WIFI模块（ESP8266）学习1

补充前言、固件下载错误进行擦除：

参考：【一起玩esp8266】flash的擦除方法——专治疑难杂症

【ESP8266】安装esptool.py - MicroPython开源版块 - 电子工程世界-论坛

​ 8266烧录固件的ESP FLASH DOWNLOAD TOOL，但是这个工具只能向8266写入固件程序，无法对flash进行擦除操作，因而可能会由于某些原因造成烧录的固件运行不正常。使用esptool.py（一个Python程序，需在Python2环境下运行）。

​ ESPtool.py是一个python开发的针对ESP8266的小工具，可以实现底层的操作，弥补ESP8266官方工具的不足。flash的小工具，可以弥补ESP8266官方工具的不足。它也是一个开源项目，项目在github上进行托管：https://github.com/themadinventor/esptool

​ 虽然可以直接从github上下载使用，但是更好的方法是通过网络的方式进行安装，这样不会缺少依赖模块，减少运行中的故障。下面就介绍它的安装方法。

1. 因为esptool.py需要使用python2，所以我们先需要安装python2，并将python加入系统路径（path）。

2. 安装python的包管理器pip，通常是使用get-pip.py进行安装。在 https://pip.pypa.io/en/latest/installing/ 可以找到安装的说明和需要下载的文件，按照说明可以很容易安装pip。（如果同时安装了python2和python3，pip可能默认是pip3，需要用pip2来代替下面的pip，在Linux上需要用sudo权限安装）。

3. 用pip安装esptool
   pip install esptool

4. 因为esptool需要使用串口，所以还需要安装pyserial。

pip install pyserial

5. 安装后，在Linux下，通常就可以直接运行esptool.py，在Windwos下，esptool一般安装在python2\Scripts\目录下，需要输入完整目录才能运行，如：

c:\Python27\Scripts\esptool.py

​ 如果不清楚esptool.py的用法，可以输入-h查看帮助，如

esptool.py -h

​ 甚至可以查看某个用法的帮助：

esptool.py read_flash -h

6. 擦除flash。
   首先要确认一下8266所连接的串口号，要以串口号作为指令的参数，如我的设备是在COM4，我运行的指令就是esptool.py –port COM4 erase_flash
   
   此处需要注意，执行擦除的指令前，需要像烧录固件一样，让8266进入升级模式，即按住板上的flash键不放，按下rst键，等待两秒，松开rst键，再松开flash键。否则会出现如下的错误提示： 这样flash的擦除工作就完成了，重新再烧录固件之后即可解决固件运行异常的问题。

一、esp8266系列模块基础知识：

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。

　　特点

• 802.11 b/g/n
• 内置Tensilica L106 超低功耗 32 位微型 MCU，主频支持 80 MHz 和160 MHz，支持 RTOS
• 内置10 bit高精度ADC
• 内置TCP/IP协议栈
• 内置TR 开关、balun、LNA、功率放大器和匹配网络
• 内置PLL、稳压器和电源管理组件，802.11b 模式下+18 dBm的输出功率
• A-MPDU 、 A-MSDU 的聚合和 0.4 s的保护间隔
• Wi-Fi @ 2.4 GHz，支持 WPA/WPA2 安全模式
• 支持AT本地升级及云端OTA升级
• 支持 STA/AP/STA+AP 工作模式
• 支持 Smart Config 功能（包括 Android 和 IOS 设备）
• HSPI 、UART、I2C、I2S、IR Remote Control、PWM、GPIO
• 深度睡眠保持电流为 20 uA，关断电流小于 5 uA
• 2 ms 之内唤醒、连接并传递数据包
• 待机状态消耗功率小于1.0 mW (DTIM3)
• 工作温度范围：详情请见具体型号规格书

二、环境准备（Arduino开发）：

1、硬件准备:

GPIO0决定板子处于什么模式（下载模式）

①、ESP-01系列：

②、用的最多的12F：

SMD-22封装，GPIO0-GPIO16共17个通用IO口，一个单通道ADC，GPIO6-GPIO11用于连接外部flash，不可用，支持SPI总线通信：GPIO12-GPIO15，支持I2C总线：GPIO4-GPIO5,串口通信：GPIO1-GPIO3。

• 12F一般D0-D8（除D3口即GPIO0下载用）；

• D0：INPUT（输入）、OUTPUT（输出）、INPUT_PULLDOWN（输入，默认下拉，低电平）；

• 其余IO口：INPUT（输入）、OTPUT（输出）、INPUT_PULLUP（输入，默认上拉，高电平）；

注意：烧录模式GPIO0接地，正常模式GPIO悬空。

③、NodeMcu（ESP-12F开发板）:

④、8266-12E：

2、软件准备：

①、Arduino安装+8266包安装：

②、芯片检测程序:

/**
 *    测试ESP8266 demo,打印ESP8266模块信息
 *    1.打印Arduino Core For ESP8266 版本
 *    2.打印Flash的唯一性芯片id
 *    3.打印Flash实际大小
 *    4.打印IDE配置的使用Flash大小
 *    5.打印IDE配置的Flash连接通信的频率
 *    6.打印Flash连接模式：QIO QOUT DIO DOUT，可以理解为Flash传输速率
 */
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  //使能软件看门狗的触发间隔
  //规定时间（5S）内不喂狗，系统复位
  ESP.wdtEnable(5000);
}
void loop() {
  //喂狗
  ESP.wdtFeed();
  FlashMode_t ideMode = ESP.getFlashChipMode();
  String coreVersion = ESP.getCoreVersion();
  Serial.print(F("Arduino Core For ESP8266 Version: "));
  Serial.println(coreVersion);
  Serial.printf("Flash real id（唯一标识符）:   %08X\n", ESP.getFlashChipId());
  Serial.printf("Flash 实际大小: %u KBytes\n", ESP.getFlashChipRealSize()/1024);
  Serial.printf("IDE配置Flash大小: %u KBytes,往往小于实际大小\n", ESP.getFlashChipSize()/1024);
  Serial.printf("IDE配置Flash频率 : %u MHz\n", ESP.getFlashChipSpeed()/1000000);
  Serial.printf("Flash ide mode:  %s\n\n", (ideMode == FM_QIO ? "QIO" : ideMode == FM_QOUT ? "QOUT" : ideMode == FM_DIO ? "DIO" : ideMode == FM_DOUT ? "DOUT" : "UNKNOWN"));  
  delay(1000);
}

三、相关外设使用：

1、计时和延时：

/**
*     计时和延时：
*     delay(ms);
*     delayMicroseconds(us);延时中不能做其他事
*     millis(); //返回重启后所经过的毫秒数
*     micros(); //返回重启后所经过的微秒数
**/
long debouncdDelay = 60;//延时间隔
long lastDebounceTime = 0; //最近记录的一次时间
// 判断时间间隔是否大于设定的时间间隔。
if(millis()-lastDebounceTime>debouncdDelay){
    lastDebounceTime = millis();
}

2、IO口（Blink）:

/**
 * LED灯闪烁实验
 * 12E模块，LED在GPIO2口，即NodeMCU的D4
 */
void setup() {
    pinMode(D4, OUTPUT);   // 初始化D1引脚为输出引脚
} 
void loop() {
    digitalWrite(D4, LOW); // 亮灯
    delay(1000); // 延时1s
    digitalWrite(D4, HIGH);// 灭灯
    delay(1000); // 延时1s
}

3、中断：

（除了DO/GPIO16，中断可以绑到任意GPIO脚）

相关函数：

1. attachInterrupt(pin,function,mode); 在指定引脚设置为响应中断。pin:要设置的中断号，function:中断时执行的函数，不带任何参数，无返回,Interrupt type/mode:中断触发条件（CHANGE:改变沿；RISING：上升沿；FALLING：下降沿）
2. detachInterrupt(pin); 禁用指定GPIO引脚上的中断。pin:要禁用的中断的GPIO引脚，无返回值。
3. digitalPinToInterrupt(pin); 获取指定GPIO引脚的中断号。

/**
 * 功能描述：ESP8266中断演示
 * D2口接下拉电阻到地，同时也通过一个按键开关接到VCC
 * 当开关按下，D2接到上升沿，开启中断，进入中断函数
 */ 
void setup() {
 Serial.begin(115200);//设置串口波特率
 attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(D2), InterruptFunc, RISING);//设置中断号、响应函数、触发方式
}
void loop() {
}
/**
 * 中断响应函数
 */ 
ICACHE_RAM_ATTR void InterruptFunc(){
 Serial.println("Hello ESP8266");
}

4、模拟输入（ADC）：

esp8266只用一个10位ADC通道（和芯片供电电压复用：即可设置为测量系统电压或者外部电压）

①、测量外部电压：

• 方法：analogRead(A0);
• 0-1.0V
• 测量精度：10位ADC：0~$2^{10}$​​​
• 注意：开发板上做了电阻分压器，使其能够测量0 ~ 3.3V（220K与100K电阻分压）

/**
 * 功能描述：ESP8266 ADC 读取外部电压
 * 在串口调试器查看效果
 */
void setup() {
  Serial.begin(115200);//配置波特率
}
void loop() {
  Serial.print("ADC Value: ");
  Serial.println(analogRead(A0));//输出0-1023 对应 外部输入电压 0-1.0v
  //延时1s
  delay(1000);
}

②、测量系统外部电压：

• 方法： ESP.getVcc()

• 单位： mv

• ADC引脚要悬空。读取前要更改ADC模式（在#include行后面）ADC_TOUT (对外部电压），ADC_VCC（对系统电压），默认读取外部

  /**
   * 功能描述：ESP8266 ADC 读取系统电压
   * 在串口调试器查看效果
   */
  ADC_MODE(ADC_VCC);//设置ADC模式为读取系统电压
  void setup() {
    Serial.begin(115200);
  }
  void loop() {
    Serial.print("ESP8266当前系统电压(mV): ");
    Serial.println(ESP.getVcc());
    delay(1000);
  }

5、模拟输出（PWM）：

方法：

• analogWrite(pin,val) 在指定引脚上启用PWM；pin:GPIO; val:一般0 ~ PWMRANGE,默认PWMRANGE=1023;无返回值；analogWrite(pin,0)相当于禁用指定引脚上的PWM；

• analogWriteRange(new_range) 改变PWMRANGE数值；new_range:新的PWMRANGE数值；无返回值；（可以调节PWM精度）；

• analogWriteFreq(new_frequency) 改变PWM频率；默认1KHz

  • Arduino For ESP8266的PWM频率范围为100Hz ~40KHz:

    源码：

    static uint16_t analogFreq = 1000;
    extern void __analogWriteFreq(uint32_t freq) {
      if (freq < 100) {
        analogFreq = 100;
      } else if (freq > 40000) {
        analogFreq = 40000;
      } else {
        analogFreq = freq;
      }
    }

例程（呼吸灯）：

/**
 * 功能描述：ESP8266 PWM演示例程
 */
#define PIN_LED D6
void setup() {
  pinMode(PIN_LED,OUTPUT);
  analogWrite(PIN_LED,0);
}
void loop() {
  for(int val=0;val<1024;val++){
     //占空比不断增大  亮度渐亮
	 analogWrite(PIN_LED,val);
	 delay(2);
  } 
  for(int val=1023;val>=0;val--){
     //占空比不断变小  亮度渐暗
	 analogWrite(PIN_LED,1023);
	 delay(2);
  }
}

6、串口通信:

与传统Arduino设备完全一样。除硬件FIFO（128字节用于TX和RX）之外，硬件串口还有额外的256字节的TX和RX缓存。发送和接受全部由中断驱动。当FIFO/缓存满时，Write函数会阻塞工程代码执行，等待空闲空间。当FIFO/缓存空时，read函数也会阻塞工程代码的执行，等待串口数据进来。

• NodeMcu上有两组串口，Serial和Serial1（都是硬件串口）。

  • Serial使用UART0，默认GPIO1（TX）和GPIO3（RX）；Serial.begin执行之后，调用Serial.swap()可以将Serial重新映射到GPIO15（TX）和GPIO13（RX）。可来回调用。一般默认

    /**
     * 功能描述：ESP8266 Serial映射例程
     */
    void setup() {
      Serial.begin(115200);
      Serial.println("GPIO1(TX),GPIO3(RX)");
      //调用映射方法
      Serial.swap();
      Serial.println("GPIO15(TX),GPIO13(RX)");
      //重新映射回来
      Serial.swap();
      Serial.println("GPIO1(TX),GPIO3(RX)");
    }
    void loop() {
    }

  • Serial1使用UART1，默认对应GPIO2（TX）。Serial1不能接收数据（RX被flash芯片占用）,Serial1.begin(baudrate)。

    void setup() {
      Serial.begin(115200);
      Serial.println("Hello Serial");
      Serial1.begin(115200);
      Serial1.println("Hello Serial1");
    }
    void loop() {
    }

• 若不用Serial1且不映射串口，可将UART0的TX映射到GPIO2：在Serial.begin()之后调用Serial.set_tx(2)或者直接调用Serial.begin(baud,config,mode,2) ;

• 默认当调用Serial.begin后，将禁用WIFI库的诊断输出，再次启动：Serial.setDebugOutput(true)若将调试输出映射到Serial1时：Serial1.setDebugOutput(true) ;

• Serial.setRxBufferSize(size_t size)定义接收缓冲区大小，默认256；

• Serial和Serial1对象都支持5，6，7，8个数据位，奇数（O），偶数（E）和无（N）奇偶校验，1或2个停止位：Serial.begin(baudrate,SERIAL_8N1)

• 获取当前波特率设置：Serial.baudRate()或Serial1.baudRate()

• ESP8266软件串口功能

• 检测进入Serial的未知波特率的数据：Serial.detectBaudrate(time_t timeoutMillis) : 尝试在timeoutMillis ms的时间内检测波特率，检测成功返回波特率，失败返回0。detectBaudrate()方法在Serial.begin()之前调用。可使用Serial.begin(detectedBaudrate)

示例（WIFI连接）：

/**
 * statin模式下，创建一个连接到可接入点（wifi热点），并且打印IP地址
 */
#include <ESP8266WiFi.h>
 
#define AP_SSID "xxxxx" //这里改成你的wifi名字
#define AP_PSW  "xxxxx"//这里改成你的wifi密码
//以下三个定义为调试定义
#define DebugBegin(baud_rate)    Serial.begin(baud_rate)
#define DebugPrintln(message)    Serial.println(message)
#define DebugPrint(message)    Serial.print(message)
 
void setup(){
  //设置串口波特率，以便打印信息
  DebugBegin(115200);
  //延时2s 为了演示效果
  delay(2000);
  DebugPrintln("Setup start");
  //启动STA模式，并连接到wifi网络
  WiFi.begin(AP_SSID, AP_PSW);
 
  DebugPrint(String("Connecting to ")+AP_SSID);
  //判断网络状态是否连接上，没连接上就延时500ms，并且打出一个点，模拟连接过程
  //笔者扩展：加入网络一直都连不上 是否可以做个判断，由你们自己实现
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED){
    delay(500);
    DebugPrint(".");
  }
  DebugPrintln("");
 
  DebugPrint("Connected, IP address: ");
  //输出station IP地址，这里的IP地址由DHCP分配
  DebugPrintln(WiFi.localIP());
  DebugPrintln("Setup End");
}
 
void loop() {
}