ESP8266串口WiFi模块的基本使用和配置教程

 

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。

虽然“WiFi门锁”一直拖着还没弄好，但WiFi模块却玩了很久。是时候介绍下ESP8266的基本使用和配置了。

内容简介

让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。

模块资料大全

在某宝买模块一般都会有相应的资料文档，涵盖使用方法与常见的问题。

开始前的准备

原理图及引脚说明

 

URXD	UART_RXD，接收
UTXD	UART_TXD，发送
GPIO 16	外部Reset信号，低电平复位，高电平工作（默认高）
GND	GND
VCC	3.3V，模块供电
GPIO 0	工作模式选择：悬空：FlashBoot，工作模式；下拉：UARTDownload，下载模式
CH_PD	高电平工作；低电平模块供电关掉
GPIO 2	（1）开机上电时必须为高电平，禁止硬件下拉；（2）内部默认已拉高
Function	Description

 

模块的连线

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。

模块上电

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sscom，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，然后将CH_PD引脚的3.3V电源断了重接进行复位，若串口打印乱码后看到“ready”，说明模块上电初始化正常。

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。

免冷启下载器的坑

记得有一次在实验室用ESP8266时怎么都不能成功上电初始化显示“ready”，AT指令也无法工作。最终把固件烧了一遍又一遍，把模块都“玩坏了”也还是不行，就像见了鬼一样……最终竟然是因为使用了免冷启下载器的原因。后来才知道ESP8266电源要求十分苛刻，必须“稳定纯净”，估计这种“高级下载器”内部电路会造成模块上电时电源不稳定，从而导致上电初始化失败。如果你也遇到同样的问题不妨换个USB-TTL下载器试试。

别不信邪，一些诡异的bug很可能是由某个不起眼的硬件引起的，这很“玄学”。

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。而我只用过AT指令，所以本文不涉及SDK开发。

说明：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。

基础AT指令

 

AT	测试AT启动
AT+RST	重启模块
AT+GMR	查看版本信息
指令	描述

 

AT 是最常用的指令，用于测试模块能否正常接受指令。在sscom中向串口发送指令 AT ，若收到模块返回的 OK 则说明模块的AT指令可正常工作。发送 AT+GMR 可查看AT指令及SDK的版本号，我当前使用的AT指令是V1.1.0.0的最新版，一般最新版指令会增加一些新功能，可随时关注官方的更新。

WiFi功能AT指令

WiFi是让硬件联网的基础，和其他功能一样，这里仅列举所需的常用指令，更详细指令说明还得查阅文档。

 

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
指令	描述

 

关于WiFi模式这里要说明一下，sta模式下模块相当于客户端，像我们手机平板一样是要去连接路由器的，而AP模式下模块相当于路由器，是发射WiFi被别人连的。ESP8266支持两种模式并存（模块出厂默认的是AP模式） 。另外，扫描WiFi指令 AT+CWLAP 只能在sta模式下使用，否则会报ERRO错误， AT+CWJAP 和 AT+CWQAP 指令也同理。

sta模式连接WiFi演示

那如何让模块连接到路由器呢？下面简单列举了一下步骤：

发送 AT+CWMODE=1 指令配置模块为sta模式（参数1,2,3分别对应模式sta，AP和sta/AP）。

发送 AT+CWLAP 指令扫描当前附近WiFi，模块会返回可用AP列表。

使用 AT+CWJAP="WiFi名称","WiFi密码" 连接到指定的路由器，比如我在图书馆的WiFi是 “lib-free-wlan01”，密码是“zhku-lib”，实际连接WiFi发送的指令就是 AT+CWJAP="lib-free-wlan01","zhku-lib" 。

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。

AP模式参数设置演示

连完WiFi那接下来就“开WiFi”吧！AP模式和手机开热点一样，只需设置WiFi名称和密码即可。同样的先使用 AT+CWMODE=2 指令配置模块为AP模式，然后发送 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。

TCP/IP相关AT指令

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。

 

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
指令	描述

 

透传模式下WiFi模块与服务器TCP网络通讯演示

讲的再多，还不如亲手体验一下如何用WiFi模块连接TCP服务器，体会TCP/IP相关AT指令的具体使用。首先我们需要一个TCP服务器，利用调试工具“网络调试助手”（软件在资料包中）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“TCP服务器”，输入自定的端口号（1024-65535），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。

把WiFi模块和电脑连接，在sscom确定AT指令能正常使用后，就可以开始配置TCP连接了，具体步骤如下：

根据上面“sta模式连接WiFi演示”一节把模块连上WiFi

输入指令 AT+CIPMUX=0 设置单连接

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",1234（指令参数分别为连接类型、目标IP地址和端口号）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

输入指令 AT+CIPMODE=1 开启透传模式

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sscom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。当我第一次在命令行看到打印的串口数据、体验到网络互通的魅力时，我就知道——我的“WiFi门锁”有戏了！

其他常用指令

除了上面列举的主要功能指令，ESP8266 模块还有一些常用的指令：

 

AT+CIOBAUD	设置串口波特率
AT+SAVETRANSLINK	保存透传到 Flash
AT+CWSTARTSMART	开启 SmartConfig
AT+CWSTOPSMART	停止 SmartConfig
指令	描述

 

AT+CIOBAUD 指令用于设置串口波特率，示例： AT+CIOBAUD=9600 （设置波特率为9600）。设置好TCP连接信息后通过 AT+SAVETRANSLINK 指令把TCP连接透传保存到Flash，掉电不丢失。重新上电后模块会自动联网建立TCP连接后进入透传模式，实现了真正意义上的透传，示例： AT+SAVETRANSLINK=1,"192.168.43.140",1234,"TCP" 。而 AT+CWSTARTSMART 和 AT+CWSTOPSMART 则时用来实现智能配置(Smart Config)的。

注意事项

使用WiFi模块的一些细节及注意事项

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。

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。

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。

AT指令一定以回车换行符” ”结尾，但退出透传模式需发送不带回车换行的 +++

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~~~

责任编辑：xj

原文标题：ESP8266串口WiFi模块的基本使用

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