STC15单片机-无线通讯（WIFI模块）

无线通讯（WIFI模块）

ESP8266系列模组

ESP8266 系列模组是深圳市安信可科技有限公司开发的一系列基于乐鑫ESP8266EX的低功耗UART-WiFi芯片模组，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。

模块核心处理器 ESP8266 在较小尺寸封装中集成了业界领先的 Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，带有 16 位精简模式，主频支持 80 MHz 和 160 MHz，支持 RTOS，集成 Wi-Fi MAC/ BB/RF/PA/LNA，板载天线。支持标准的 IEEE802.11 b/g/n 协议，完整的 TCP/IP 协议栈。用户可以使用该模块为现有的设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器。

ESP8266 是高性能无线 SoC，以最低成本提供最大实用性，为 Wi-Fi 功能嵌入其他系统提供无限可能。

SoC称为系统级芯片，也有称片上系统，意指它是一个产品，是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。同时它又是一种技术，用以实现从确定系统功能开始，到软/硬件划分，并完成设计的整个过程

ESP-12S

开发板上的WIFI模块使用的是安信可公司的ESP-12S型号

WIFI模块的规格书可以在安信可官网上找到

乐鑫和安信可

乐鑫和安信可的关系，其实大可理解为ARM与ST、NXP的关系，ARM负责设计CPU内核，然后将设计授权给ST、NXP这些芯片厂商，芯片厂商在内核之上添加必要的外设和自己家有特色的外设，就可以生产我们每天都用的MCU了。

乐鑫是芯片原厂，在研制ESP系列芯片（eg. ESP8266）之外，提供了上层的ESP-IDF操作系统及各类应用框架，以及国内外常用的云平台对接方案。

安信可则是乐鑫的大客户，负责生产基于ESP系列芯片的模组，开发者到手就能进行开发，所以一般我们手里的ESP系列模组都是安信可科技的。同时，乐鑫也提供自己的模组。

程序

实现功能

开发板每隔500ms获取PCB板的温度，并且在数码管上显示

长按按键1进入配网模式，可在安信可公众号进行配网

当WIFI模块连接上TCP服务器后，开启透传模式，发送PCB板的温度到服务器上

当WIFI模块没连接上TCP服务器时，每隔10s自动重连

文件结构

main.c ->主函数文件，包含main函数等，程序主要逻辑控制；

Public.c ->公共函数文件，包含Delay延时函数，Memory_Clr内存清除函数，Error_Handler错误处理函数，Sys_Soft_Reset系统软件复位函数;

Sys_init ->系统初始化函数，包含GPIO初始化函数等;

KEY1.c->按键1检测函数；

UART1.c->串口1初始化函数；

ADC.c ->ADC初始化，采集ADC值等;

NTC.c ->NTC外设函数，包含查表，获取环境温度等;

TM1620.c ->驱动IC初始化，协议，温度显示等函数;

UART2.c->串口2初始化函数，发送字符，字符串，数组函数，串口2中断服务函数；

ESP8266.c->WIFI模块函数，包含模块初始化、配网、通过TCP连接服务器、传送PCB板温度、接收信息

代码量太大，只对关键的地方和要注意的点进行记录

STC15L2K32S2单片机串口2配置

与串口1的头文件代码一样，要注意串口2的引脚跟串口1不同，TX是P11，RX是P10；串口2的使用方法与串口1相同

在UART2.c源文件中，可以将串口1的先全部复制过来，然后再修改为串口2的相关寄存器

因为P_SW2的BIT0位默认是0，所以串口2默认映射到P10和P11口，刚好接的是WiFi模块的TXD0和RXD0，所以P_SW2不用配置；其他寄存器就根据数据手册进行配置即可，定时器2的高8位和低8位是T2H和T2L，这个也要注意改

注意：所有的UART1都要改为UART2

SBUF改为S2BUF

后面发送一个字节、发送字符串和发送数组的函数与串口1的一样，只是把UART1改为UART2即可

/*
* @name   Init
* @brief  串口2初始化
* @param  None
* @retval None
*/
static void Init()
{/*P_SW2 外围设备功能切换控制寄存器2(不可位寻址)的BIT0位默认为0，即串口2切换位S2_S为0默认串口2映射到P10和P11上，所以P_SW2寄存器不用配置*/S2CON = 0x50;     //8位数据,可变波特率,第4位S2REN位置1，开启中断//AUXR = 0000 0100，AUXR不可位寻址，T2x12为定时器2速度选择位，置1则定时器2的速度是传统8051的12倍，不分频AUXR |= 0x04;switch (UART2.ucBandRate){case Band_4800:   T2L = 0xCD; T2H = 0xFD; break;case Band_9600:   T2L = 0xE0; T2H = 0xFE; break;case Band_19200:  T2L = 0x70; T2H = 0xFF; break;case Band_115200: T2L = 0xE8; T2H = 0xFF; break;default:          T2L = 0xCD; T2H = 0xFD; break;}AUXR |= BIT4;       //启动定时器2   0001 0000，T2R位置为1，允许定时器2运行
}

串口2的中断处理函数中，判断接收标志位和发送标志位与串口1的不同，因为寄存器S2CON是不能位寻址的，所以不能单独拿接收标志位S2RI或者发送标志位S2TI来判断，要对S2CON寄存器进行与操作，取出BIT0的S2RI和BIT1的S2TI分别进行判断，清除标志位也是用寄存器操作

串口2的中断号是8

#define S2RI    BIT0        //串口2接收中断请求标志位
#define S2TI    BIT1        //串口2发送中断请求标志位
……………………
/*
* @name   UART1_isr
* @brief  串口2中断处理函数
* @param  None
* @retval None
*/
void UART2_isr() interrupt 8
{//接收if(S2CON & S2RI)    //取出S2CON的BIT0位进行判断，如果是1则是接收中断，如果为0则不是{S2CON &= ~S2RI;                   //清除接收中断标志/*UART1_Rec_LENGTH宏定义为10，所以接收的数据不能超过10个字节UART1.ucRec_Cnt表示数组下标，初始化为0*/if(UART2.ucRec_Cnt < UART2_Rec_LENGTH){ucRec_Buffer[UART2.ucRec_Cnt++] = S2BUF;}UART2.ucRec_Flag = TRUE;      //接收完成标志位}//发送if(S2CON & S2TI){S2CON &= ~S2TI;                    //清除发送中断标志UART2.ucTX_Busy_Flag = FALSE;   //清除忙碌标志}
}

在Sys_Init.c系统初始化源文件的IE_Init()中断函数中，要打开串口2的中断

因为IE2寄存器是不能位寻址的，所以要对IE2寄存器进行赋值，将最低位SE2置1，允许串口2中断

IE2 |= BIT0;   //打开串口2中断

主函数main.c

程序的主要逻辑，串口1是负责往串口助手打印调式信息，比如输出单片机发送的AT指令，以及WIFI模块回复的应答；串口2就负责单片机与WIFI模块的通信

/*
* @name   main
* @brief  主函数
* @param  void
* @retval int
*/
int main(void)
{static idata uint16_t i = 0;//系统初始化Hradware.Sys_Init();//串口1发送初始化信息#ifdef Monitor_Run_Codeprintf("Initialization completed,system startup!\r\n\r\n");#endif//系统主循环while(1){//连接服务器/*一开始TCP连接标志位为FALSE，TCP_Reconnect_Timer初始化为10S，上电进行一次TCP连接*/if(ESP8266.TCP_Connect_Status == FALSE){if(ESP8266.TCP_Reconnect_Timer >= TIMER_10S){ESP8266.TCP_Connect_Server();}}//接收TCP服务器的信息ESP8266.Receive_Information();//获取PCB板温度NTC.Get_Temperature_Value();//数码管显示温度TM1620.Disp_Tempareture();//将温度通过TCP传输到服务器ESP8266.Transfer_Tempareture(NTC.fTemperature);//延时500msi = 500;while (i--){Public.Delay_ms(1);//如果按键1被按下if(KEY1.KEY_Flag == TRUE){break;}}//通过外部中断改变按键1标志位，然后进行按键1检测KEY1.KEY_Detect();//模块配网ESP8266.SmartConfig();}
}

Hradware.Sys_Init()：系统初始化函数，GPIO初始化时要把串口2的引脚TXD2配置成推挽输出，RXD2配置成高阻输入，WIFI模块重启引脚RST和使能引脚EN都配置成推挽输出；要加上串口2和WIFI模块的初始化函数，WIFI模块初始化函数中会使能EN引脚启动WIFI模块，然后发送AT指令，待WIFI模块回应，如果10s内没有回应，则进行错误处理，PWM灯会一直闪烁

ESP8266.TCP_Connect_Server()：WIFI 模块连接服务器函数，上电时标志位判断和定时器判断都为真，则进行TCP服务器连接，如果WIFI模块没有进行配网的话，是连接不上服务器的，因为WIFI模块还没联网，所以烧录后第一次上电，先进行模块配网操作，待联网成功后，模块会再次进行连接服务器；该函数里会通过串口2发送AT指令给WIFI模块，发送ATE0关闭回显，发送AT+CWMODE_CUR=1\r\n设置为station模式，发送AT+CIFSR\r\n不断查询IP地址，如果连接到WIFI则发送AT+CIPSTART=“TCP”,“172.29.168.61”,8888\r\n连接服务器，成功后发送AT+CIPMODE=1\r\n和AT+CIPSEND\r\n，开启透传模式以及开始发送数据

ESP8266.Receive_Information()：WIFI模块接收服务器数据函数，先判断服务器连接状态标志位是否被置位，是则判断串口2的接收数组中是否有PWM = 100%的数据，可以用strstr函数来查找，有则设置PWM灯占空比为100%，并备份占空比；如果接收数组中有PWM = 0%，则设置PWM灯占空比为0%，也备份占空比

ESP8266.Transfer_Tempareture(NTC.fTemperature)：将计算出来的浮点型PCB板温度传入该函数中，如果温度是个位，则转为字符型后调用串口2发送函数发送到服务器上，如果温度是十位，则分别提取个位和十位，再转为字符型，发送到服务器上显示，连同提示信息一起发送

KEY1.KEY_Detect()：按键1检测，主要检测长按，通过外部中断0改变按键1的标志位，再进行判断是单击还是长按，函数退出前不清零长按标志位，要进行后面的模块配网操作

ESP8266.SmartConfig()：WIFI 模块配网函数，函数中会检测按键1长按标志位是否被置为TRUE，是的话则进行配网，如果此时WIFI 模块已经处于透传模式，则先发送“+++”退出透传模式，再进行配网操作，主要是发送指令“AT+CWSTARTSMART\r\n”开启配网，开发板的运行指示灯会不断闪烁，在3分钟内，可以用手机打开安信可的公众号，找到微信配网选项，然后输入手机已连接的路由器WIFI信号密码，WIFI模块抓取网络信号，并通过串口1可在串口助手中看到配网过程，如果WIFI模块回应“Smart get wifi info”，则表示配网成功，随后重启单片机，再进行连接TCP服务器的操作

本次实验中使用到的AT指令以及其功能

AT指令	响应	功能以及参数说明
AT	OK	测试AT启动
ATE0	OK	关闭回显
AT+CWMODE_CUR=1	OK	设置当前Wi-Fi模式(sta/AP/sta+AP)，不保存到flash；参数说明：1 : station模式；2 : softAP模式；3 : softAP + station模式
AT+CIFSR	+ CIFSR: < IP address > + CIFSR: < IP address > OK	查询本地IP地址；参数说明：< lP address> ESP8266 softAP的IP地址 ESP8266 station的IP地址
AT+CWAUTOCONN=1	OK	上电是否自动连接AP 参数说明: 0：上电不自动连接AP 1：上电自动连接AP ESP8266 station默认上电自动连接AP
AT+CWSTARTSMART	OK	开启SmartConfig SmartConfig类型为ESP-Touch + AirKiss
AT+CIPMODE=1	OK	设置传输模式参数说明: 0：普通传输模式 1：透传模式，仅支持TCP单连接和UDP固定通信对端的情况
AT+CIPSEND	收到此命令后先换行返回">“ 进入透传模式发送数据，每包最大2048字节，或者每包数据以20ms间隔区分。当输入单独一包”+++“时，返回普通AT指令模式。发送”+++"退出透传时，请至少间隔1秒再发下一条AT指令。	发送数据

注意：

1.AT指令打开回显以及关闭回显的作用是什么？

回显的含义是：发送什么指令，返回给你结果的时候，会把发送的指令再显示一遍如 AT+E=ON时发送 AT+VER?查询版本号返回的数据是 AT+VER?（会把下发的指令再显示一遍） +VER:V1.2.6 若是关闭回显，即AT+E=OFF 发送 AT+VER? 返回的是 +VER:V1.2.6

2.开启SmartConfig（配网）的指令AT+CWSTARTSMART = < type >：

如果指令指定参数< type >，则参数分别表示为：1 : ESP-Touch；2 : AirKiss；3 : ESP-Touch + AirKiss

该指令仅支持在ESP8266单station模式下调用。
消息“Smart get WiFi info”表示 Smart Config成功获取到AP信息，之后ESP8266尝试连接AP，打印连接过程。
消息"Smartconfig connected WiFi”表示成功连接到AP，此时可以调用"AT+CWSTOPSMART”停止SmartConfig再执行其他指令。注意，在 SmartConfig过程中请勿执行其他指令。
从AT_v1.0开始，SmartConfig可以自动获取协议类型，AirKiss或者ESP-TOUCH

实验现象以及连接步骤

注意：手机和电脑连的都是同一个路由器或者同一个手机热点，因为配过一次网后，WIFI模块会自动连接上AP，如果更换了路由器或者手机热点，那就要重新再进行配网

实现功能1

把TCP服务器IP地址改为手机端的，再编译烧录

//#define TCP_Server "AT+CIPSTART=\"TCP\",\"172.29.168.77\",8888\r\n"  //电脑端模拟的TCP服务器
#define TCP_Server "AT+CIPSTART=\"TCP\",\"172.29.168.66\",8888\r\n"  //手机端模拟的TCP服务器

手机安装一个网络助手，这里用安信可的，打开后点击创建TCP Server

输入端口号，然后点击CONFIRM

给开发板上电，可以在串口助手打印信息上看到WIFI模块连接TCP服务器过程，AT+CIPSEND后便开启了透传模式

然后就可以看到手机服务器上接收到了WIFI模块通过TCP协议传来的PCB板温度信息

服务器也可以发送信息控制开发板PWM灯的亮灭

实现功能2

先把TCP服务器IP地址改为电脑端的，再编译烧录

#define TCP_Server "AT+CIPSTART=\"TCP\",\"172.29.168.77\",8888\r\n"  //电脑端模拟的TCP服务器
//#define TCP_Server "AT+CIPSTART=\"TCP\",\"172.29.168.66\",8888\r\n"  //手机端模拟的TCP服务器

打开电脑的网络调试助手，选择TCP服务器IP地址，并设置端口号，打开服务器（电脑和手机连接的都是同一个路由器，这样就不用重新配网）

注意：电脑的防火墙要先关闭

开发板上电，同时串口助手可看到WIFI模块连接TCP服务器的情况，与手机端的串口输出信息一样

然后网络调试助手就可以看到WIFI模块发来的数据了

同样，服务器发送PWM = 100%可以点亮开发板的PWM灯，发送PWM = 0%熄灭PWM灯

实现功能３

微信配网

长按按键１三秒以上，WIFI模块进入配网模式，开发板的运行指示灯会闪烁，提示正处于配网状态；如果此时WIFI模块已经开启透传模式，单片机会先发送“＋＋＋”退出透传模式，不然后续发送的配网AT指令就会被发送到服务器上，控制不了WIFI模块

然后打开安信可的公众号，点击微信配网，进入WIFI配置界面，按要求连接WIFI和开启定位，点击开始配置

开始配置后，会获取并显示当前手机连接到的WIFI，输入WIFI密码，然后点击连接

如果该页面没有出现WIFI名称，如下图的情况，则要等待一会，等识别到后再输入密码，没识别到WIFI名称前输入密码也是没用的，会提示错误信息

输入密码点击连接后，等待配网，过一会后会看到WIFI模块回应一连串的数据并传到串口助手上显示，回应的数据是：smartconfig type:AIRKISS，表示配网使用的类型是AIRKISS协议，配网成功后，单片机会重启，这是代码里设置单片机系统重启的，并不是WIFI模块，系统重启后，WIFI模块也重新被使能启动，自动连接TCP服务器

同时也可以在手机公众号上看到配网成功的提示信息，这样说明配置成功，WIFI模块已经能自动连接上路由器，然后单片机就发送AT指令控制WIFI模块连接TCP服务器，并传输PCB板的温度到服务器上，服务器可以是在电脑端也可以在手机端

假如家里没有路由器，则用手机热点也是可以的

这时候就要有两台手机了，

手机B：开热点，相当于路由器的WiFi信号

手机A：连接手机B的热点，然后打开安信可公众号进行一键配网

此时手机B的热点连接又可以分为两种情况，一种是手机A连接，另一种是电脑连接

手机A 连接手机B 的热点

手机A控制界面，已连接手机B 的热点

点击WIFI信息，查看手机B热点的IP地址，为172.20.10.1

手机A打开SocketAssistant软件，可看到调试助手的本地IP地址为172.20.10.3，与连接的热点处于同一个网段，然后就可选择创建TCP server，输入端口号，等待客户端ESP-12S的连接

此时，如果是第一次连接手机热点，则需要进行一次配网，将WIFI模块也连上手机B的热点，微信配网过程与上面的一样，此时公众号获取到的WIFI名称是连接到的手机B的热点名称，待WIFI模块连接上热点后，就可以进一步连接服务器了

电脑连接手机B的热点

如果服务器是在电脑上的话，那电脑要连接上手机B的热点，手机A也要连接手机B的热点，用手机A的安信可公众号进行微信配网，将WIFI模块接入热点网络

配网成功后，单片机发送AT指令控制WIFI模块连接上电脑的服务器，并发送PCB板的温度，服务器发送PWM = 100%可点亮开发板的PWM灯，发送PWM = 0%熄灭PWM灯

遇到的疑惑

原本按键1的单击和长按动作要注释掉，并且单击和长按标志位清0的操作也要取消，因为main函数中按键检测完后的下一个函数就是配网函数，配网函数里第一条语句就先判断长按标志位是否为TRUE，为TRUE才进行后续配网操作，如果按键检测函数结束前把长按标志位清0了，则后面没法配网；

其次就是长按3秒成功后，标志位在按键检测中没有被清零，在配网函数完成后也没有看到被清零，全局搜索该长按标志后，也没有看到KEY1.Press = FALSE（在长按检测的循环内清0是判断有没有超过3秒，并不是标志位置位后的清零）那标志位是在哪里被清零了呢？如果不清零，则配网函数就会一直检测到长按标志位为TRUE，则一直进行配网操作

答：在配网函数的最后，调用了Public.Sys_Soft_Reset()函数，进行了系统复位，单片机重启了，所以按键1的长按标志位也重新初始化为0了，所以不用再额外写长按标志位清零的操作

粗心导致的BUG

配网函数SmartConfig()中，发送完AT指令后等待WIFI模块返回回应时，if(strstr(UART2.pucRec_Buffer,“Smart get wifi info”) != NULL)这一句的"Smart get wifi info"应答信息一定要写对，不要写错，大小写不对都不行，不然微信这边显示配网成功，但程序没捕捉到退出条件，就一直在循环里跑，一直往串口助手打印串口2的接收缓存，系统软件重启也不行，已经错了两次

//等待配网，超过3分钟则进行退出
Timer0.usDelay_Timer = 0;
while(Timer0.usDelay_Timer <= TIMER_3MIN)
{Run_LED.Run_LED_Flip();Public.Delay_ms(100);if(strstr(UART2.pucRec_Buffer,"Smart get wifi info") != NULL)   //注意待匹配的子串要写对，wifi是全小写{Public.Delay_ms(1000);Public.Delay_ms(1000);Public.Delay_ms(1000);Public.Delay_ms(1000);Public.Delay_ms(1000);Public.Delay_ms(1000);break;}#ifdef Monitor_Run_Codeprintf(UART2.pucRec_Buffer);#endif
}
//系统软件复位
Public.Sys_Reset();

下图是写错时串口打印的信息

看教程时需要注意的点

微信配网原理跟用单片机串口发送热点名称和密码一样，微信配网去到其他地方都可以将硬件设备连接到当地的网络中，这就是优势；而用串口发送的话，换个地方就不行了，需要重新修改代码，更新热点名称和密码，重新烧录才能联网；先配网连接上网络后，才能连接服务器

程序功能的配网模式是指，把路由器的wifi密码发送给开发板，ESP-12S就连接上路由器，然后就可以通过路由器与手机进行连接

联网的方式有：wifi、GPRS、3G/4G、NBIOT、有线

正常产品与TCP服务器之间是有心跳包的，检测两者的连接是否断开

主循环内如果联网状态是FALSE的话，就每隔10S进行一次联网，当联网成功后就不再连接
接收TCP服务器的信息，也就是通过指令控制PWM灯的亮度

AT指令中，开启SmartConfig功能，执行的指令是AT+CWSTARTSMART；AirKiss叫做“飞吻”协议，多用于微信配网；开启时如果不带参数指定协议类型，则默认设置为3，即ESP-Touch和AirKiss协议都支持

按键1是通过外部中断来检测按下的

ESP8266.c中初始化结构体变量时，重连定时器初始化为10S，这样的话在主函数中，一上电就进行一次连接，如果重连定时器初始化为0，则上电后要等10S才开始连接

串口2初始化，串口2中断允许寄存器2（不可位寻址）IE2 |= BIT0，最低位ES2置1，允许串口2中断
P_SW2：外围设备功能切换控制寄存器2(不可位寻址)

注意：串口2的配置中，因为是复制串口1的代码，一开始是串口1的寄存器，要全都改为串口2的寄存器，不能有遗漏

ESP8266的重连定时器变量记得要在定时器0中断中++，用来实现连接服务器失败后，10s再次执行连接服务器函数

按键1 KEY_Detect()检测中，要检测按键1长按超过3秒，for循环的 i 是小于300的，原来检测是两秒，所以 i 的类型为uint8_t，最大只能是256，所以是检测不了3秒的，要将变量 i 的类型改为uint16_t才能检测到长按3秒

串口2的接收数组长度为100，所以数组要声明为xdata，放在片外RAM，不然编译时会提示栈溢出

配网函数中，退出透传模式可用调用三次UART_SendData(‘+’)退出，也可以调用UART_SendString(“+++”)发送字符串退出

如果是用自己手机开热点给电脑连接，则电脑上的网络调试助手可以识别手机网络的IPv4地址，可以开启服务器，但在安信可公众号中却不能微信配网，因为微信配网只能配连接到的WIFI，如果是手机自己开的热点的则配不了，会显示没有搜索到WiFi信号，要求开启WiFi接收功能；也就是说，只有一台手机，没有连接WIFI或者其他手机热点的情况下，是没法微信配网的，想要设备连接手机的热点，只能在代码中添加连接AP的AT指令，用单片机控制WIFI模块连接手机热点