STM32第十六课：WiFi模块的配置及应用

news2024/11/25 18:30:29

文章目录

  • 需求
  • 一、WiFi模块概要
  • 二、配置流程
    • 1.配置通信串口，引脚和中断
    • 2.AT指令
    • 3.发送逻辑编写
  • 三、需求实现代码
  • 总结

需求

完成WiFi模块的配置,使其最终能和服务器相互发送消息。
在这里插入图片描述
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一、WiFi模块概要

本次使用的WiFi模块为ESP-12F模块（安信可）
驱动芯片为ESP8266（乐鑫）。
ESP8266的使用：
1.作为mcu开发，再次搭建一下它的环境，开发周期较长。
2.利用官方固件使用AT指令（AT+**）开发。
在这里插入图片描述
芯片引脚：
在这里插入图片描述
通信接口：
在这里插入图片描述

二、配置流程

1.配置通信串口，引脚和中断

配置串口3（本次使用的WiFi模块串口接的是串口3）
默认配置: 波特率115200  8位数据位 0位校验位 1位停止位

配置PB10(TX) PB11(RX)
TX：复用推挽 RX：浮空输入

配置PE6（ESP模块的使能引脚）
高电平使能

void Esp8266_Config()
{
	  //开时钟：GPIOB，USART3
	  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
	  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);
	
	    //配置对应的IO口 PB10（tx）:复用推挽 PB11（RX）：浮空输入
	    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
		GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
		GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
		//PE6
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
		GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
		
		
	    //配置串口3  8数据位，0校验位，1停止位，波特率115200
		USART_InitTypeDef USART_InitStruct = {0};//可以通过结构体类型跳转
		USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;//波特率
		USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件控制流不开
		USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;//打开发送和接收
		USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
		USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
		USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
		USART_Init(USART3,&USART_InitStruct);
		USART_Cmd(USART3,ENABLE);
        //配置串口3的中断
		USART_ITConfig(USART3,USART_IT_RXNE,ENABLE);//USART1->CR1 |= 0x1<<5;//使能串口1的接收非空中断
		NVIC_SetPriority(USART3_IRQn,7);//设置优先级0~15
		NVIC_EnableIRQ(USART3_IRQn);//使能中断通道
		GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_6);
	    Delay_nms(500);
}

最后加的延时是为了保证所有配置都配置完。

2.AT指令

在配置中断的发送和接收前，我们要了解一下AT指令。
  AT 命令（AT Commands）最早是由发明拨号调制解调器（MODEM）的贺氏公司（Hayes）为了控制 MODEM 而发明的控制协议。后来随着网络带宽的升级，速度很低的拨号 MODEM 基本退出一般使用市场，但是 AT 命令保留下来。
  在嵌入式开发中，经常是使用AT命令去控制各种通讯模块，比如ESP8266 WIFI模块、4G模块、GPRS模块等等。一般就是主芯片通过硬件接口（比如串口、SPI）发送AT命令给通讯模块，模块接收到数据之后回应响应的数据。
AT指令的分类：
在这里插入图片描述
要注意：基本所有AT指令，结尾必须换行（\r\n）
ESP12F模块的工作模式：STA(连接热点) AP（释放热点） STA+AP
STA模式：模组作为节点去连接热点，然后就可连接某个服务器。
AP模式：模组作为热点，释放网络，可以在模组上创建服务器，其他设备连接他。
该模块的指令：
AT ：测试固件的
AT+RST ：重启ESP8266
ATE0 ：关闭回显
ATE1 ：打开回显
AT+CWMODE_DEF(_DEF有些固件支持，有些不支持)=x
x=1为设置工作模式 STA模式(可以连接其他设备热点)，2为AP模式，3为组合模式。
AT+CWJAP_DEF=“WIFI名”,“WIFI密码” 连接WIFI。
AT+CWSAP ：配置 ESP8266 SoftAP 参数(配置释放的热点) 。
AT+CIPAP ：设置 ESP8266 SoftAP 的 IP 地址。
多连接情况下 (AT+CIPMUX=1)，才能开启 TCP 服务器。
AT+CIPSERVER ：建⽴ TCP 服务器
AT+CIPSTART=“TCP”,“IP”,端口号 以TCP的形式连接服务器
AT+CIPMODE=1 ： 开启透传 (向wifi发送的所有消息（除+++外）都认为不是指令)
AT+CIPSEND ： 启动发送功能
+++ 没有回车 ： 退出透传
AT+CIPCLOSE ： 退出服务器连接

连接服务器需要那些步骤：
1.连接网络
2.设置位连接热点模式：STA
3.连接热点：名字和密码
4.连接服务器 ip 和 端口
5.收发数据
AT是AT指令还是收发的数据
透传模式（透明传输，所有消息都认为是普通收发的消息）

3.发送逻辑编写

给串口发送命令，可以理解为发送字符串。
为了实现发送字符串，我们先写一个能发送单字节的函数

void Usart3Senddata(uint8_t data)
{
	//等待发送完成
	while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)==0);
	//如果上次发送完成，就发送
	USART_SendData(USART3,data);
}

由于字符串的末尾为"\0"，我们结合单字节发送函数就能实现字符串的发送。

void U3_SendStr(uint8_t * data)
{
	while(*data!='\0')
	{
		Usart3Senddata(*data);
		data++;
	}
}

一个一个字符发送，发送一个data+1，遇到反斜杠0结束。
为了能够将发送的命令保存起来。
我们先定义一个结构体方便后续操作。

typedef struct{
	uint8_t recvbuf[1024];
	uint16_t recvcnt;//保存命令的条数,起到计数作用，防溢出。
}WIFIDATA;

在这里插入图片描述
此时我们写一个WiFi发送命令的函数 Wifi_Send_Cmd(char * cmd,char * recv,uint32_t timeout)
参数：命令，期待返回值，超时时间
之所以设置超时时间，是因为这些指令的执行都需要时间，反应较慢。

uint8_t Wifi_Send_Cmd(char * cmd,char * recv,uint32_t timeout)
{
	uint32_t timecnt=0;
	memset(&wifidata,0,sizeof(wifidata));//先清空
	U3_SendStr((uint8_t *)cmd);//发送命令
	while(strstr((char *)wifidata.recvbuf,recv)==NULL)
	{
	timecnt++;
	Delay_nms(1);
		if(timecnt>=timeout){
		printf("发送超时失败%s",cmd);
		return 1;
	 }
	}
	printf(" 发送成功 ");
	return 0;
}

其中strstr函数为查询目标字符串种是否有所需字符串，若有则返回所需字符串的地址，没有则返回0。
strstr(目标字符串，所需字符串)

然后就是写IP链接函数了

uint8_t Wifi_ConnectIP(void)
{
	if(Wifi_Send_Cmd("AT\r\n","OK",1000) != 0){//测试
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CWMODE=1\r\n","OK",2000) != 0){//设置为STA
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CWJAP=\"LEGION-5169\",\"88888888\"\r\n","OK",10000)!= 0){//连接热点
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"36.137.226.30\",37233\r\n","OK",10000)!= 0){//连接服务器
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CIPMODE=1\r\n","OK",1000)!= 0){//开启透传
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CIPSEND\r\n","OK",1000)!= 0){//启动发送功能
		return 1;
	}
	return 0;	
}

要注意："需要反斜杠转义

最后编写串口3和串口1的中断函数：

void USART3_IRQHandler(void)
{
	
	uint8_t data=0;
	if((USART3->SR&0x1<<5)!=0)
	{//执行该中断函数的原因有很多，所以判断一下是不是接收导致的
		data = USART_ReceiveData(USART3);//读操作，同时也是清空中断标志位
		wifidata.recvbuf[wifidata.recvcnt] = data;
		wifidata.recvcnt++;
		wifidata.recvcnt%=1024;
		USART_SendData(USART1, data); 
	}
}

void USART1_IRQHandler(void)
{
	uint8_t data=0;
	if((USART1->SR&0x1<<5)!=0)
	{//执行该中断函数的原因有很多，所以判断一下是不是接收导致的
		//接收数据
		data = USART_ReceiveData(USART1);//读操作，同时也是清空中断标志位
     	USART3->DR = data;//发送数据
		//USART_SendData(USART5, data); 
	}
}

逻辑如下：
串口3先读接收到的数据，然后将数据保存到结构体中，结构体中的计数器++并对1024取余防止溢出，最后将数据发送给串口1。
串口1先读接收到的数据，后将数据发送给串口3。

三、需求实现代码

main.c

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "stdio.h"
#include "delay.h"
#include "string.h"
#include "wifi.h"
uint8_t Send_wifidata[102];

int main()
{
	NVIC_SetPriorityGrouping(5);//两位抢占两位次级
    Usart1_Config(); 
	SysTick_Config(72000);
	Esp8266_Config();
    strcpy((char*)Send_wifidata, "hello world");
	Wifi_ConnectIP();
    U3_SendStr(Send_wifidata);
    while(1)
    {	
    }
		return 0;
}

WiFi.c

#include "wifi.h"

WIFIDATA wifidata={0};

//配置串口3  8数据位，0校验位，1停止位，波特率115200
//PB10(TX) PB11(RX)
void Esp8266_Config()
{
	 //开时钟：GPIOB，USART3
	  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE,ENABLE);
	  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART3,ENABLE);
	
	  //配置对应的IO口 PB10（tx）:复用推挽 PB11（RX）：浮空输入
	  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
		GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
		GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);
		//PE6
		GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
		GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
	    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
		GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
		
		
	  //配置串口3  8数据位，0校验位，1停止位，波特率115200
		USART_InitTypeDef USART_InitStruct = {0};//可以通过结构体类型跳转
		USART_InitStruct.USART_BaudRate = 115200;//波特率
		USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;//硬件控制流不开
		USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx|USART_Mode_Rx;//打开发送和接收
		USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
		USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
		USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
		USART_Init(USART3,&USART_InitStruct);
		USART_Cmd(USART3,ENABLE);
    //配置串口3的中断
		USART_ITConfig(USART3,USART_IT_RXNE,ENABLE);//USART1->CR1 |= 0x1<<5;//使能串口1的接收非空中断
		NVIC_SetPriority(USART3_IRQn,7);//设置优先级0~15
		NVIC_EnableIRQ(USART3_IRQn);//使能中断通道
		GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_6);
	    Delay_nms(500);
}

void USART3_IRQHandler(void)
{
	
	uint8_t data=0;
	if((USART3->SR&0x1<<5)!=0)
	{//执行该中断函数的原因有很多，所以判断一下是不是接收导致的
		data = USART_ReceiveData(USART3);//读操作，同时也是清空中断标志位
		wifidata.recvbuf[wifidata.recvcnt] = data;
		wifidata.recvcnt++;
		wifidata.recvcnt%=1024;
		USART_SendData(USART1, data); 
	}
}

//串口5发送单字节函数
void Usart3Senddata(uint8_t data)
{
	//等待发送完成
	while(USART_GetFlagStatus(USART3,USART_FLAG_TC)==0);
	//如果上次发送完成，就发送
	USART_SendData(USART3,data);
}

//串口5发送数组函数
void U3_Sendarr(uint8_t * data,uint32_t len)
{
	uint32_t i=0;
	for(i=0;i<len;i++){
		Usart3Senddata(*data);
		data++;
	}
}

void U3_SendStr(uint8_t * data)
{	
	while(*data!='\0')
	{
		Usart3Senddata(*data);
		data++;
	}
}

uint8_t Wifi_Send_Cmd(char * cmd,char * recv,uint32_t timeout)
{
	uint32_t timecnt=0;
	memset(&wifidata,0,sizeof(wifidata));
	U3_SendStr((uint8_t *)cmd);
	while(strstr((char *)wifidata.recvbuf,recv)==NULL){
	timecnt++;
	Delay_nms(1);
		if(timecnt>=timeout){
		printf("发送超时失败%s",cmd);
		return 1;
	 }
	}
	printf(" 发送成功 ");
	return 0;
}

uint8_t Wifi_ConnectIP(void)
{
	if(Wifi_Send_Cmd("AT\r\n","OK",1000) != 0){//测试
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CWMODE=1\r\n","OK",2000) != 0){//设置为STA
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CWJAP=\"LEGION-5169\",\"88888888\"\r\n","OK",10000)!= 0){//连接热点
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"36.137.226.30\",37233\r\n","OK",10000)!= 0){//连接服务器
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CIPMODE=1\r\n","OK",1000)!= 0){//开启透传
		return 1;
	}
	if(Wifi_Send_Cmd("AT+CIPSEND\r\n","OK",1000)!= 0){//启动发送功能
		return 1;
	}
	return 0;	
}

wifi.h

#ifndef _WIFI_H_
#define _WIFI_H_
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
typedef struct{
	uint8_t recvbuf[1024];
	uint16_t recvcnt;
}WIFIDATA;

void Esp8266_Config();
void U3_SendStr(uint8_t * data);
uint8_t Wifi_Send_Cmd(char * cmd,char * recv,uint32_t timeout);
uint8_t Wifi_ConnectIP(void);
void U3_SendStr(uint8_t * data);
#endif

总结

1.先看原理图，配串口，引脚和中断。
2.根据发送逻辑进行中断函数的编写。
3.在主函数中调用并按照需求进行实现。

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