WIFI接收代码_1
060.8.5 WIFI接收代码(1)
/* ==================== main.c ==================== */
#include "reg52.h"
#include "delay.h"
#include "main.h"
#include "uart.h"
#define ESP_EVENT_OK 0x01
#define ESP_EVENT_PROMPT 0x02
#define IPD_WAIT_PLUS 0
#define IPD_WAIT_I 1
#define IPD_WAIT_P 2
#define IPD_WAIT_D 3
#define IPD_WAIT_COMMA 4
#define IPD_READ_LENGTH 5
#define IPD_READ_PAYLOAD 6
volatile uchar esp_events = 0;
volatile uchar ok_match_state = 0;
/* 以下状态只在串口中断中使用。 */
uchar ipd_state = IPD_WAIT_PLUS;
uint ipd_length = 0;
uint ipd_received = 0;
uchar app_state = 0;
uchar led_number = 0;
void APP_Restart_Matcher(uchar received_byte)
{
app_state = 0;
if (received_byte == 'L')
{
app_state = 1;
}
else if (received_byte == 'B')
{
app_state = 10;
}
}
/*
* 从 TCP 连续字节流中识别：LED10、LED11、LED20、LED21、BIP0、BIP1。
* 该状态机可跨越多个 +IPD 分段，也能连续处理多条紧邻的命令。
*/
void APP_Parse_Byte(uchar received_byte)
{
switch (app_state)
{
case 0:
APP_Restart_Matcher(received_byte);
break;
case 1: /* 已收到 L */
if (received_byte == 'E') app_state = 2;
else APP_Restart_Matcher(received_byte);
break;
case 2: /* 已收到 LE */
if (received_byte == 'D') app_state = 3;
else APP_Restart_Matcher(received_byte);
break;
case 3: /* 已收到 LED */
if (received_byte == '1' || received_byte == '2')
{
led_number = (uchar)(received_byte - '0');
app_state = 4;
}
else
{
APP_Restart_Matcher(received_byte);
}
break;
case 4: /* 等待 LED 的电平参数 */
if (received_byte == '0' || received_byte == '1')
{
if (led_number == 1) LED1 = (received_byte == '1');
if (led_number == 2) LED2 = (received_byte == '1');
}
APP_Restart_Matcher(received_byte);
break;
case 10: /* 已收到 B */
if (received_byte == 'I') app_state = 11;
else APP_Restart_Matcher(received_byte);
break;
case 11: /* 已收到 BI */
if (received_byte == 'P') app_state = 12;
else APP_Restart_Matcher(received_byte);
break;
case 12: /* 等待 BIP 的电平参数 */
if (received_byte == '0') BEEP = 0;
if (received_byte == '1') BEEP = 1;
APP_Restart_Matcher(received_byte);
break;
default:
app_state = 0;
break;
}
}
/* 返回 1 表示当前字节属于 TCP 正文，不能再拿去匹配 AT 回复。 */
bit IPD_Parse_Byte(uchar received_byte)
{
switch (ipd_state)
{
case IPD_WAIT_PLUS:
if (received_byte == '+') ipd_state = IPD_WAIT_I;
break;
case IPD_WAIT_I:
if (received_byte == 'I') ipd_state = IPD_WAIT_P;
else ipd_state = (received_byte == '+') ? IPD_WAIT_I : IPD_WAIT_PLUS;
break;
case IPD_WAIT_P:
if (received_byte == 'P') ipd_state = IPD_WAIT_D;
else ipd_state = (received_byte == '+') ? IPD_WAIT_I : IPD_WAIT_PLUS;
break;
case IPD_WAIT_D:
if (received_byte == 'D') ipd_state = IPD_WAIT_COMMA;
else ipd_state = (received_byte == '+') ? IPD_WAIT_I : IPD_WAIT_PLUS;
break;
case IPD_WAIT_COMMA:
if (received_byte == ',')
{
ipd_length = 0;
ipd_state = IPD_READ_LENGTH;
}
else
{
ipd_state = IPD_WAIT_PLUS;
}
break;
case IPD_READ_LENGTH:
if (received_byte >= '0' && received_byte <= '9')
{
/* 限制长度，避免十进制累加发生 16 位溢出。 */
if (ipd_length <= 6000)
{
ipd_length = ipd_length * 10 + (received_byte - '0');
}
else
{
ipd_state = IPD_WAIT_PLUS;
}
}
else if (received_byte == ':' && ipd_length != 0)
{
ipd_received = 0;
ipd_state = IPD_READ_PAYLOAD;
}
else
{
ipd_state = IPD_WAIT_PLUS;
}
break;
case IPD_READ_PAYLOAD:
APP_Parse_Byte(received_byte);
ipd_received++;
if (ipd_received >= ipd_length)
{
ipd_state = IPD_WAIT_PLUS;
}
return 1;
default:
ipd_state = IPD_WAIT_PLUS;
break;
}
return 0;
}
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;
}
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();
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;
if (init_success &&
!ESP_Send_Command("AT+CIPSEND=4\r\n", ESP_EVENT_PROMPT, 3000, 2))
init_success = 0;
if (init_success)
{
UART_Send_Str("qwer");
}
while (1)
{
/* TCP 数据由串口中断中的 +IPD 状态机持续解析。 */
}
}
void UART_Routine(void) interrupt 4
{
uchar received_byte;
if (RI == 1)
{
RI = 0;
received_byte = SBUF;
if (!IPD_Parse_Byte(received_byte))
{
if (received_byte == '>')
{
esp_events |= ESP_EVENT_PROMPT;
}
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 = 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、课程回顾
上一节已经让 51 单片机自动配置 ESP8266、连接电脑 TCP Server 并发送 qwer。本节把数据方向反过来：电脑服务器发送控制命令，ESP8266 通过 UART 上报 +IPD，单片机解析其中的 TCP 正文并控制 LED 或蜂鸣器。
1.1 例题1:ESP8266模块不稳定问题及解决过程
视频在 UART_Init() 前加入约 1 秒延时，目的是让 51 暂时不接收 ESP8266 的上电输出，再开始解析 AT 回复。这确实可以降低启动文本干扰简单解析器的概率，但“一秒后一定稳定”不是协议保证。
ESP8266 上电包含多个阶段：
电源上升
↓
ROM 启动输出（常见波特率约 74880，9600 下可能显示乱码）
↓
AT 固件初始化
↓
输出 ready 或进入可响应 AT 的状态
↓
单片机开始发送 AT 指令
更可靠的启动策略是等待 ready，或延时后周期性发送 AT，只有收到完整 OK 才进入下一状态，并为整个过程设置超时。若模块启动需要超过一秒、供电反复跌落或 51 与 ESP8266 并非同时上电，单纯固定延时仍可能失败。
1.2 例题2: 查找ESP8266模块不稳定原因
上电输出本身不是“电气干扰”，而是 ESP8266 TXD 上的合法串口数据。真正的问题是接收程序没有区分：
- ESP8266 启动/状态文本；
- AT 指令同步回复，如
OK、ERROR； - 异步网络事件，如
WIFI DISCONNECT、CLOSED； - TCP 数据上报，如
+IPD,5:LED10。
把这些数据都塞进同一个固定下标数组，再只看少数字符，很容易误判。完整源码采用两个状态机：一个按 +IPD,<长度>: 提取 TCP 正文，另一个只在非 TCP 正文区域识别 AT 事件。
1.3 例题3: 通过监控log分析ESP8266模块问题
可以用 USB 转 TTL 以“只监听”的方式观察 ESP8266 TXD，同时仍让 51 接收同一信号：
┌──> 51 P3.0 / RXD
ESP8266 TXD（3.3 V）─────┤
└──> USB 转 TTL RXD ──> 电脑串口助手
ESP8266 GND ──────────────── 51 GND ─────────── USB 转 TTL GND
USB 转 TTL TXD：悬空，不接入这根监听线
两个 RXD 都是高阻输入，并联监听同一个 TXD 通常可行，但必须满足：
- 三方 GND 共地，否则接收端没有共同电压参考；
- USB 转 TTL 的 TXD 不得接入，否则会和 51 TXD 争用 ESP8266 RXD；
- 不要把两个模块各自的 3.3 V/5 V 电源输出直接并联；
- USB 转 TTL 的 RXD 应能识别 3.3 V 高电平；
- 若要看 ROM 启动文本，可尝试其启动波特率；看 AT 固件通信则使用已配置的 9600。
flowchart LR
T[ESP8266 TXD] --> R1[51 RXD<br/>实际控制程序]
T --> R2[USB-TTL RXD<br/>只读监听]
R2 --> P[电脑串口日志]
G[公共 GND] --- T
G --- R1
G --- R2
这种方法相当于给单向 UART 加了一个逻辑监听点，可以看出程序卡在 CWJAP、CIPSTART 还是 CIPSEND。若需要同时观察 51→ESP8266 的 TX 方向，则应使用双通道逻辑分析仪；不要简单并联另一个 TXD。
1.4 例题4: 单片机接收数据
单片机接收的不是孤立的 LED10，而是 ESP8266 AT 固件通过 UART 上报的格式：
+IPD,5:LED10
│ │ │
│ │ └─ 5 字节 TCP 正文
│ └─── 正文长度为 5
└──────── 数据到达标志
串口每接收 1 字节置位一次 RI 并进入一次中断，状态机必须跨多次中断保存解析进度。只有进入正文状态后，才把字节交给 LED/蜂鸣器命令解析器。
二、TCP接收数据实验
2.1 实验思维导图
本实验使用六条 ASCII 控制命令：
| 服务器发送 | 单片机动作 | 电平含义 |
|---|---|---|
LED10 | LED1 点亮 | LED1=0，开发板 LED 为低电平有效 |
LED11 | LED1 熄灭 | LED1=1 |
LED20 | LED2 点亮 | LED2=0 |
LED21 | LED2 熄灭 | LED2=1 |
BIP0 | 蜂鸣器鸣响 | BEEP=0，按当前板卡低电平有效 |
BIP1 | 蜂鸣器停止 | BEEP=1 |
这里的 0/1 直接表示输出引脚电平，不是抽象的“开/关”。如果换成高电平有效的 LED 或蜂鸣器电路，动作会反过来，所以必须先看开发板原理图中的驱动方式。
2.2 服务器发指令
命令从电脑上的 TCP Server 发送，而不是从串口助手发送。完整链路为：
flowchart LR
S[网络调试助手<br/>TCP Server] -->|TCP 字节流| N[电脑网络协议栈]
N --> W[路由器/手机热点]
W -->|2.4 GHz Wi-Fi| E[ESP8266<br/>TCP Client]
E -->|UART: +IPD| M[51 单片机]
M --> G[GPIO]
G --> L[LED / 蜂鸣器]
服务器软件与电脑不是两个串联的硬件节点；软件通过电脑操作系统的 TCP/IP 协议栈发送数据。ESP8266 收到网络字节后，把它封装成 +IPD 文本再从 TXD 发给 51。
2.3 发送BIP零BIP1
发送 BIP0 后，单片机将 P1.6 置 0；若开发板蜂鸣器为低电平有效，就会鸣响。发送 BIP1 后 P1.6 置 1，蜂鸣器停止。
蜂鸣器通常不是直接由 MCU 引脚供给大电流，而是经三极管或 MOSFET 驱动：
MCU P1.6 ──限流/偏置──> 三极管或 MOSFET ──> 蜂鸣器 ──> 电源
│ │
控制信号 承担负载电流
若板上采用 PNP/P 沟道高边驱动、NPN/N 沟道低边驱动或增加反相器，控制极性可能不同，应以实际原理图为准。代码中的 BEEP=0 之所以表示响，是由当前板卡电路决定的。
2.4 任务分析
视频用 15 字节数组保存从 + 开始的整段文本，并按固定下标取出 L、灯号和电平。它只适用于单连接、长度恰为一位数、正文布局固定的示例。例如：
索引： 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
字节： + I P D , 5 : L E D 1 0
当正文长度变为两位数时，冒号和正文下标都会后移；多连接模式下还可能出现连接 ID；固定位置判断会立即失效。数组计数若先写入再取模，也容易在边界处写出数组。
完整源码不保存整个 +IPD 文本，而是按语法解析：
匹配“+IPD,” → 累积十进制长度 → 遇到“:” → 严格读取 length 个正文字节
ipd_length 决定正文何时结束，因此长度是一位、两位还是三位都不影响正文起点。当前工程使用单连接模式，解析格式为 +IPD,<len>:；若启用 AT+CIPMUX=1，还要增加 +IPD,<link_id>,<len>: 的分支。
static 局部变量不会“变成全局变量”。它的作用域仍局限在函数内部，但存储期贯穿程序整个运行过程，所以函数下次进入时能保留上次的值。状态机变量也可定义为文件作用域变量；应根据访问范围选择，而不是把二者混为一谈。
三、代码讲解
3.1 识别服务端发过来的数据
识别过程分两层：
- AT 层状态机确认
+IPD，解析正文长度； - 应用层状态机只在 TCP 正文内识别
LED10等命令。
这种分层可以防止启动日志或 AT 回复中偶然出现 LED10 时误控硬件。
3.1.1 用if判断
逐个 if 比较固定数组下标，只有在输入格式永远不变时才可靠。性能上的主要问题也不是“多比较几个字符会拖慢 51”，因为 9600 bit/s 下一个 UART 字节约需 1.04 ms，几个字符比较通常远小于这个时间。真正应该优先解决的是：边界检查、协议完整性、TCP 分段和误触发。
状态机每次只依据当前状态和当前字节做少量判断，既节省内存，又明确了合法顺序。无效字符会让它回到等待起点，而不会留下陈旧下标数据。
3.1.2 判断ipd
只检查 esp_recv_buf[0]=='+' 和 [3]=='D' 不能证明收到的是 +IPD，例如 +XXD 也会通过。正确门槛应依次匹配完整前缀 +、I、P、D、,，再解析至少一位十进制长度和冒号。
stateDiagram-v2
[*] --> Plus
Plus --> I: 收到 +
I --> P: 收到 I
P --> D: 收到 P
D --> Comma: 收到 D
Comma --> Length: 收到逗号
Length --> Length: 收到数字
Length --> Payload: 收到冒号且长度大于 0
Payload --> Plus: 已接收指定长度
源码还限制了长度累加范围，防止恶意或损坏文本让 16 位 uint 在乘 10 时溢出。
3.1.3 识别l
在固定示例 +IPD,5:LED10 中，L 的确位于下标 7，灯号和电平位于下标 10、11；但这些只是该示例的结果，不是协议规则。
应用层状态机直接在正文流中匹配：
L → E → D → 灯号(1/2) → 电平(0/1) → 执行
B → I → P → 电平(0/1) → 执行
这样既能处理两个命令被 ESP8266 合并为 +IPD,10:LED10LED11，也能处理一条命令跨两个 +IPD 上报的情况。原因是 TCP 只保证字节顺序，不保证服务器每次点击发送对应一个完整的接收块。
四、代码总结
main.h 中通过 sbit 把符号名映射到具体引脚，因此 LED1=0 最终就是让 P1.0 输出低电平，BEEP=1 则让 P1.6 输出高电平。sbit 只是寄存器位别名，不会自动判断外围电路是高电平有效还是低电平有效。
本节应掌握四个核心点：
- 用只读串口监听定位 ESP8266 启动与 AT 回复问题；
- 用响应和超时判断模块是否就绪，不把固定 1 秒当作绝对保证；
- 严格按
+IPD,<长度>:取出 TCP 正文，不依赖固定下标； - TCP 是字节流，应用命令解析必须允许合并与拆分，并且要有明确的合法格式。
若以后把这个控制链路暴露到不可信网络，还必须增加身份认证、命令白名单、重放防护和连接加密；本实验的明文 TCP 控制仅适合隔离的本地教学网络。