP_RXBUFF[j], sizeof(float));
}
for (int i = 0; i < 10; i++)
printf("%f ", final[i]);
printf("\n");
}
}
if (ESP_RXBUFF[ESP_READ_COUNT - 4] == 'O') //指令执行情况
{
printf("%s\r", ESP_RXBUFF);
esp_order++;
//printf("%d\n",strlen(ESP_RXBUFF));//AT指令下返回字符串长度为11
}
memset(ESP_RXBUFF, 0, 200);//清空缓冲区
//printf("缓冲区长度：%d\n", strlen(ESP_RXBUFF));
PurgeComm(espCom, PURGE_RXCLEAR | PURGE_RXABORT);
}
return 0;
}
DWORD WINAPI ReadThread(LPVOID pParam) //读线程
{
ESP_ReceiveChar();
return 0;
}
int ESP_WriteChar(const char* WriteBuffer, DWORD NumToSend) //写指令
{
COMSTAT ComStat;
DWORD dwErrorFlags;
BOOL bWriteStat;
DWORD BytesSent;
ClearCommError(espCom, &dwErrorFlags, &ComStat);
bWriteStat = WriteFile(espCom, WriteBuffer, NumToSend, &BytesSent, NULL);
if (!bWriteStat)
{
printf("写串口失败");
}
if (BytesSent != NumToSend)
{
printf("WARNING: WriteFile() error.. Bytes Sent: %d; MessageLength: %d\n", BytesSent, NumToSend);
}
PurgeComm(espCom, PURGE_TXCLEAR | PURGE_TXABORT);
return true;
}
DWORD WINAPI WriteThread(LPVOID pParam) //写线程
{
while (espCom != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
Sleep(1000);
if (esp_order == 0)
ESP_WriteChar(esp_com_AT, esp_AT_len);
else if (esp_order == 1)
ESP_WriteChar(esp_com_AT_CWMODE, esp_AT_CWMODE_len);
else if (esp_order == 2)
ESP_WriteChar(esp_com_AT_CIPMUX, esp_AT_CIPMUX_len);
else if (esp_order == 3)
ESP_WriteChar(esp_com_AT_CIPSERVER, esp_AT_CIPSERVER_len);
else if (esp_order == 4)
{
esp_order++;
ESP_WriteChar(esp_com_AT_CIFSR, esp_AT_CIFSR_len);
}
}
return true;
}
代码有点绕，简单解释一下吧。先按照所需的AT指令进行设置，然后就是接收客户端发来的数据，我上面的发送内容是设备数据，都是float类型，通过memcpy换到char数组然后发送出去。可以对照客户端的代码看一下。
这是实际测试效果
（三）总结
ESP 8266是一个很容易上手的无线通信模块，在物联网领域用的很多。用AT指令可以加快开发速度，但是如果对传输要求较高，时间比较充裕也可以去采用SDK，效果会更好。上面的代码又不太明白的朋友可以留言或者私信，有空我会尽可能帮助大家。
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