WIFI发送代码优化

Tutorial: 电子电路 Category: 嵌入式 Published: 2026-08-29 08:09:36 Views: 0 Likes: 0 Comments: 0

059.8.4 WIFI发送代码优化

/* ==================== main.c ==================== */
#include "reg52.h"
#include "delay.h"
#include "main.h"
#include "uart.h"

#define ESP_EVENT_OK      0x01
#define ESP_EVENT_PROMPT  0x02

volatile uchar esp_events = 0;
volatile uchar ok_match_state = 0;

/* 等待串口中断置位；等待期间仍可正常进入串口中断。 */
bit ESP_Wait_Event(uchar event_mask, uint timeout_ms)
{
    while (timeout_ms != 0)
    {
        if ((esp_events & event_mask) != 0)
        {
            return 1;
        }
        Delay_xms(1);
        timeout_ms--;
    }
    return 0;
}

/* 一次发送只在完整超时后才重试，避免快速重复打断 ESP8266。 */
bit ESP_Send_Command(const char *command,
                     uchar expected_event,
                     uint timeout_ms,
                     uchar max_attempts)
{
    uchar attempt;

    for (attempt = 0; attempt < max_attempts; attempt++)
    {
        ES = 0;
        esp_events = 0;
        ok_match_state = 0;
        ES = 1;

        UART_Send_Str(command);
        if (ESP_Wait_Event(expected_event, timeout_ms))
        {
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}

void main(void)
{
    bit init_success = 1;

    Delay_xms(1000);
    UART_Init();

    /* 模式设置通常很快；加入 Wi-Fi 和建立 TCP 连接需要更长超时。 */
    if (!ESP_Send_Command("AT+CWMODE=3\r\n",
                          ESP_EVENT_OK, 2000, 2))
    {
        init_success = 0;
    }

    if (init_success &&
        !ESP_Send_Command("AT+CWJAP=\"YOUR_SSID\",\"YOUR_PASSWORD\"\r\n",
                          ESP_EVENT_OK, 15000, 2))
    {
        init_success = 0;
    }

    if (init_success &&
        !ESP_Send_Command("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"192.168.1.100\",5132\r\n",
                          ESP_EVENT_OK, 10000, 2))
    {
        init_success = 0;
    }

    /* CIPSEND 的关键就绪标志是字符 '>'，不是仅看到 OK。 */
    if (init_success &&
        !ESP_Send_Command("AT+CIPSEND=4\r\n",
                          ESP_EVENT_PROMPT, 3000, 2))
    {
        init_success = 0;
    }

    if (init_success)
    {
        ES = 0;
        esp_events = 0;
        ok_match_state = 0;
        ES = 1;

        UART_Send_Str("qwer");
        ESP_Wait_Event(ESP_EVENT_OK, 3000); /* 对应 SEND OK 中的 OK */
    }

    while (1)
    {
        /* init_success=0 时可在这里点亮故障灯或进入重连流程。 */
    }
}

void UART_Routine(void) interrupt 4
{
    uchar received_byte;

    if (RI == 1)
    {
        RI = 0;
        received_byte = SBUF;

        if (received_byte == '>')
        {
            esp_events |= ESP_EVENT_PROMPT;
        }

        /* 只识别相邻的、大写的 O 和 K，并允许 OOK 这样的重叠起点。 */
        if (ok_match_state == 0)
        {
            if (received_byte == 'O')
            {
                ok_match_state = 1;
            }
        }
        else
        {
            if (received_byte == 'K')
            {
                esp_events |= ESP_EVENT_OK;
                ok_match_state = 0;
            }
            else if (received_byte == 'O')
            {
                ok_match_state = 1;
            }
            else
            {
                ok_match_state = 0;
            }
        }
    }
}

/* ==================== main.h ==================== */
#ifndef _MAIN_H_
#define _MAIN_H_

#include "reg52.h"

typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int  uint;

sbit LED1 = P1^0;
sbit LED2 = P1^1;
sbit LED3 = P1^2;
sbit LED4 = P1^3;
sbit BEEP = P1^6;
sbit JDQ1 = P2^0;

#endif

/* ==================== Uart/uart.c ==================== */
#include "uart.h"

void UART_Send_Byte(uchar send_byte)
{
    SBUF = send_byte;
    while (TI == 0);
    TI = 0;
}

void UART_Send_Str(const char *send_str)
{
    while (*send_str != '\0')
    {
        UART_Send_Byte((uchar)*send_str);
        send_str++;
    }
}

void UART_Init(void)
{
    SCON = 0x50;
    PCON &= 0x7F;
    TMOD = (TMOD & 0x0F) | 0x20;
    TH1 = 0xFD;
    TL1 = 0xFD;                    /* 11.0592 MHz，9600 bit/s */
    RI = 0;
    TI = 0;
    TR1 = 1;
    ES = 1;
    EA = 1;
}

/* ==================== Uart/uart.h ==================== */
#ifndef _UART_H_
#define _UART_H_

#include "main.h"

void UART_Send_Byte(uchar send_byte);
void UART_Send_Str(const char *send_str);
void UART_Init(void);

#endif

/* ==================== Delay/delay.c ==================== */
#include "delay.h"
#include <intrins.h>

void Delay_xms(uint xms)
{
    uchar data i, j;

    while (xms != 0)
    {
        _nop_();
        i = 2;
        j = 199;
        do
        {
            while (--j);
        } while (--i);
        xms--;
    }
}

/* ==================== Delay/delay.h ==================== */
#ifndef _DELAY_H_
#define _DELAY_H_

#include "main.h"

void Delay_xms(uint xms);

#endif

一、任务信息资源导图

ESP8266 上电后会从 TXD 输出启动信息和 AT 固件状态信息。若单片机沿用此前“收到一个字符就控制 LED、蜂鸣器或继电器”的 switch 逻辑，启动文本中的某个普通字符可能碰巧等于控制命令，进而误触发外设。

ESP8266 上电
    │ TXD 输出启动文本、WIFI 状态等
    ▼
51 串口接收中断
    │ 若仍把单个字符直接当作控制命令
    ▼
字符碰撞 ──> LED / 蜂鸣器被误触发

本实验已经不再需要单字符遥控功能，所以应删除对应 switch 分支，只保留 ESP8266 回复解析。更一般的解决方法不是简单“删掉接收代码”，而是给应用命令设计明确的数据帧，例如帧头、命令字、长度和校验，避免任何普通文本都能触发执行器。

建议的应用帧：AA 55 | 命令 | 长度 | 数据 | 校验
只有帧头、长度、校验全部正确，才允许控制蜂鸣器或继电器。

硬件方面仍要注意：ESP8266 是 3.3 V 器件，裸模块不能直接接 5 V；51 TXD 若为 5 V 逻辑，应经过分压或电平转换再接 ESP8266 RXD。上电误响既可能来自软件误判，也可能来自供电毛刺或复位时引脚默认电平，应分别验证，不能把所有现象都归为单一原因。

二、优化代码

固定延时的缺点不只是“等待十几秒”。延时太长会浪费启动时间，延时太短又会在上一条指令尚未完成时发送下一条。正确思路是发送命令后等待与该命令匹配的响应，并设置超时：

stateDiagram-v2
    [*] --> 发送命令
    发送命令 --> 等待响应
    等待响应 --> 成功: 收到期望事件
    等待响应 --> 失败: 收到 ERROR/FAIL
    等待响应 --> 重试: 超时且还有次数
    重试 --> 发送命令
    等待响应 --> 失败: 超时且次数用尽
    成功 --> [*]
    失败 --> [*]

不能把“每条 AT 指令都只要看到 OK 就算完成”当成通用规则：

操作	更有意义的成功依据
`AT+CWMODE`	`OK`
`AT+CWJAP`	`WIFI CONNECTED`、`WIFI GOT IP`，最后 `OK`
`AT+CIPSTART`	`CONNECT`，随后 `OK`
`AT+CIPSEND=n`	发送就绪提示符 `>`
发送数据正文	`SEND OK`

本节完整代码为了保持规模适中，使用“相邻 OK”和 > 两种事件。工程继续扩展时，应进一步解析 ERROR、FAIL、CLOSED、WIFI DISCONNECT 等事件，并为不同状态设置不同处理策略。

2.1 定义全局数组

视频采用两个元素的数组保存字符 O、K：

char esp_recv_buf[2] = {0};

数组下标 0 和 1 分别用于保存两个字节：

收到 O：esp_recv_buf[0] = 'O'
收到 K：esp_recv_buf[1] = 'K'
比较：  [0]=='O' && [1]=='K'

这种做法适合讲解“串口中断每次收到一个字节”的概念，但若没有严格维护接收顺序，就容易把不相邻的字符拼成 OK。完整代码改用 ok_match_state 表示匹配进度：状态 0 等 O，状态 1 只接受紧跟着的 K。

中断服务程序和主程序都会访问 esp_events、ok_match_state，所以它们必须声明为 volatile。volatile 告诉编译器这些变量可能在当前代码看不见的位置发生改变，循环中必须重新从内存读取；它不等于线程安全，也不自动解决复杂的并发读写问题。

2.2 删除switch语句

删除旧的外设控制 switch 后，串口中断只负责接收和识别网络模块事件。字符与字符串要区分：

写法	类型/含义
`'O'`	单个字符，通常为一个字节
`"OK"`	C 字符串，内存中为 `O`、`K`、`\0` 三个字节
`'OK'`	多字符常量，含义依编译器实现，不应拿来比较串口字符串

视频中“不是 O 就当成 K”的 else 逻辑并不严谨，因为 ESP8266 会返回 CR、LF、空格、字母和数字等很多字符。正确判断必须明确写出 received_byte == 'K'，其他字符应使匹配状态回到起点。

2.3 识别单个字符

严格相邻匹配的状态变化为：

状态 0（等待 O）
  ├─ 收到 O → 状态 1
  └─ 其他   → 状态 0

状态 1（已经收到 O，等待 K）
  ├─ 收到 K → 产生 OK 事件，回到状态 0
  ├─ 收到 O → 仍为状态 1，新的 O 可作为起点
  └─ 其他   → 状态 0

这样 O...K 不会被误判为连续的 OK，而 OOK 仍能从第二个 O 开始匹配成功。

若使用数组方案，可以用：

memset(esp_recv_buf, 0, sizeof(esp_recv_buf));

三个参数分别是起始地址、按字节填入的数值、处理的字节数。第三个参数优先写 sizeof(esp_recv_buf)，避免数组长度改变后忘记同步修改常数。memset 只是把内存的每个字节写成同一值；清零时适用，但不能用 memset(array, 1, sizeof array) 来得到整数数组 {1,1,...}。

2.4 优化识别到OK的处理

视频中的 do...while (esp_flag) 会每隔 500 ms 或 1 s 重发同一条指令，直到任意位置出现 OK。这会产生三个问题：

AT+CWJAP 连接热点本来就可能需要数秒，过早重发会让模块返回 busy 或打乱流程；
没有总超时和最大次数，模块断电或接线错误时会永久发送；
AT+CIPSEND 真正表示“可发送正文”的事件是 >，只识别 OK 不够精确。

完整代码使用“每次发送后等待完整超时，超时才重试”的方式，并限制 max_attempts。主循环等待时，串口中断仍会运行：

主程序：发命令 ──────── 1 ms 轮询事件 ────────> 成功/超时
                         ▲
中断：       每到一个字节就解析，并设置事件位

采用固定 1 ms 软件延时做超时计时仍只是入门方案，其精度会受中断和编译器影响；正式项目宜使用硬件定时器产生系统节拍，并把整个过程组织成非阻塞状态机。

2.5 删除无用代码

从其他实验复制工程时，要清理已不再使用的遥控变量、switch 分支和测试代码，但不能用“编译没有报错”作为删对的唯一依据。编译器只能发现语法、类型和链接问题，无法证明业务逻辑正确。

遇到错误时可按以下顺序处理：

先看第一条 error，而不是最后一条连带错误；
确认报错的 .c 文件和行号；
双击错误跳转后，检查标识符拼写、声明与定义是否一致；
若提示函数未声明，检查是否包含正确头文件；
若提示重复定义，检查变量是否同时写在头文件和多个 .c 文件中；
编译通过后还要验证返回信息、超时和失败路径。

全局变量通常在一个 .c 文件中定义，在需要访问它的头文件中用 extern 声明；不要在头文件里直接定义普通全局变量，否则头文件被多个 .c 文件包含时可能造成重复定义。

2.6 包含头文件

标准库头文件通常用尖括号，自定义工程头文件通常用双引号：

#include <string.h>   /* 标准库：memset、strlen 等 */
#include "uart.h"    /* 当前工程自定义头文件 */

双引号和尖括号的核心区别是头文件搜索顺序，不是语法上“系统头文件也都用双引号”。视频中的数组方案若调用 memset，应包含 <string.h>；完整代码使用状态变量，不调用 memset，因此不需要这个头文件。

烧录前仍应断电隔离 ESP8266 与下载串口，避免两个发送端争用线路。不要只拔 GND 后带电操作；应关闭电源，断开或用跳帽隔离 TXD/RXD，烧录完成后再断电恢复接线。

三、测试

测试目标不只是服务器出现 qwer，还要证明每个状态的转换与异常处理都符合预期。建议保留一个只接收的串口监听通道观察 ESP8266 TXD；监听器 RXD 可以接到 ESP8266 TXD，但监听器 TXD 不能与单片机 TXD 并联。

3.1 工具与窗口的打开及串口选择

网络调试助手选择 TCP Server 并绑定正确的电脑局域网 IP 和端口。串口监听工具选择开发板对应的 COM 口、9600 8N1，文本采用 ASCII 显示。

如果下载器、调试串口和独立 USB 转 TTL 同时存在，Windows 会显示多个 COM 口。可通过插拔单个设备观察端口变化，或在设备管理器中查看硬件标识，不能只凭固定的 COM4 判断。

3.2 服务器打开与AT指令问题

应先打开 TCP Server，再复位单片机，因为初始化程序只在复位后执行一次。服务器尚未监听时，AT+CIPSTART 会失败或超时。

ESP8266 没有供电、UART 断线或波特率不一致时，程序不应无限快速发送 AT 指令。完整代码每条命令最多尝试两次，失败后令 init_success=0，主程序可进一步点亮故障灯、延时重启或等待人工处理。

3.3 接电与识别及AT指令停止

必须在断电状态完成 VCC、GND、TXD、RXD 的连接，再统一上电。若模块未回应，按顺序检查：

3.3 V 是否稳定 → GND 是否共地 → TX/RX 是否交叉
→ 51 TX 是否降到 3.3 V → 两端是否同为 9600 8N1
→ ESP8266 是否真的烧录 AT 固件

程序停止重试只能说明收到了期望事件，不能单凭停止现象证明整个网络链路成功；还要检查服务器是否显示在线、是否收到正确的 4 字节。

3.4 窗口重新打开与复位操作

关闭串口监听窗口通常只是停止电脑软件占用串口，并不会复位单片机或 ESP8266。按下开发板复位键才会让 51 从 main() 重新执行；给整板断电再上电则会同时重启 51、ESP8266 和电源电路。

三种操作含义不同：

操作	51 是否重启	ESP8266 是否重启	网络连接是否重建
重开电脑串口窗口	否	否	通常否
按 51 复位键	是	通常否	程序会重新发送联网命令
整板断电再上电	是	是	是

3.5 杜邦线连接问题与解决方法

杜邦线频繁插拔后，弹片夹持力会下降，可能出现接触电阻增大或间歇断路。重点检查 ESP8266 的 VCC、GND、EN/CH_PD、TXD、RXD，不存在所谓“VCC 和晶振引脚”这组连接；外接的四线接口通常不包含晶振引脚。

排查接触问题应先断电，再轻拉每根线检查固定情况，必要时直接更换杜邦线。上电后可测模块 VCC 是否稳定在 3.3 V 附近。反复开关电源只能暂时重启设备，不能修复松动接点。

3.6 服务器接收与问题解决验证

正常复位后的可观察证据应为：

CWMODE 返回 OK；
CWJAP 出现 WIFI CONNECTED、WIFI GOT IP 和 OK；
CIPSTART 出现 CONNECT 和 OK，服务器显示客户端在线；
CIPSEND=4 出现 >；
单片机发送 qwer，模块返回 SEND OK；
服务器接收区只出现 4 字节 qwer。

若复位后第一次成功、第二次却提示已连接，说明 ESP8266 的 TCP 连接在 51 复位时没有同步断开。可以在初始化开头查询连接状态、发送 AT+CIPCLOSE，或正确处理 ALREADY CONNECTED，不能只靠重复 CIPSTART。

3.7 例题1: 代码优化与工程保存

工程目录可以按课程阶段保存为 8.1ESP8266TCP实验 和 8.2ESP8266TCP发送_代码优化。名称中的编号用于表明学习顺序，真正的版本管理仍建议使用 Git，便于查看每次修改、恢复历史状态并记录修改原因。

这次优化的核心不是“把延时换成循环”，而是建立了最初级的事件驱动结构：

固定等待：发送 → 猜一个时间 → 发送下一条
事件等待：发送 → 解析明确回复 → 成功继续 / 超时失败

后续接收实验将在此基础上扩展串口缓冲区和 +IPD 数据解析；届时要区分 AT 回复、异步 Wi-Fi 状态和真正的 TCP 数据正文。

Prev: TCPWIFI发送代码 Next: WIFI接收代码_1