ESP8266 ESP-01S模块使用及AT命令

ESP-01S

PIN定义

工作时连线方法

ESP-01S	USB2TTL/MCU
GND	GND
TX(GPIO1)	RX
RX(GPIO3)	TX
3.3V	3.3V

相关文件下载

• 固件及烧录软件
  
  https://pan.baidu.com/s/1bDJ-iItAehvmpxl6ECjm-g 提取码: t2np
• Putty下载, 下载其中的a .ZIP archive of all the above就可以
  
  https://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/latest.html

ESP-01S烧录

硬件准备

1. ESP-01S开发板
   
   这个板很小, 输出为2排4列的8pin
2. ESP-01/01S下载器
3. 或ESP-01/01S转USB转接卡
   
   如果没有下载器, 也可以用ESP-01/01S专用的USB转接卡, 在加电前将GPIO0接地(接GND)就能进入烧录模式
4. 或自己接线, 使用TTL2USB的转接卡, 自己连线

ESP-01S进入烧录状态与TTL的连线方式

3.3V  -> 3.3V
RST   -> 3.3V
EN    -> 3.3V
GPIO2 -> 3.3V
GND   -> GND
GPIO0 -> GND
TX    -> RX
RX    -> TX

软件准备

• Putty 或者 Tera Term 等串口终端软件
• Flash下载工具 flash_download_tools, 乐鑫官网下载地址 https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/other-tools
  • 当前使用的版本是3.6.4 (flash_download_tools_V3.6.4.zip)
• ESP8266固件, 乐鑫官网下载地址 https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/at 选择ESP8266或ESP8266 Legacy
  • ESP8266_DOUT_8Mbit_v1.5.4.1.zip 这个是出厂固件, 单bin格式
  • ESP8266_NonOS_AT_Bin_V1.7.4.zip 这个是NonOS AT Bin的最后一个版本, 按分区多bin格式
  • 本文不涉及最新的ESP8266 IDF AT Bin烧录

烧录出厂固件

固件文件 ESP8266_DOUT_8Mbit_v1.5.4.1.zip, 出厂固件只有一个bin文件, 从0x00000开始整个刷写, 与后面升级用的分区写入不一样, 这个要注意.

1. ESP-01S上电进入烧录模式
2. 运行ESPFlashDownloadTool_v3.6.4, 点击ESP8266 DownloadTool按钮
3. 在出现的窗口中, 选择SPIDownload标签页(默认是这一页)
4. 在固件选择栏中, 只需要勾选一行, 其他都不勾选
5. 在勾选的这行
   1. 选择Ai-Thinker_ESP8266_DOUT_8Mbit_v1.5.4.1-a_20171130.bin 文件, 注意文件名中有8Mbit
   2. 地址为 0x00000
6. 检查下面的参数配置: CrystalFreq 26M, SPI SPEED是40MHz, SPI MODE是DIO, FLASH SIZE是8Mbit
7. 点击START
8. 工作正常的话, 右边DETECTED INFO会显示板子信息, 下边进度条栏会显示进度
9. 完成后, 将ESP-01S断电, 再以正常模式上电
10. 打开putty, 连接ESP-01S的COM口, 输入AT+GMR, 按Ctrl+M, Ctrl+J发送命令, 查看输出的版本号是否正确

烧录升级固件

固件文件ESP8266_NonOS_AT_Bin_V1.7.4.zip, 升级固件是按分区提供的, 有多个bin文件, 看起来更复杂一些

1. ESP-01S上电进入烧录模式
2. 运行ESPFlashDownloadTool_v3.6.4, 点击ESP8266 DownloadTool按钮
3. 在出现的窗口中, 选择SPIDownload标签页(默认是这一页)
4. 在固件选择栏中, 勾选需要写入的行, 文件和地址分别为
   1. boot_v1.7.bin 0x00000
   2. user1.1024.new.2.bin 0x01000
   3. esp_init_data_default_v08.bin 0xfc000
   4. blank.bin 0x7e000
   5. blank.bin 0xfe000
5. 检查下面的参数配置: CrystalFreq 26M, SPI SPEED是40MHz, SPI MODE是DIO, FLASH SIZE是8Mbit
6. 界面右下方, 选择正确的COM口, 波特率使用默认的115200
7. 点击START
8. 工作正常的话, 右边DETECTED INFO会显示板子信息, 下边进度条栏会显示进度
9. 完成后, 将ESP-01S断电, 再以正常模式上电
10. 打开putty, 连接ESP-01S的COM口, 输入AT+GMR, 按Ctrl+M, Ctrl+J发送命令, 查看输出的版本号是否正确

ESP-01S AT 操作

不需要下载各种串口助手软件, 直接用putty就可以了. 如果需要发送16进制的字符, 可以用Tera Term

使用Putty连接和发送命令

putty的使用:

1. 选择serial, 填入COM编号, 例如COM5, 波特率设为115200, 直接连接.
2. 发送命令的操作: 输入命令例如AT, 然后按Ctrl+M,Ctrl+J发送.

关于Ctrl+J的说明

因为一些模块的AT指令需要以\r\n结束, 这两个分别代表了CR和LF, 在putty中, 回车时会输出CR, 也可以通过Ctrl+M输出CR, 但是要输出LF, 需要使用Ctrl+J

• Ctrl+M : Carriage Return(“\r”)
• Ctrl+J : Line Feed(“\n”)

如果你需要输出上面的AT指令, 就需要这样进行输入 A -> T -> Ctrl+M或者Enter -> Ctrl+J, 我一般用Ctrl+M+Ctrl+J

使用Tera Term发送16进制字符

在命令行中输入16进制并发送是比较麻烦的一件事, 可以先使用可以编辑16进制的文本编辑器, 例如UltraEdit, EmEditor等, 将16进制内容写入文件, 然后在Tera Term中Send File, 勾选Binary就行了.

PS: 在EmEditor中使用Hex View, 菜单入口是File->Reload->Binary

ESP-01S常用命令

先说一下最常用的几个, 如果只是需要连上自己的WIFI看看IP, 用下面的命令组合就可以了

# 基础测试, 应该响应OK
AT
# 显示固件版本信息
AT+GMR
# 查看当前的WIFI模式
AT+CWMODE?
# 设置为station模式
AT+CWMODE=1
# 列出2.4G WIFI热点
AT+CWLAP
# 连接热点
AT+CWJAP="SSID","password"
# 查看IP
AT+CIPSTA?
# ping
AT+PING="202.38.64.5"

以下是分组的详细命令列表

基本命令

• AT: 测试, 模块正常应当返回OK
• AT+RST: 重启模块
• AT+GMR: 检查固件版本信息
• ATE: 配置 AT 命令的回显.
  • ATE0: 关闭回显
  • ATE1: 打开回显
• AT+UART_CUR? 查看当前的UART配置
• AT+UART_DEF? 查看默认的UART配置

WIFI命令

• AT+CWMODE?: 查看当前的WIFI模式(Station/SoftAP/Station+SoftAP), 用=号可以设置
  • AT+CWMODE=3
• AT+CWLAP: 列出周围的WIFI AP, 需要先设置为station模式, AT+CWMODE=1
• AT+CWJAP: 连接到WIFI AP, 命令格式 AT+CWJAP="DXQ","aa123456"
  • 掉电重启后, 模块会自动连接之前连接的WIFI
• AT+CWQAP: 断开与WIFI AP的连接
• AT+CIPSTAMAC: 查看客户端模式时的MAC地址
• AT+CIPSTA?: 查看客户端模式的IP地址及掩码
• AT+CIPAPMAC?: Query/Set the MAC address of an ESP SoftAP.
• AT+CIPAP?: Query/Set the IP address of an ESP SoftAP.
• AT+CWSAP?: 查询SoftAP模式下的配置(SSID名称)

TCP/IP命令

• AT+CIPSTATUS: 获取TCP/UDP/SSL连接状态和信息, 先会显示一个状态, 然后会列出各个连接
  • 0: The ESP station is not initialized.
  • 1: The ESP station is initialized, but not started a Wi-Fi connection yet.
  • 2: The ESP station is connected to an AP and its IP address is obtained.
  • 3: The ESP station has created a TCP/SSL transmission.
  • 4: All of the TCP/UDP/SSL connections of the ESP device station are disconnected.
  • 5: The ESP station started a Wi-Fi connection, but was not connected to an AP or disconnected from an AP.
• AT+PING: ping指定的地址, 返回平均响应时间
  • AT+PING="192.168.110.1"
• AT+CIPSTART: 建立TCP/UDP/SSL连接
  • AT+CIPSTART="TCP","192.168.110.1",22
  • AT+CIPSTART="TCPv6","test-ipv6.com",80
  • AT+CIPSTART="UDP","192.168.101.110",1000,1002,2 第4个参数是本地端口, 第5个是模式, UDP unicast
  • AT+CIPSTART="UDPv6","FF02::FC",1000,1002,0 UDP multicast based on IPv6 network
  • AT+CIPSTART="SSL","iot.espressif.cn",8443
• AT+CIPSEND: 透传模式发送数据
• AT+CIPSENDEX: Send data in the normal transmission mode in expanded ways.
• AT+CIPCLOSE: 关闭TCP/UDP/SSL连接
• AT+CIFSR: 获取本地IP地址和MAC地址
• AT+CIPSNTPTIME: 查询SNTP时间
• AT+CIPMUX?: 查询连接类型, 0单连接, 1多连接
  • AT+CIPMUX=1 设置为多连接
• AT+CIPSERVER: 创建或删除一个 TCP/SSL 服务, 创建前需要执行AT+CIPMUX=1
  • AT+CIPSERVER=1,80 创建一个TCP服务
  • AT+CIPSERVER=1,443,"SSL",1 创建一个SSL服务
  • AT+CIPSERVER=0,1 删除一个服务并关闭所有连接
• AT+CIPSERVERMAXCONN?: 查询允许的服务最大连接数量
• AT+CIPSTO?: 查询本地TCP服务超时时间
• AT+CIPSNTPCFG?: 查询 time zone and SNTP server.
• AT+CIPMODE: 查询传输模式
  • 0: 普通传输模式
  • 1: Wi-Fi 透传模式, 只有在TCP单连接模式, 以及UDP+remote host and port do not change模式, 或者SSL单连接模式时允许

命令使用技巧

使用ATE0命令关闭回显

在使用上位机通过串口操作ESP8266时, 建议一开始初始化时就将回显关闭.

在使用中, 上位机使用RX中断接收命令响应, ESP8266响应的每个字节都会产生一个中断, 上位机在每次收到中断时, 除了将这个字节记录到rx buffer, 还会设定一个定时器, 例如20毫秒, 这样的效果就是如果归零前持续收到响应, 计时器就持续恢复到20毫秒, 一直到20毫秒内都没有收到响应, 定时器触发中断让响应接收完成置位, 这时一直阻塞在观察响应接收位的程序将rx buffer中的字符串取出去判断.

如果命令带回显, 因为有些命令需要较长时间响应, 那么在你输入命令时就已经有回显字节, 计时器已经开始工作, 但是在回显结束后, 真正的响应还没那么快回来, 而定时器已经超出了20毫秒的区间, 触发中断让响应接收完成置位, 程序根据现在的内容去判断响应结果, 就出错了.

关于透传模式的说明

https://docs.espressif.com/projects/esp-at/en/latest/AT_Command_Set/TCP-IP_AT_Commands.html

Enter the data sending mode. AT will send a packet every 20 ms or when the data reaches 2048 bytes. When a single packet containing +++ is received, the ESP device will exit the data sending mode under the Wi-Fi passthrough mode. Please wait for at least one second before sending the next AT command.

This command can only be used for single connection in the Wi-Fi passthrough mode. For UDP Wi-Fi passthrough, the parameter has to be 0 when using AT+CIPSTART.

相关的命令

# 此时IPMUX必须为0
AT+CIPMUX?

# 开启UDP连接 M+J
AT+CIPSTART="UDP","192.168.12.210",3333
 # 或者TCP连接 M+J
 AT+CIPSTART="TCP","192.168.12.210",3333

# 检查IPMODE, 0是普通, 1是透传
AT+CIPMODE?
 # 设置为透传, 透传不允许指定发送长度, 此时从远程传入的信息前面不带`+IPD,18:`这样的前缀(18是后面跟着的信息长度)
 AT+CIPMODE=1

# IPMODE=1时, 不再接受带长度的`AT+CIPSEND=16`指令, 只能使用不带长度的指令
# 开启本地不受长度限制的传输
AT+CIPSEND
# 此时会出现`>`号, 此时任何输入都会直接发给远程, 而远程的所有发送也会发到本地
# 退出方式: 在20ms内(一个单独的包)输入`+++`这个字符串, 可以直接粘贴.

在IPMODE=0的普通传输模式下, 在AT+CIPSEND=16时, 也可以在>提示符中使用+++退出发送

AT+CIPSEND=16

OK
>
SEND Canceled

注意: +++必须在20ms内(一个单独的包)输入完毕, 必须是完整的三个+号, 不能多也不能少, 不能和前面或者后面的命令连接, 否则都会无效.

ESP-01S测试

准备工作

1. 一个2.4GHz的WIFI AP
2. 连接到这个AP的一个linux机器(需要运行nc和tcpdump)
3. 带USB连接的ESP-01S, 连到工作电脑

测试步骤

1. 在Linux机器启动nc和tcpdump

# 开启udp监听
nc -u -l 192.168.17.81 3333
# 同时开启tcpdump监听
tcpdump -i eth0 udp port 3333 -vv -n

1. ESP-01S连接到电脑

在putty连接到对应的COM口, 执行命令

# 检查版本
AT+GMR
AT version:1.7.4.0(May 11 2020 19:13:04)
SDK version:3.0.4(9532ceb)
compile time:May 27 2020 10:12:17
Bin version(Wroom 02):1.7.4
OK

# 切换到station模式
AT+CWMODE=1

OK

# 查看可用的wifi列表
AT+CWLAP
+CWLAP:(4,"NSKY-Guest",-66,"e0:1c:41:30:69:55",1,41,0,5,3,7,0)
+CWLAP:(4,"NSKY-ceshi",-66,"e0:1c:41:30:69:56",1,41,0,5,3,7,0)
+CWLAP:(4,"NSKY",-67,"e0:1c:41:30:67:94",1,48,0,5,3,7,0)
+CWLAP:(4,"NSKY-Guest",-67,"e0:1c:41:30:67:95",1,50,0,5,3,7,0)
+CWLAP:(4,"NSKY-ceshi",-69,"e0:1c:41:30:67:96",1,48,0,5,3,7,0)
+CWLAP:(4,"MDM-Development",-73,"88:25:93:67:bf:a9",1,53,0,4,4,7,0)
+CWLAP:(4,"NSKY",-74,"e0:1c:41:30:68:54",1,53,0,5,3,7,0)
+CWLAP:(3,"DIRECT-b2-HP M427 LaserJet",-52,"6a:14:01:62:3c:b2",4,58,0,4,4,7,1)

OK

# 加入WIFI
AT+CWJAP="NWF","123.1234"
WIFI DISCONNECT
WIFI CONNECTED
WIFI GOT IP

OK

# 查看获得的IP
AT+CIPSTA?
+CIPSTA:ip:"192.168.17.182"
+CIPSTA:gateway:"192.168.17.1"
+CIPSTA:netmask:"255.255.255.0"

OK

注意: 当ESP-01S发起UDP连接时, linux机器的监听不管是否开启, 只要ESP-01S发送了数据, tcpdump都能接收到数据

# 发起UDP连接
AT+CIPSTART="UDP","192.168.17.81",3333,3333,2
CONNECT

OK

# 启用数据发送, 设置长度为16
# 返回OK后, 进入发送数据模式, 可以在键盘输入字符, 当输入\0字符或输入长度超过16都会触发发送动作, 发送完之后会回到AT交互
AT+CIPSEND=16

OK
>
Recv 16 bytes

SEND OK

1. 这时候在linux机器上, 可以在nc界面看到接收到的信息, 在tcpdump界面可以看到监测到的udp包

nc

# nc -u -l 192.168.17.81 3333
this is a test w

tcpdump

[root@vm_n01 ~]# tcpdump -i eth0 udp port 3333 -vv -nn
tcpdump: listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
18:00:34.787356 IP (tos 0x0, ttl 128, id 65, offset 0, flags [none], proto UDP (17), length 44)
    192.168.17.182.dec-notes > 192.168.17.81.dec-notes: [udp sum ok] UDP, length 16

通过STM32操作ESP-01S

使用STM32F103C8T6

连线方式

ESP-01S	STM32	USB2TTL
GND	GND	GND
TX(GPIO1)	PA10
RX(GPIO3)	PA9
3.3V	3.3V
	PA3	TX
	PA2	RX

代码地址: https://github.com/IOsetting/stm32f103-esp8266

使用说明:

• 创建一个一级目录MDK-ARM, 使用Keil MDK5在这个目录下创建项目
• 在项目group设置中, 包含对应的C文件
• 在项目C/C++设置中, 包含对应的头文件目录
• 在user目录下, 创建config.h, 加入

#ifndef _CONFIG_H
#define _CONFIG_H

const char WIFI_SSID[]  = "WIFI_SSID";
const char WIFI_PASSWORD[] = "password";

#endif

使用STM32F401CCU6

连线方式

ESP-01S	STM32	USB2TTL
GND	GND	GND
TX(GPIO1)	PA3
RX(GPIO3)	PA2
3.3V	3.3V
	PA10(RX)	TX
	PA9(TX)	RX
	PA12(RX)
	PA11(TX)

代码地址 https://github.com/IOsetting/stm32f401-esp8266

其他与F103C8T6相同

参考

• 乐鑫官网下载地址 https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/at
• AT英文站 https://docs.espressif.com/projects/esp-at/en/latest/index.html
• ESP8266的一系列技术文章,值得推荐 https://blog.csdn.net/xh870189248/article/details/77985541