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stm32: 一些stm32模块使用经验记录 - Gitee.com
https://gitee.com/lrf1125962926/stm32/tree/esp8266wifi/
设计概述：
本实验采用STM32F1系列+esp8266 01s模块，采用HAL库开发。主控芯片哪个系列和型号都可以，只要有两个串口（UART或者USART，以下统称串口）就行。把串口配置好， 可以直接移植使用。
很多博主都写过STM32+esp8266的文章，但大部分都只讲一种用法或者介绍的比较模糊，翻了很多都没看懂到底要怎么操作这个WiFi模块，于是就自己埋头扒了几天官方文档，大致理了一个通用模型，把模块的工作模式分为5个，WiFi状态分为3个。
至于为什么分为5种模式，是参考了官方的测试文档：
在开始写代码前，我建议各位先用esp-link（固件烧录器，没有就买一个，便宜，实在不想要也行，用TTL转串口）接上模块，连接电脑，用串口把指令熟悉一下，把这5种模式过一遍，文档地址：
4B-ESP8266__AT Command Examples__CN (espressif.com.cn)https://www.espressif.com.cn/sites/default/files/documentation/4b-esp8266_at_command_examples_cn.pdf这样模块的大致工作流程就清楚了，代码写起来才条理清晰。
因为要使用服务器和客户端，电脑可以使用NetAssist，软件很好找；手机端应用商店搜TCP，大部分都能用，最好是有4个选项，TCP的服务器和客户端，UDP的服务器和客户端。
建议大家电脑端和手机端配合使用，电脑端建服务器，手机和esp连；手机建服务器，电脑和esp连；esp建服务器，电脑和手机连。
代码设计框架：
代码整体需要对3个部分进行编写，串口1，串口2，esp模块。
串口：
由于HAL库有回调机制，串口2的中断回调函数就放在了串口1
串口1和2大致相同，采用正点原子的设计，有缓冲数组和接收完成标志位。
串口2要做一点调整：
将原来的部分注释，增加新的接收条件。这个主要是因为esp的AT指令在末尾要加上回车换行才能生效，每次模块返回的数据不知为啥又以回车换行开始，索性我就直接丢弃。
串口的代码可以从正点原子的例程中拷贝，都一样。注意要理解清楚接收完成标志位的含义，这个标志位的不同bit设计很巧妙，用好了事半功倍。
esp8266：
初始化函数：
/** * @brief esp8266wifi模块初始化 * @param RUNmode：1为单连接TCP，esp做客户端; * 2为UDP传输; * 3为TCP透传; * 4为UDP透传; * 5为多连接TCP，esp做服务器; * @param wifi_mode: 1为Station 模式，连接外部wifi * 2为SoftAP 模式，开启热点 * 3为SoftAP+Station 双模式 * @note 检测IP是否获得：AT+CIFSR * 若要更换模块使用方式，重新调用初始化即可 * 模块只有在RUNmode为模式5开启服务器后才能作为服务器，其余均为Station客户端 * * @retval 0为错误，1为初始化完成 */ uint8_t esp8266_Init(uint8_t RUNmode,uint8_t wifi_mode)1、就从初始化函数开始，这是这个project集成度最高的函数，调用了所有底层函数。这个函数的逻辑就是按照参考手册给的指令集，根据传参RUNmode的值，分别对应5种运行模式进行初始化。
2、 开头定义变量，进行常规配置，因为可能每次用到的模式不同，所以在开头加了恢复出厂设置（复位模块，这里用的函数调用），关闭回显和IP显示看个人喜好，回显就是发送指令后，模块会先返回收到的指令，再返回响应值。
uint8_t ERROR_count=0;//ERROR_count用于计数错误时的尝试次数 uint8_t esp_state=esp8266_OK;//获取当前的工作模式 char temp1[MAX_temp_array];//用于字符串连接 esp8266wifi_working_mode=RUNmode;//保存全局工作模式 printf("\r\nESP8266wifi模块正在初始化\r\n"); esp8266wifi_reset();//复位模块 esp8266wifi_send_cmd("ATE0",0,normal_waittime);//关闭回显 esp8266wifi_send_cmd("AT+CIPDINFO=0",0,normal_waittime);//关闭显示IP和端口 esp8266wifi_set_wifi_mode(wifi_mode);//设置wifi模式esp8266wifi_working_mode是一个全局变量，有的函数需要用到。
这里的esp8266wifi_send_cmd函数先简单介绍一下，作用是通过串口发送数据，放到后面的底层调用来讲。第一个传参是要发送的字符串；第二个是要检查的字符串，检查模块有没有反回这个子串，这里给0是不检查返回；第三个是等待时间。
复位函数：
/** * @brief 恢复出厂设置 * @param 无 * @retval 无 */ void esp8266wifi_reset(void) { printf("正在复位...\n"); esp8266wifi_send_cmd("AT+RESTORE",0,normal_waittime); delay_ms(1000); printf("复位完成\n"); }esp8266wifi_set_wifi_mode(wifi_mode);//设置wifi模式是一个自定义函数，发送AT+CWMODE指令。
/** * @brief 设置Wi-Fi模式 * @param mode: 1为Station 模式，客户端 * 2为SoftAP 模式，开启热点 * 3为SoftAP+Station 双模式 * @retval 无 */ void esp8266wifi_set_wifi_mode(uint8_t mode) { switch (mode) { case 1: esp8266wifi_send_cmd("AT+CWMODE=1",0,normal_waittime); break; case 2: esp8266wifi_send_cmd("AT+CWMODE=2",0,normal_waittime); break; case 3: esp8266wifi_send_cmd("AT+CWMODE=3",0,normal_waittime); break; default: break; } }
3、接下来就是判断WIFI模式，开启热点还是连接WIFI，sprintf的作用是合并字符串，可以百度用法，传参用到的两个宏定义，就是WiFi名字和密码。
if(wifi_mode==wifi_mode_Station)//连接WIFI { sprintf(temp1,"AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"",SoftAP_WIFI_SSID,SoftAP_WIFI_PASSWORD); ERROR_count=0; printf("\r\n正在连接WIFI...\r\n"); do//连接WIFI { esp_state=esp8266wifi_send_cmd(temp1,"OK",MAX_waittime); if(esp_state==esp8266_ERROR) { ERROR_count++; delay_ms(1000);//延时1s if(ERROR_count==esp8266_Init_Try_Time) { printf("\r\n连接WIFI失败\r\n"); return esp8266_ERROR; } } }while(esp_state!=esp8266_OK); printf("\r\nWIFI连接成功\r\n"); }这里用了一个do-while语句用来在连接失败时尝试重新连接，一定次数（esp8266_Init_Try_Time，我用的5次）后放弃并结束初始化。
还有下面的else部分没有放，代码逻辑同理，用于设置esp的WiFi名字和密码，只要修改对应的sprintf就行，不做讲解。
4、接下来就是模式1，根据手册指令，第一步配置 WiFi 模式我放到了初始化函数的开头，因为每个模式都需要设置；第二部连接路由器在上一张图做了讲解；第三步查询地址这里不需要；第四步连接服务器，也就是这里代码所展示的。
if(RUNmode==mode_1_TCP_Client)//单连接TCP,esp做Station客户端 { esp8266wifi_set_trans_mode(0);//设置为普通传输模式，非透传 esp8266wifi_send_cmd("AT+CIPMUX=0",0,normal_waittime);//单连接模式 sprintf(temp1,"AT+CIPSTART=\"TCP\",\"%s\",%s",esp8266wifi_TCP_IP,esp8266wifi_TCP_PORT); ERROR_count=0; printf("\r\n正在连接服务器...\r\n"); do//esp作为客户端连接到服务器 { esp_state=esp8266wifi_send_cmd(temp1,"CONNECTED",MAX_waittime); if(esp_state==esp8266_ERROR) { ERROR_count++; delay_ms(1000); if(ERROR_count==esp8266_Init_Try_Time) { printf("\r\n连接到服务器失败\r\n"); return esp8266_ERROR; } } }while(esp_state!=esp8266_OK); printf("\r\n成功连接到服务器\r\n"); }其中esp8266wifi_set_trans_mode(0);//设置为普通传输模式是一个自定义函数：
/** * @brief 设置传输模式 * @param mode: 0为普通传输模式 * 1为透传模式，仅⽀持 TCP 单连接和 UDP 固定通信对端的情况 * @retval 无 */ void esp8266wifi_set_trans_mode(uint8_t mode) { switch (mode) { case 0: esp8266wifi_send_cmd("AT+CIPMODE=0",0,normal_waittime); break; case 1: esp8266wifi_send_cmd("AT+CIPMODE=1",0,normal_waittime); break; default: break; } }在电脑串口测试过程中，经常会遇到某一配置未更改，以至于当前配置失败的问题，因为单片机想要加入这一识别能力比较繁琐，所以我在每种模式配置时都加入了对应的前置条件，手册没写，我这里设置一遍以防万一。
后面的4种模式原理也都是一样，可以按着我的方法，根据手册的配置指导来写。初始化时只需要配置到连接服务器，这样esp就可以接收数据了，发送数据和接收数据作为一个单独的模块去调用。
esp发送数据：
手册中每种模式的发送数据部分，除了透传，都是要先指定数据长度，再发送数据。但是单连接和多连接的指令也不太一样，所以我写了5种模式的发送函数，再用一个封装后的发送函数，根据初始化时的设置自动调用对应的函数。
1、模式2UDP比较有代表性：
//模式2 /** * @brief UDP，esp发送数据到远端 * @param *data: 要发送的数据 * @retval state：返回1发送成功，0则失败 */ uint8_t mode_2_send_date(char *Data) { uint8_t state = esp8266_OK;//发送成功状态 char str1[MAX_temp_array]; //发送数据 if(esp8266wifi_UDP_mode==0)//远端固定 { sprintf(str1,"AT+CIPSEND=%d,%d",esp8266wifi_UDP_Link_ID,strlen(Data)+2); } else if(esp8266wifi_UDP_mode==2)//远端可变 { sprintf(str1,"AT+CIPSEND=%d",strlen(Data)+2); } esp8266wifi_send_cmd(str1,">",normal_waittime); state=esp8266wifi_send_cmd(Data,"SEND OK",MAX_waittime); return state; }2、封装函数：
/** * @brief esp8266模块发送数据 * @param *data：要发送的数据 * @param ID：要收到数据的ID号 * @retval result：返回1发送成功，0则失败 */ uint8_t esp8266_send_data(char *data,uint8_t ID) { uint8_t result=esp8266_OK, mode = esp8266wifi_working_mode; switch (mode) { case 1: result = mode_1_send_date(data); break; case 2: result = mode_2_send_date(data); break; case 3: case 4: mode_3_and_4_send_date(data); break; case 5: result = mode_5_send_date(data,ID); break; default: break; } return result; }3、透传模式的发送不太一样，需要进入透传发送状态，发送AT+CIPSEND后，模块会返回一个符号“>”，这时不需要指定长度，直接输入要发送的数据。想要退出透传状态，需要发送“+++”，具体细节查看手册。要使用这两个函数时，在透传模式初始化结束后，主函数调用即可。
/** * @brief 开启透传发送 * @param 无 * @note 仅⽀持 TCP 单连接和 UDP 固定通信对端的情况 * @retval state：返回1成功，0则失败 */ void esp8266_start_trans(void) { esp8266wifi_send_cmd("AT+CIPSEND",">",MAX_waittime); } /** * @brief 退出透传发送 * @param 无 * @retval result：返回1发送成功，0则失败 */ uint8_t esp8266_quit_trans(void) { uint8_t result=esp8266_OK; esp8266wifi_send_string("+++"); delay_ms(1000); result=esp8266wifi_send_cmd("AT","OK",MAX_waittime); if(!result) printf("quit_trans failed!"); else printf("quit_trans success!"); return result; }esp接收数据：
在串口发送数据时可以看到，使用非透传模式下的信息传输，esp在接收到数据后会向串口返回+IPD，<link ID>，数据长度：数据。在多连接下才有<link ID>。在透传模式下直接取出串口缓冲数组，在其他模式下做相应的数据截取。
/** * @brief 接收数据处理，对esp8266返回的数据进行解码,并清除串口接收完成标志位 * @param *true_data：接收到的有效数据 * @note 以下是esp8266返回数据的HEX显示与16进制显示,串口接收数据时，已在串口接收中断中滤除开头的0D 0A * * +IPD,4:qq * 0D 0A 2B 49 50 44 2C(,) 34 3A(:) 71 71 0D 0A * * +IPD,0,4:qq * 0D 0A 2B 49 50 44 2C(,) 30 2C(,) 34 3A(:) 71 71 0D 0A * * @retval ID:发送数据的ID */ uint8_t esp8266_receive_data(char *true_data,uint8_t old_date[]) { uint8_t ID=0;//多连接模式的ID号 uint8_t date_byte=5;//默认从第一个逗号后一位开始，逗号以前的“+IPD”和逗号都不要（+IPD,） uint8_t j,mode = esp8266wifi_working_mode; char temp[MAX_temp_array]; if((mode==mode_3_TCP_transparent)||(mode==mode_4_UDP_transparent)) { sprintf(true_data,"%s",(char *)old_date); } else { if(mode==mode_5_TCP_Server)//多连接模式 { ID = old_date[5]; } while(old_date[date_byte]!=0x3A)//冒号(:) { date_byte++; } date_byte++;//跳过冒号(:) while(old_date[date_byte]!='\0') { temp[j] = old_date[date_byte]; date_byte++; j++; } temp[j] = '\0';//结束符 sprintf(true_data,"%s",temp); } return ID; }底层函数：
1、首先是调用率最高的stm32通过串口向esp8266发送数据函数，这里需要注意的是有返回值校验部分，如果形参传值0，则不进行校验。waittime参数用于等待模块返回的时间，有新数据返回则刷新等待时间。
/** * @brief 向esp8266wifi发送指令,自动加上回车换行 * @param *cmd: 要发送的指令 * *expect: 期望指令，检查模块返回值，查看指令执行情况,若不检查，调用时给0（不带引号） * waittime: 等待数据接收时常(ms)，等待模块回应的最大时间 * @retval state：应答正确返回1，0则失败 */ uint8_t esp8266wifi_send_cmd(char *cmd,uint8_t *expect,int waittime) { uint8_t state=0; int waittime_old=waittime; char esp8_rx_data[MAX_temp_array]; char temp[MAX_temp_array]; esp8266wifi_rx_sta=0; sprintf(temp,"%s\r\n",cmd); esp8266wifi_send_string(temp); while ((esp8266wifi_USART->SR & 0X40) == 0); if(waittime) { while(--waittime) { delay_ms(1); if(esp8266wifi_rx_sta&0X8000) { waittime=waittime_old; sprintf(esp8_rx_data,"%s",(char *)esp8266wifi_rx_buf); // printf("模块返回:%s\n",esp8_rx_data); if(expect) { if(esp8266wifi_check_cmd(expect,esp8_rx_data)) { state=esp8266_OK; printf("模块应答正确: %s\n",expect); } } esp8266wifi_rx_sta=0;//清空接收完成标志位 } } } return state; } 2、字符串校验
/** * @brief 检测应答指令 * @param *str: 要验证的预期结果 * @retval *strx：与预期相同返回原字符串，不同则返回NULL */ uint8_t* esp8266wifi_check_cmd(uint8_t *str_target,char *str_rx) { str_rx=strstr((const char*)str_rx,(const char*)str_target); return (uint8_t *)str_rx; }3、关闭连接函数
/** * @brief 关闭当前的连接 * @param ID：多连接关闭的ID,需要关闭的连接 ID 号。当 ID 为 5 时，关闭所有连接。 * （开启 server 后 ID 为 5 ⽆效） */ void esp8266wifi_close_connect(uint8_t ID) { uint8_t num=esp8266wifi_working_mode;//获取当前的工作模式 if(num==1)//关闭单连接 { esp8266wifi_send_cmd("AT+CIPCLOSE",0,MAX_waittime);//关闭单连接 } else if(num==2)//关闭多连接 { char str1[20]; sprintf(str1,"AT+CIPCLOSE=%d",ID); esp8266wifi_send_cmd(str1,0,MAX_waittime); } }esp8266.h：
#ifndef _8266wifi_H #define _8266wifi_H #include "sys.h" #include "usart2.h" /******************************************************************************************/ /* 串口更改，可以改为任意配置好的USART */ /*串口，接收完成标志位，接收缓冲，串口发送函数*/ #define esp8266wifi_USART USART2_UX #define esp8266wifi_rx_sta g_usart2_rx_sta #define esp8266wifi_rx_buf g_usart2_rx_buf #define esp8266wifi_send_string usart2_send_string /******************************************************************************************/ /*服务器wifi 信息*/ /*名称，密码*/ #define SoftAP_WIFI_SSID "1111111" #define SoftAP_WIFI_PASSWORD "11111111" /*esp8266作为Station客户端wifi 信息*/ /*名称，密码，通道，加密方式*/ /*加密方式 0：OPEN 2：WPA_PSK 3：WPA2_PSK 4：WPA_WPA2_PSK */ #define esp8266wifi_WIFI_SSID "NiDie" #define esp8266wifi_WIFI_PASSWORD "12345678" #define esp8266wifi_WIFI_channal 1 #define esp8266wifi_WIFI_encoding 4 /******************************************************************************************/ /*TCP传输信息*/ /*esp作为SoftAP服务器的IP和端口信息*/ #define esp8266wifi_SoftAP_IP "192.168.4.1" #define esp8266wifi_SoftAP_PORT "8080" /*esp作为Station客户端，要接入的服务器IP和端口信息*/ #define esp8266wifi_TCP_IP "192.168.1.111" #define esp8266wifi_TCP_PORT "8081" /******************************************************************************************/ /*UDP传输信息*/ /*UDP远端和TCP的服务器使用同一组IP和端口，方便调试*/ /*IP，远程端口，连接ID，本地端口，端口保持*/ #define esp8266wifi_UDP_IP "192.168.1.113" #define esp8266wifi_UDP_SoftAP_PORT "8081" #define esp8266wifi_UDP_Link_ID 4 #define esp8266wifi_UDP_Local_PORT "1112" #define esp8266wifi_UDP_mode 2 /* ‣ 0：收到数据后，不更改远端⽬标，默认值为 0 ‣ 1：收到数据后，改变⼀次远端⽬标 ‣ 2：收到数据后，改变远端⽬标 */ /*0 表示当前 UDP 传输建⽴后，UDP 远端不会被其他设备更改；即使有其他设备通过 UDP 协议发数据到 ESP8266 UDP 端⼝ 1112，ESP8266 的第 4 号 UDP 传输的远端也不会被替换，使⽤指令 “AT+CIPSEND=4, X” 发送数据，仍然是当前固定的 PC 端收到。*/ /*2 表示当前 UDP 传输建⽴后，UDP 传输远端仍然会更改；UDP 传输远端会⾃动更改为最近⼀个与 ESP8266 UDP 通信的远端。*/ /*********************************************************************************************/ /*变量定义*/ /*数组最大值，等待回复时间,不校验时的等待时间*/ #define MAX_temp_array 200 #define MAX_waittime 3000 #define normal_waittime 200 /*工作模式*/ extern uint8_t esp8266wifi_working_mode; /*初始化错误时的尝试次数*/ #define esp8266_Init_Try_Time 5 /*********************************************************************************************/ /*底层函数*/ uint8_t* esp8266wifi_check_cmd(uint8_t *str_target,char *str_rx); void esp8266wifi_reset(void); void esp8266wifi_set_trans_mode(uint8_t mode); void esp8266wifi_set_wifi_mode(uint8_t mode); uint8_t esp8266wifi_send_cmd(char *cmd,uint8_t *expect,int waittime); void esp8266wifi_close_connect(uint8_t ID); /*5种模式发送数据,可单独调用*/ uint8_t mode_1_send_date(char *data); uint8_t mode_2_send_date(char *Data); uint8_t mode_2_send_date_IP(char *Data,char *SendIP,uint16_t SendPort); void mode_3_and_4_send_date(char *data); uint8_t mode_5_send_date(char *Data,uint8_t Link_ID); /*********************************************************************************************/ /*用户调用函数*/ void esp8266_start_trans(void); uint8_t esp8266_quit_trans(void); uint8_t esp8266_Init(uint8_t RUNmode,uint8_t wifi_mode); uint8_t esp8266_send_data(char *data,uint8_t ID); uint8_t esp8266_receive_data(char *true_data,uint8_t old_date[]); /*********************************************************************************************/ /*初始化函数传参定义*/ /*工作模式定义*/ #define mode_1_TCP_Client 1 #define mode_2_UDP 2 #define mode_3_TCP_transparent 3 #define mode_4_UDP_transparent 4 #define mode_5_TCP_Server 5 /*wifi模式:1为连接模式，2为热点模式，3为双开*/ #define wifi_mode_Station 1 #define wifi_mode_SoftAP 2 #define wifi_mode_SoftAP_Station 3 /*返回值状态*/ #define esp8266_OK 1 #define esp8266_ERROR 0 #endif 主函数main.c：
目的是在于检查信息的发送是否正确，电脑串口控制esp进行数据的发送和读取。
int main(void) { HAL_Init(); /* 初始化HAL库 */ sys_stm32_clock_init(RCC_PLL_MUL9); /* 设置时钟, 72Mhz */ delay_init(72); /* 延时初始化 */ usart_init(115200); /* 初始化串口 */ led_init(); /* 初始化LED */ // OLED_Init(); usart2_init(115200); if(esp8266_Init(mode_1_TCP_Client,wifi_mode_Station)==esp8266_OK) { printf("\r\nesp8266 模式 %d 初始化完成!\r\n",mode_1_TCP_Client); } else { printf("\r\nesp8266初始化失败\r\n"); while(1) { LED0_TOGGLE(); delay_ms(200); } } char rx_data[128]; uint8_t ID=0; while (1) { if(esp8266wifi_rx_sta&0X8000)//esp收到的信息通过串口一打印 { printf("\nGot Date!\n"); ID = esp8266_receive_data(rx_data,esp8266wifi_rx_buf); if(ID) { printf("ID :%d,收到的信息: %s\n",ID,rx_data); } else { printf("收到的信息: %s\n",rx_data); } esp8266wifi_rx_sta=0; } if(g_usart_rx_sta&0X8000) //串口一收到的信息发送到esp { while ((USART_UX->SR & 0X40) == 0); /* 等待上一个字符发送完成 */ esp8266_send_data((char *)g_usart_rx_buf,ID); // printf("%s\n",g_usart_rx_buf); g_usart_rx_sta = 0; } LED0_TOGGLE(); delay_ms(500); } }实验现象：
开始实验前要打开电脑端的服务器，这里初始化用的模式1。等待初始化完成即可发送信息。网络助手和esp进行数据通信。
总结：
本次实验有很多可以改进的地方，比如等待时间长，初始化时间也长。但是有点懒，就放着吧。读者有什么建议都可以找我，有问题的还请指正。
