基于小熊派WIFI-ESP8266實踐(中)-多功能處理顯示等大雜燴

上節，我們了解了小熊派上的ESP8266模塊，這節，我們實現一個程序，讓手機發指令來控制開發板上LED燈的亮滅吧，上節的文章鏈接如下：

基于小熊派WIFI-ESP8266實踐(上)

1、了解硬件

編寫程序之前先來看看ESP8266硬件模塊的接口電路原理圖：

以下是ESP8266模塊對應底板的硬件連接:

LPUART是什么鬼？我們具體來看看STM32L431RCTx這款芯片關于LPUART的描述吧，該介紹位于STM32L431 Datasheet的第48頁：

文檔的意思大概是，這是一個低功耗的UART，可以以更低的時鐘頻率實現高波特率的通信，同時支持從停止模式喚醒且喚醒事件是可編程的，還有就是具有極低的功耗，如果是更高速度的時鐘還可以更高的波特率進行數據傳輸。

既然是這樣，我們就把它當普通串口使用就行啦！其余的功能后面用到了再去詳細了解！

在軟件編程之前，我們先來了解下與ESP8266通信相關的注意事項，打開開發板ESP8266相關的規格書，簡要瀏覽一下，我們可以看到以下的描述：

2、STM32CubeMX配置

這里我們直接之前利用上次編寫光強那個工程就可以了,鏈接如下：

基于小熊派光強傳感器BH1750狀態機驅動項目再度升級(帶上位機曲線顯示)

在此基礎上添加ESP8266的串口,所以在STM32CubeMx對應的LPUART1的配置如下，其余參數默認即可，其余的關于ESP8266的上電，硬件復位這些管腳都不需要配置，因為硬件給我們做好了，我們專注于與ESP8266通信就可以了。

由于軟件接收的AT指令回復有可能是不定長數據，且可能存在多個\r\n的情況，所以這里我們使用DMA來做接收會更簡單一些，一般用環形緩沖實現也可以，但是STM32有這么優秀的DMA功能，我當然用！

由于AT指令是一個處理收發的過程，所以我們還需要將接收中斷配置上：

3、軟件編程

有了ESP8266，能做的事情很多，比如，讓我們來設計幾個簡單的控制指令：

指令下發代碼實現框架如下：

/*wifi接收指令處理*/

static void Wifi_Recv_Cmd_Process(void)

{

static int cmd_index = 0 ;

char display_buf[20] = {0};

char *cmd[] = {"LEDON", "LEDOFF", "LEDBLINK", "PLOTDISPLAY", "PLOTCLOSEDISPLAY"};

if(strstr((char *)esp8266_info.rx_buffer, cmd[cmd_index]) != NULL)

{

HAL_UART_DMAStop(&hlpuart1);

switch(cmd_index)

{

case 0:

printf("接收到開燈指令\n");

printf("接收到客戶端發來的指令:%s\n", esp8266_info.rx_buffer);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BOARD_LED_Pin, GPIO_PIN_SET);

break ;

case 1:

printf("接收到關燈指令\n");

printf("接收到客戶端發來的指令:%s\n", esp8266_info.rx_buffer);

LED_BLINK_controld(0);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, BOARD_LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);

break ;

case 2:

printf("接收到閃燈指令\n");

printf("接收到客戶端發來的指令:%s\n", esp8266_info.rx_buffer);

LED_BLINK_controld(1);

break ;

case 3:

printf("接收到顯示曲線指令\n");

printf("接收到客戶端發來的指令:%s\n", esp8266_info.rx_buffer);

plot_display_controld(1);

break ;

case 4:

printf("接收到關閉顯示曲線指令\n");

printf("接收到客戶端發來的指令:%s\n", esp8266_info.rx_buffer);

plot_display_controld(0);

break ;

}

LCD_Fill(0, 146, 240, 146 + 24, BLACK);

sprintf(display_buf, "CMD:%s", cmd[cmd_index]);

LCD_ShowString(0, 146, 240, 24, 24, (char *)display_buf); //顯示字符串，字體大小16*16

memset(esp8266_info.rx_buffer, 0, RX_BUFF_SIZE);

HAL_UART_Receive_DMA(&hlpuart1, esp8266_info.rx_buffer, RX_BUFF_SIZE);

}

++cmd_index ;

if(5 == cmd_index)

cmd_index = 0 ;

}

最終看到的效果：這里把數據顯示做了相應的調整，我使用了手機的一個TCP/UDP測試工具，連接了ESP8266，然后下發指令，就像下面這樣：

當匹配到數據中含有對應指令的時候，則執行具體的操作，并將指令顯示到LCD上。

那么要實現這樣，就必須把ESP8266作為服務器，手機作為客戶端，客戶端連接服務器后，向服務器發送指令，我們來看看esp8266.h的實現：

#ifndef __ESP8266_H

#define __ESP8266_H

#include "main.h"

/*發送數據最大長度*/

#define TX_BUFF_SIZE 50

/*接收數據最大長度*/

#define RX_BUFF_SIZE 150

/*ESP8266作為熱點時的名稱*/

#define WIFI_HOT_SPOT_SSID "BearPi_ESP8266"

/*ESP8266作為熱點時的密碼*/

#define WIFI_HOT_SPOT_PASSWORD "12345678"

/*AP PORT*/

#define AP_PORT 8080

typedef struct

{

/*wifi ap運行狀態機*/

uint8_t wifi_apr_status ;

/*AT指令發送緩存*/

uint8_t tx_buffer[TX_BUFF_SIZE];

/*接收緩存*/

uint8_t ? rx_buffer[RX_BUFF_SIZE];

/*發送標志*/

uint8_t ? tx_flag ;

/*multi_timer定時器句柄*/

Timer wifi_timer ;

/*定時器計數值*/

uint16_t wifi_timer_count ;

/*wifi完成標志*/

uint8_t wifi_completed_flag ;

/*定時回調*/

void (*wifi_timeout_cb)(void);

} wifi_ap_info ;

/*測試WIFI*/

#define WIFI_AT_TEST ? ? "AT\r\n"

/*設置或關閉回顯*/

#define WIFI_ATE_SET ? ?"ATE%d\r\n"

/*設置WIFI模式*/

#define WIFI_AT_SET_MODE "AT+CWMODE=%d\r\n"

/*創建WIFI熱點*/

#define WIFI_AT_SAP "AT+CWSAP=\"%s\",\"%s\",%d,%d\r\n"

/*配置多連接模式*/

#define WIFI_AT_MULTPLE "AT+CIPMUX=%d\r\n"

/*開啟服務器模式*/

#define WIFI_OPEN_SMODE "AT+CIPSERVER=%d,%d\r\n"

/*設置與服務器的主動斷開時間*/

#define WIFI_SET_STO "AT+CIPSTO=%d\r\n"

/*查看WIFI作為服務器時的地址*/

#define WIFI_VIEW_ADDR "AT+CIFSR\r\n"

/*每個狀態機執行的超時查詢時間*/

#define WIFI_TEST_TIMEOUT ? ? ? 1000

#define WIFI_SET_ATE_TIMEOUT ? ? ? 200

#define WIFI_SET_MODE_TIMEOUT ? 200

#define WIFI_BUILD_AP_INFO_TIMEOUT 4000

#define WIFI_CONFIG_MULTPLE_CONNECT_TIMEOUT 200

#define WIFI_OPEN_SERVER_MODE_TIMEOUT 1000

#define WIFI_VIEW_IPADDR_TIMEOUT 1000

/*每個狀態機對應的序號*/

enum

{

ITEM_WIFI_TEST = 0,

ITEM_WIFI_SATE,

ITEM_WIFI_SMODE,

ITEM_WIFI_BUIAP,

ITEM_WIFI_CMULT,

ITEM_WIFI_OSERV,

ITEM_WIFI_STIMO,

ITEM_WIFI_VADDR,

ITEM_WIFI_GDATA,

ITEM_WIFI_ERROR = 99

};

/*ESP8266作為AP模式進行初始化*/

void Init_ESP8266_AP_Mode(void);

/*Wifi作為服務器時的服務*/

void ESP8266_AP_Mode_Setting(void);

/*wifi發送命令*/

void wifi_send_cmd(const char *format, ...);

#endif //__ESP8266_h

這里我們再次運用了multi_timer,可見我多么喜歡它！

由于代碼較多，我們只挑核心部分出來講解就可以了，其它留給讀者自行實踐。

1、Init_ESP8266_AP_Mode函數實現

/*ESP8266作為AP模式進行初始化*/

void Init_ESP8266_AP_Mode(void)

{

esp8266_info.tx_flag = 1 ;

esp8266_info.wifi_apr_status = ITEM_WIFI_TEST ;

esp8266_info.wifi_timer_count = 0 ;

esp8266_info.wifi_completed_flag = 1 ;

esp8266_info.wifi_timeout_cb = ?wifi_timeout_callback ;

/*開啟1ms軟件定時器*/

timer_init(&esp8266_info.wifi_timer, esp8266_info.wifi_timeout_cb, 1, 1);

timer_start(&esp8266_info.wifi_timer);

}

這里對結構體參數進行了初始化，在這里用multi_timer開啟一個1ms的軟件定時器，定時時基由系統時鐘產生，一次中斷為1ms，主要是用來產生延時的，發送完AT指令給ESP8266后，一般要延時一段時間，再去查串口緩存區是否有ESP8266的回復數據，定時器回調函數如下：

static void wifi_timeout_callback(void)

{

if(0 == esp8266_info.wifi_completed_flag)

++esp8266_info.wifi_timer_count ;

}

當esp8266_info.wifi_completed_flag標志為0時，esp8266_info.wifi_timer_count變量自加產生對應的延時，當esp8266_info.wifi_completed_flag為1時，回調函數不會做任何操作,根據這樣的想法,我們簡單實現發送WIFI測試指令AT\r\n

/*測試*/

void WIFI_Test(void)

{

uint8_t ret = 0 ;

static uint8_t err_count = 0 ;

/*當前為發送狀態*/

if(1 == esp8266_info.tx_flag)

{

/*復位參數*/

Reset_Wifi_Para();

/*發送測試指令*/

wifi_send_cmd(WIFI_AT_TEST);

/*將發送狀態設置為0，即為接收狀態*/

esp8266_info.tx_flag = 0 ;

/*清空定時計數器*/

esp8266_info.wifi_timer_count = 0 ;

/*開啟定時計數標志*/

esp8266_info.wifi_completed_flag = 0 ;

}

/*當前為接收狀態*/

else

{

/*判斷定時計數到WIFI_TEST_TIMEOUT==>1000ms了沒有？*/

if(WIFI_TEST_TIMEOUT == esp8266_info.wifi_timer_count)

{

/*關閉定時計數標志*/

esp8266_info.wifi_completed_flag = 1 ;

/*清空定時計數器*/

esp8266_info.wifi_timer_count = 0 ;

/*檢查DMA接收緩存中是否包含OK子串*/

ret = AT_Check_Answer("OK");

/*失敗，錯誤超過3次，返回出錯狀態*/

if(ret != 0)

{

esp8266_info.tx_flag = 1 ;

++err_count;

if(err_count > 3)

{

err_count = 0 ;

esp8266_info.wifi_apr_status = ITEM_WIFI_ERROR ;

printf("WIFI初始化失敗\n");

}

}

else

{

esp8266_info.tx_flag = 1 ;

/*將狀態標記為下一個指令的處理流程*/

esp8266_info.wifi_apr_status = ITEM_WIFI_SATE ;

printf("wifi測試成功! ?回復%s\n", esp8266_info.rx_buffer);

}

}

}

}

復位參數的實現邏輯：

/*復位wifi收發參數*/

void Reset_Wifi_Para(void)

{

/*停止DMA接收*/

HAL_UART_DMAStop(&hlpuart1);

/*清除發送接收緩存*/

memset(esp8266_info.tx_buffer, 0, TX_BUFF_SIZE);

memset(esp8266_info.rx_buffer, 0, RX_BUFF_SIZE);

/*開啟DMA接收*/

HAL_UART_Receive_DMA(&hlpuart1, esp8266_info.rx_buffer, RX_BUFF_SIZE);

}

雖然這段測試AT的代碼相比很多例程看起來都長，但是它沒有硬延時！沒有硬延時！沒有硬延時!重要的事情說三遍，這里就體現狀態機結合定時器超時處理的好處了，那么其他狀態也是類似的實現方法，大家可以下載工程源碼去自己看，最后用這么一個函數來綜合體現狀態機的切換：

2、ESP8266_AP_Mode_Setting函數實現

/*ESP8266作為AP模式進行設置*/

void ESP8266_AP_Mode_Setting(void)

{

static uint8_t error_flag = 0 ;

switch(esp8266_info.wifi_apr_status)

{

case ITEM_WIFI_TEST:

WIFI_Test();

break ;

case ITEM_WIFI_SATE:

WIFI_SET_ATE(1);

break ;

case ITEM_WIFI_SMODE:

WIFI_SET_MODE(2);

break ;

case ITEM_WIFI_BUIAP:

WIFI_BUILD_AP_INFO(WIFI_HOT_SPOT_SSID, WIFI_HOT_SPOT_PASSWORD, 1, 4);

break ;

case ITEM_WIFI_CMULT:

WIFI_CONFIG_MULTPLE_CONNECT(1);

break ;

case ITEM_WIFI_OSERV:

WIFI_OPEN_SERVER_MODE(1, AP_PORT);

break ;

case ITEM_WIFI_STIMO:

WIFI_CONFIG_SERVER_TIMEOUT(0);

break ;

case ITEM_WIFI_VADDR:

WIFI_VIEW_IPADDR();

break ;

case ITEM_WIFI_GDATA:

Wifi_Recv_Cmd_Process();

break ;

default:

if(0 == error_flag)

{

error_flag = 1 ;

if(ITEM_WIFI_ERROR == esp8266_info.wifi_apr_status)

{

printf("WIFI出錯\n");

}

}

break ;

}

}

最后，我們只要在主函數中循環調用這段代碼就行了：

while (1)

{

/* USER CODE END WHILE */

/* USER CODE BEGIN 3 */

Light_Sensor_Service(); ? ?/*光強傳感器處理和現實*/

ESP8266_AP_Mode_Setting(); /*ESP8266 AP模式下的狀態機*/

LED_Blink_Service(); ? ? ? /*LED閃爍燈服務*/

timer_loop(); ? ? ? ? ? ? ?/*multi_timer循環代用*/

}

3、wifi_send_cmd函數實現

wifi發送指令的實現：

/*wifi發送命令*/

void wifi_send_cmd(const char *format, ...)

{

va_list args;

uint32_t length;

va_start(args, format);

length = vsnprintf((char *)esp8266_info.tx_buffer, sizeof(esp8266_info.tx_buffer), (char *)format, args);

va_end(args);

HAL_UART_Transmit(&hlpuart1, (uint8_t *)esp8266_info.tx_buffer, length, HAL_MAX_DELAY);

}

發送很簡單，就把這個函數當做printf函數來用就可以了，這是一個可變參函數，參數個數可以根據format做動態調整。

大致框架講解完畢了，接下來看下效果：

發送LED燈閃爍指令：

發送曲線顯示指令(代碼默認將曲線顯示用標志位做了屏蔽，這里只要看到串口有一連串數據即可)：

例程下載

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1P8yjbuljvcqZute1ToGjVQ

提取碼：ni46

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