【物联网】全面了解ESP-01SWiFi模块

ESP-01S是一款基于ESP8266芯片的WiFi模块，它提供了低成本、低功耗和高度集成的解决方案，适用于物联网和嵌入式应用。本文将介绍ESP-01S模块的功能和特点，并提供一个简单的WiFi控制示例。

目录

ESP-01S模块管脚功能：

ESP-01S特点：

启动模式：

基础TA指令介绍：

 ESP-01S硬件连接：

ESP-01S固件烧录和配置：

通过stm32开发板进行WiFi控制：

HAL库开发：

标准库开发：

基于Arduino主控制器：

总结：

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ESP-01S模块管脚功能：

Pin脚编号	Pin脚名称	备注
1	GND	GND
2	IO2	U1_TXD,I2C_SDA,I2S0_BCK
3	IO0	GPIO0,HSPI_MISO,I2SI_DATA
4	RXD	GPIO3,I2SO_DATA
5	TXD	GPIO1
6	EN	芯片使能端，高电平有效
7	RST	复位引脚，低电平有效
8	VCC	模块供电引脚，电压范围3.0~3.6

 注意：不可以使用USB转TTL的3.3v或5v进行供电，建议使用2节干电池或经过LDO转换后的3.3v

ESP-01S特点：

• 小巧的尺寸：ESP-01S模块具有紧凑的设计，适用于空间有限的应用。
• WiFi功能：它支持802.11b/g/n标准，允许设备连接到无线网络。
• 高度集成：ESP-01S集成了WiFi功能和处理器，减少了外部组件的需求。
• AT指令支持：通过串口通信，可以使用AT指令进行配置和控制。
• 低功耗：ESP-01S模块具有低功耗特性，适用于长时间运行的应用。
• 容易使用：ESP-01S模块易于配置和应用，有许多开发资源和示例代码可用。

启动模式：

模式	CH-PD (EN)	RST	GPIO5	GPIO0	GPIO2	TXD0
下载方式	高	高	低	低	高	高
运行模式	高	高	低	高	高	高
测试模式	高	高	-	-	-	低

基础TA指令介绍：

指令	说明	示例
AT	测试AT是否OK	AT OK
AT+GMR	返回固件版本信息	AT+GMR AT Version:1.2.0.0(Jul 1 2016 20:04:45) SDK version:1.5.4.1(39cb9a32) Ai-Tinker Technology Co.Ltd. Dec 2 2016 14:21:16 OK
AT+RST	软重启模组	AT+RST OK
AT+RESTORE	重启模组为出厂设置	AT+RESTORE OK

 ESP-01S硬件连接：

要使用ESP-01S模块，你需要将其与主控制器（如Arduino、STM32等）进行连接。下面是一个示例的硬件连接图，以ESP-01S与STM32开发板连接为例：

ESP-01S      STM32
TX    <---->  RX
RX    <---->  TX
GND   <---->  GND
VCC   <---->  3.3V

通过将ESP-01S的TX引脚连接到STM32的RX引脚，并将ESP-01S的RX引脚连接到STM32的TX引脚，你可以通过串口实现两者之间的通信。

ESP-01S固件烧录和配置：

在使用ESP-01S模块之前，你需要将合适的固件烧录到模块中，并进行相应的配置。以下是一个简单的步骤：

1. 下载并安装ESP8266固件烧录工具，如ESP8266 Flasher，可以在Espressif Systems的官方网站上找到。
2. 下载适用于ESP-01S的固件，通常是基于ESP8266的AT固件。
3. 使用烧录工具将固件烧录到ESP-01S模块中。确保选择正确的串口和固件文件。
4. 配置串口通信参数，如波特率等。通常，ESP-01S默认波特率为115200。

完成以上步骤后，你的ESP-01S模块就准备好进行WiFi控制了。

通过stm32开发板进行WiFi控制：

要使用STM32开发板与ESP-01S模块进行WiFi控制，你可以通过串口通信将STM32与ESP-01S连接起来，并利用STM32的UART功能与ESP-01S进行通信。

下面的例子是使用stm32上的uart通信协议进行控制的：

HAL库开发：

#include "stm32f4xx_hal.h"

#define ESP_UART_PORT             USART2
#define ESP_UART_BAUDRATE         115200

UART_HandleTypeDef huart2;

void SystemClock_Config(void);

void uart_init(void) {
  huart2.Instance = ESP_UART_PORT;
  huart2.Init.BaudRate = ESP_UART_BAUDRATE;
  huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart2.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart2.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;

  if (HAL_UART_Init(&huart2) != HAL_OK) {
    // 初始化错误处理
    while (1);
  }
}

void uart_send_byte(uint8_t data) {
  HAL_UART_Transmit(&huart2, &data, 1, HAL_MAX_DELAY);
}

uint8_t uart_receive_byte(void) {
  uint8_t data;
  HAL_UART_Receive(&huart2, &data, 1, HAL_MAX_DELAY);
  return data;
}

int main(void) {
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();

  uart_init();

  while (1) {
    // 与ESP-01S进行通信
    uart_send_byte('H');  // 发送数据到ESP-01S
    uint8_t received_data = uart_receive_byte();  // 接收ESP-01S发来的数据
  }
}

void SystemClock_Config(void) {
  // 配置系统时钟
  // ...
}

标准库开发：

#include "stm32f4xx.h"
#include <stdio.h>

#define ESP_UART_PORT             USART2
#define ESP_UART_BAUDRATE         115200

void uart_init(void) {
  USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

  // 使能USART2时钟和GPIO时钟
  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2, ENABLE);
  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

  // 配置USART2的TX引脚（PA2）为输出、推挽模式
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;
  GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
  GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  // 将PA2引脚复用为USART2的TX功能
  GPIO_PinAFConfig(GPIOA, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_USART2);

  // 初始化USART2的参数
  USART_InitStruct.USART_BaudRate = ESP_UART_BAUDRATE;
  USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
  USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
  USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
  USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
  USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
  USART_Init(ESP_UART_PORT, &USART_InitStruct);

  // 使能USART2
  USART_Cmd(ESP_UART_PORT, ENABLE);
}

void uart_send_byte(uint8_t data) {
  while (!(ESP_UART_PORT->SR & USART_FLAG_TXE));    // 等待发送完成
  ESP_UART_PORT->DR = (data & 0xFF);
}

uint8_t uart_receive_byte(void) {
  while (!(ESP_UART_PORT->SR & USART_FLAG_RXNE));   // 等待接收完成
  return (ESP_UART_PORT->DR & 0xFF);
}

int main(void) {
  uart_init();

  while (1) {
    // 与ESP-01S进行通信
    uart_send_byte('H');  // 发送数据到ESP-01S
    uint8_t received_data = uart_receive_byte();  // 接收ESP-01S发来的数据
  }
}

通过ESP-01S模块使用AT指令进行WiFi连接和控制。你可以在STM32的代码中使用uart_send_byte()函数发送AT指令到ESP-01S，并使用uart_receive_byte()函数接收ESP-01S的响应。根据ESP-01S的文档，你可以发送AT+CWMODE、AT+CWJAP等指令来配置WiFi连接和进行其他控制操作。

基于Arduino主控制器：

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial espSerial(2, 3);  // 设置ESP-01S的RX和TX引脚

void setup() {
  Serial.begin(9600);           // 打开串口监视器
  espSerial.begin(115200);      // 设置ESP-01S的波特率
  delay(1000);                  // 等待ESP-01S模块初始化
  WiFiConnect();                // 连接到WiFi网络
}

void loop() {
  if (espSerial.available()) {
    char data = espSerial.read();  // 读取ESP-01S发来的数据
    Serial.write(data);            // 将数据发送到串口监视器

    if (data == '1') {
      digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);  // 打开LED灯
    } else if (data == '0') {
      digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);   // 关闭LED灯
    }
  }
}

void WiFiConnect() {
  espSerial.println("AT+CWJAP=\"your-ssid\",\"your-password\"");  // 输入你的WiFi名称和密码
  delay(5000);  // 等待5秒钟，等待ESP-01S连接到WiFi网络

  espSerial.println("AT+CIPMUX=0");  // 设置单连接模式
  delay(1000);  // 等待1秒钟

  espSerial.println("AT+CIPMODE=1");  // 设置透传模式
  delay(1000);  //等待1秒钟

espSerial.println(“AT+CIPSTART=“TCP”,“your-server-ip”,your-port”); // 输入你的服务器IP地址和端口号
delay(2000); // 等待2秒钟，建立TCP连接

espSerial.println(“AT+CIPSEND”); // 进入发送模式
delay(1000); // 等待1秒钟

espSerial.println(“GET /api/control?command=1 HTTP/1.1\r\nHost: your-server-ip\r\nConnection: close”); // 发送请求到服务器
delay(1000); // 等待1秒钟

espSerial.println(“+++”); // 退出透传模式
delay(1000); // 等待1秒钟

espSerial.println(“AT+CIPCLOSE”); // 关闭TCP连接
delay(1000); // 等待1秒钟

espSerial.println(“AT+RST”); // 重启ESP-01S
}

在上述代码中，首先我们需要通过软串口（SoftwareSerial）库将Arduino的两个数字引脚与ESP-01S的RX和TX引脚相连。然后，在setup()函数中，我们初始化了串口，并使用WiFiConnect()函数连接到WiFi网络。 在loop()函数中，我们检测ESP-01S是否有数据可读取，如果有，我们将数据发送到串口监视器，并根据数据的值控制LED灯的开关。 WiFiConnect()函数中，我们发送了一系列的AT指令来配置ESP-01S模块。请确保根据你的实际情况修改相应的参数，例如WiFi的名称和密码，服务器的IP地址和端口号。

总结：

本文介绍了ESP-01S模块的串口、功能、特点以及如何进行WiFi控制。我们通过与stm32和Arduino进行串口通信，并使用AT指令实现了简单的WiFi连接和控制示例。 ESP-01S模块具有广泛的应用领域，特别适用于物联网和嵌入式系统。你可以根据自己的项目需求，进一步探索ESP-01S的功能和特性，并结合其他传感器或执行器进行更复杂的应用开发。