ESP8266调试总结

[imuncle]

一切都要追溯回硬件组组长建议我搞无线下载器的那天开始，掐指一算刚好一个月，就在今天，我终于搞定了两个ESP8266模块在不借助额外的WiFi的情况下实现相互通信，搞定这一步后做一个串口转WiFi透传模块那还不是轻轻松松。

ESP8266简介

ESP8266这个词可以理解为ESP8266EX芯片（当然，后面也有可能出现了其他芯片，这里首推ESP8266EX）以及依赖ESP8266EX芯片开发的系列模组的简称。

ESP8266EX是由乐鑫信息科技公司（Espressif）出品的一款应用于物联网编程的WiFi芯片。从它被设计出来，就引起了物联网开发的热潮，获得了业界同行的肯定。芯片的具体相关介绍，笔者这里就不占用章节篇幅，请读者自行查看乐鑫官网详细介绍。

ESP8266系列模组是深圳安信可（Ai-thinker）公司开发的一系列基于乐鑫ESP8266EX的超低功耗的UART-WiFi模块的模组，可以方便地进行二次开发，接入云端服务，实现手机3/4G全球随时随地的控制，加速产品原型设计。

从厂商角度来看，乐鑫是ESP8266的芯片厂商，安信可是依赖ESP8266生产模组，在ESP8266芯片的基础上，完善了外围器件布局和优化天线，并提供一系列开发方案的厂家。

这款芯片的设计初衷是针对loT物联网的，它可以作为station连接WiFi访问其他设备，可以作为soft access port配置为一个WiFi热点让其他设备连接，可以作为web服务器，也可以作为客户端请求数据，什么智能家居，远程操控，它都能搞定。

最最最棒的是，它的成本非常便宜，批发价格不到10块，太值了吧！

特点

• 802.11 b/g/n
• 内置Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，主频支持 80 MHz 和160 MHz，支持 RTOS
• 内置10 bit高精度ADC
• 内置TCP/IP协议栈
• 内置TR 开关、balun、LNA、功率放大器和匹配网络
• 内置PLL、稳压器和电源管理组件，802.11b 模式下+20 dBm的输出功率
• A-MPDU 、 A-MSDU 的聚合和 0.4 s的保护间隔
• WiFi @ 2.4 GHz，支持 WPA/WPA2 安全模式
• 支持AT远程升级及云端OTA升级
• 支持 STA/AP/STA+AP 工作模式
• 支持 Smart Config 功能（包括 Android 和 iOS 设备）
• HSPI 、UART、I2C、I2S、IR Remote Control、PWM、GPIO
• 深度睡眠保持电流为 10 uA，关断电流小于 5 uA
• 2 ms 之内唤醒、连接并传递数据包
• 待机状态消耗功率小于1.0 mW (DTIM3)
• 工作温度范围：-40℃- 125℃

型号

官方资料

官方资料主要分为两部分，一部分是芯片的制造商乐鑫，从它的官网里可以下载芯片的数据手册、原厂固件、硬件设计指南、SDK指南等。另一部分是模块的智商上安信可，从它的官网里可以下载开发文档、代码示例、固件、SDK等。

• Documents | 乐鑫
• ESP8266 系列模组专题

ESP8266编程方式

网上关于ESP8266的资料真实太多太繁杂了，可见这款芯片的火爆。目前ESP8266的固件版本有好几种，乐鑫原厂的SDK主要有两个版本：RTOS-SDK和NONOS-SDK，前者带操作系统，后者是裸机，另外有一个AT指令的固件版本，可以只用AT指令配置模块。安信可在ESP8266-12F的基础上设计了NodeMCU，它有自己的固件版本，是将乐鑫的NONOS-DSK和NodeLua结合起来，可以使用Lua语言编程。最后，有大神将ESP8266整个系列都arduino化，开发出Arduino ESP版本，是基于RTOS-SDK和Arduino Core的开发框架。

以上固件的相关的链接如下：

• NodeMCU-Firmare
• Arduino ESP
• 安信可的固件
• 乐鑫SDK下载
• 乐鑫AT固件下载

此外NodeMCU还支持自定义固件：NodeMCU custom builds

使用以上几种固件中的任何一种都可以对ESP8266进行开发。当然，不同的固件其编程方式不同，下载工具也有些不同，但本质上ESP8266的编程都是通过串口下载，这一点和arduino是一样的。

下载工具

下载工具主要用于第一次给ESP8266刷写固件，固件的来源大致就是上面几个途径，当然也可以根据SDK自己编译固件，拿到固件之后就使用下载工具下载。

这里的固件也有好几种，一种是被合并过的一体化的固件，这种固件直接从0x00地址烧写就行了，另一种是分块的，这种固件需要按照固件的对应说明书按指定地址下载，这时候下载工具的作用就体现出来了。

• 官方下载工具
• NodeMCU Flasher
• 安信可工具合集

目前主流的就两种，这里展示一下分块固件的下载截图：

另外要注意，上电时模块会判断GPIO0引脚的电平，GPIO0口如果是低电平，模块进入固件下载模式，如果是高电平或悬空，模块从flash启动。

编程环境搭建

对于SDK开发，因为涉及到编译问题，可能会涉及到相关的编译工具链的配置，官方的说明文档里是在Lubuntu系统里演示的，我并没有基于SDK开发，所以这里给不出实质性的建议。

另外乐鑫提供了一个基于Eclipse的一体化开发环境，可以在上面的安信可工具合集里面下载。这款工具集成了所有东西，可以直接编译下载SDK，看起来确实挺好的，但是我当时的第一反应是：“在？为什么想不开要基于Eclipse？”说实话它要是出了一个基于文本编辑器（比如VS Code）的教程我可能就直接玩SDK了，但是如果还要我另外再下载一个Eclipse，对不起，我们不认识。

对于AT固件的开发，很简单，一个USB转TTL的模块就行了，不过要注意其他关键引脚的连线，比如GPIO0、RST等。连线搞定后就参照AT指令集手册发送指令配置就行了。

对于NodeMCU开发，有一款由NodeMCU团队中的一个人以个人名义发布的编译下载一体化工具，需要jre(Java Run Environment)的支持，还好我工具所需的STM32CubeMX也需要JRE，所以我安装有，要不然也会被劝退，真心不想因为一个ESP8266下载这么多新的东西，又不是以后常用的。这款工具叫做Esplorer，很小巧，但是界面有点小丑：

因为是针对NodeMCU的，所以使用的是Lua脚本编程，相关的API手册在这里，我尝试着写了一些简单程序，但是体验效果并不是太好，我设置一个定时器后反复烧录，结果每烧录一次模块里就多了一个定时器，最后全乱了，没办法，可能这个工具还不是太完善。

最后，对于Arduino ESP固件，使用大名鼎鼎的Arduino，我平时偶尔也会写一些arduino程序，因为arduino用来对一个功能进行快速测试真的很方便。将arduino配置为ESP8266开发环境也很简单，参考这篇博客：Arduino IDE 搭建 ESP8266 开发环境及项目演示，一步到位。另外官网的API手册在这里。

上手编程

AT指令集编程

这算是最容易上手的一种编程，但也局限性最大，因为指令集真的很有限，缺少很多用户自定义的可能，但AT指令集很火，现在很多蓝牙、WiFi、2.4G无线模块等都支持AT指令集编程，很方便。

AT指令集编程我参考了（一）esp8266透传简单使用这篇文章，实际测试确实能实现功能，服务器端是STA+AP的工作模式，客户端是STA模式。

服务器端配置：

AT+CWMODE=3  //设置为STA+AP
AT+RST  //复位以启用设置
AT+CWJAP=”public”,”123456789”  配置热点名称和密码
AT+CIPMUX=1  //设置为多路连接模式
AT+CIPSERVER=1,8080  //打开8080端口

客户端配置：

AT+CWMODE=1  //设置为STA模式
AT+RST  //复位以启用设置
AT+CWJAP=”public”,”123456789”   //连入局域网
AT+CIPMUX=0  //设置为单连接模式
AT+CIPMODE=1  //设置为串口透传模式
AT+CIPSTART=”TCP”,”192.168.4.1”,8080 //连接上服务器，如果没有单独配置，则服务器给自己分配的IP地址默认为192.168.4.1
AT+CIPSEND  //开启透传

之后就可以相互通信了。不过我觉得非常不方便，一方面是俩模块，尤其是客户端，每次断电重启之后都需要重新配置，很麻烦，另一方面服务器端接收数据打印出来时，总会夹带一些额外的字符串信息，但我是传给MCU的，MCU处理字符串信息很烦，因为这两个原因，最后我放弃了使用AT固件。

Arduino编程

Arduino编程也是我最后尝试并决定使用的编程方式，一开始我觉得arduino编程好像很low的样子，没有什么挑战性（事实上确实没有），就没仔细研究，后来尝试了其他方法四处碰壁后，转了一圈最后又回到arduino上，才感觉到

真香！

照例还是闪一个小灯，我手里的NodeMCU采用的芯片是ESP8266-12F，上面的LED小灯连接的是GPIO2，于是我用下面的小程序测试了一下：

int LED_BUILTIN = 2
void setup() {
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);     // Initialize the LED_BUILTIN pin as an output
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // Turn the LED on (Note that LOW is the voltage level
  // but actually the LED is on; this is because
  // it is active low on the ESP-01)
  delay(1000);                      // Wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // Turn the LED off by making the voltage HIGH
  delay(1000);                      // Wait for two seconds (to demonstrate the active low LED)
}

下载进去后LED就开始闪烁起来了。说实话看到灯闪起来的时候非常激动，毕竟这是我研究ESP8266这么久以来第一次成功控制LED灯（是真的菜）。之后就顺利多了，参照官方手册一步步走，基本能使用模块的基本功能了。

这里展示一个让我很喜欢的功能，就是用ESP8266做一个网站服务器，代码如下：

#include <ESP8266WiFi.h>
   
const char *ssid = "ESP8266 Website";
const char *password = "12345678";
WiFiServer server(80);
void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  Serial.println();
  Serial.print("Setting soft-AP ... ");
     
  IPAddress softLocal(192,168,1,1); 
  IPAddress softGateway(192,168,1,1);
  IPAddress softSubnet(255,255,255,0);
   
  WiFi.softAPConfig(softLocal, softGateway, softSubnet); 
  WiFi.softAP(ssid, password);
     
  IPAddress myIP = WiFi.softAPIP();
  Serial.print("AP IP address: ");
  Serial.println(myIP);
 server.begin();
 Serial.printf("Web server started, open %s in a web browser\n", WiFi.softAPIP().toString().c_str());
   
}

void loop()
{
 WiFiClient client = server.available();
 if (client)
  {
    Serial.println("\n[Client connected]");
    while (client.connected())
    {
      if (client.available())
      {
       //  String line = client.readStringUntil(13);// arduino换行符号  ascll码 13
        String line = client.readStringUntil('\r');
        Serial.println(line);   
        // wait for end of client's request, that is marked with an empty line
        if (line.length() == 1 && line[0] == '\n'){
          //返回响应内容
          String htmlPage = String("HTTP/1.1 200 OK\r\n") +
            "Content-Type: text/html\r\n" +
            "Connection: close\r\n" +  // the connection will be closed after completion of the response
            "Refresh: 5\r\n" +  // refresh the page automatically every 5 sec
            "\r\n" +
            "<!DOCTYPE HTML>" +
            "<html><head><title>ESP8066 Website</title><link rel='icon' href='https://imuncle.github.io/images/avatar.jpg'><meta charset='utf-8'></head>" +
            "<body><h1>Hello World!</h1><p>本网页由ESP8266模块展示</p><p>Designed by big_uncle</p></body>" +
            "</html>" +
            "\r\n";
          client.println(htmlPage);
          break;
        }
      }
    }
    delay(500);
  
    client.stop();
    Serial.println("[Client disonnected]");
  }
 }

这里首先用ESP8266建立了一个名外“ESP8266 Website”的WiFi，密码是12345678，设置自己的IP地址为192.168.1.1，创建一个服务器，监听80端口，然后当其他设备访问80端口时，返回一个网页信息。

运行效果如下：

这个例子的实现也意味着，我也可以实现两个ESP8266在没有额外的WiFi的环境下相互通信的功能，这正是我最开始想要实现的功能。

如果不想其他设备连接这个WiFi，还可以选择隐藏SSID，让别的设备扫描不到这个WiFi。另外因为两个模块是通过TCP协议进行通信，数据稳定性也得到了保障，非常nice。

最后，推荐一个写的非常详细的Arduino ESP8266编程教程系列：ESP8266开发之旅 基础篇① 走进ESP8266的世界。

最后的最后，让我再说一句：

ESP8266牛逼！

参考

• 一、ESP8266入门（基于LUA开发）
• 两个ESP8266一个作为服务器一个作为客户端实现互相通讯
• Arduino Core For ESP8266
• ESP8266 tcp透传AP+STA

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顺便一提，昨晚我把正点原子的无线调试器拆开看了一下，发现里面的模块并不是硬件组告诉的ESP8266，而是音视频传输模块-ZM2461PA03，里面搭载的是笙科电子的A7196芯片，不过这款产品在淘宝搜索不到，所以我就原谅硬件组吧。

[LUCKandII]

啊啊啊这所以为啥没有用它做无线下载器，有啥不可实现的问题->_->(挂了梯子还是打不开小站，就只能直接看issue了。。。)