让WIFI开发变得更简单—Adafruit ESP8266开发板上手

大佬们又开始在乌镇吃饭了，物(互)联网又要热闹了!

万能的粗粮也推出了ESP32模块，只要15元RMB一块，物联网估计又要火一波!

联网的需求越来越大，以太网和WIFI都可以满足联网的需要，不过对于物联网设备来说，WIFI连接似乎更方便一点，便携是一个必然要考虑的因素。

Adafruit Feather HUZZAH ESP8266开发板隶属Feather系列中的一员，除了轻便、小巧之外，开发板本身就是一个“一揽子”解决方案：提供WIFI连接功能、USB连接及锂电池供电、充电功能，可以直接集成到已有的产品中，为开发节省不少时间我开销。

看上去很美，按Adafruit自己的说法，让我们一起来嗨!

先认识下Adafruit ESP8266长啥样。

买来的就是个散包，没有包装盒。厂商有点抠，这下装13的话，效果估计要打个八折。图上的东西，一个ESP8266模块，俩排针，就用一个防静电袋装着，逼格稍嫌不够!

开发板正面图，主要的器件都能看得很清楚。一个安信可的ESP8266模块，这是整个开发板的核心，提供WIFI连接功能。上下两排GPIO接口，提供了基本的GPIO功能，这些接口可以复用作SPI/I2C/UART接口，与外部传感器等进行交互。上图中最右边是USB接口，可以兼做电源及UART接口。与接口紧邻的靠下的就是锂电池接口，用来连接3.7V规格的锂电池。锂电池接口上面是CP2104串口芯片及复位按钮。

开发板背面，看到Feather标志了，该开发板是Feather系列的一员，意味着轻巧、便携，能带你飞!

来个特写，近距离欣赏ESP8266模块和锂电池接口。

为了增强开发板的可便携性，开发板除了提供USB口供电之外，还提供了一个3.7V的锂电池接口，内置充电功能。当同时连接了锂电池和USB接口的话，开发板会自动切换到USB口取电。

开发板的主要特性如下

小巧，三围大小仅为51mmX23mmX8mm，重量仅6g

板载ESP8266模块，最高工作频率@80MHz，3.3V供电

4MB FLASH存储

3.3V电压调节器，最高支持峰值500mA电流输出

板载CP2104串口转换器，最高支持921600波特率

固件下载后支持自动复位

9个GPIO口，可复用作I2C、SPI等接口

1个模拟输入，最高支持1.0V

内置锂电池充电接口，提供约100mA充电电流

3个LED指示灯，可用作一般演示用，也可以用来指示特定的操作模式，如bootloader模式

4个安装孔

复位按键

市面上基于ESP8266模块的开发板甚多，不过提供了锂电池接口的倒不多见。Adafruit的这一款ESP8266开发板虽然只添加了一个小小的接口，但是该开发板的用途却是极大得到了扩展，不必再担心到哪里去找USB接口来给开发板供电了。

接下来准备上电。不过有一点要提醒大家，开发板上的GPIO口默认只引出了焊盘，如果要测试GPIO口功能的话，先得将随开发板一起提供的排针焊接好，这应该难不倒我们电子工程师，如果纯软件类的工程师估计要小小头疼一下，不过应该也不是什么大问题。

准备一根USB A转USB micro的数据线，一端与PC连接，另一端与开发板的USB口连接，可以看到开发板有灯闪烁，然后就没有反应了。

不用担心板子有问题，默认的出厂固件提供的是WIFI访问功能，没有对LED进行配置，打开手机的WIFI配置项，会看到里面多出一个WIFI热点，如下

ESP_XXXXXX设备即咱们的开发板提供的SSID名称，连接到该设备后如下

可以看到手机已连接上开发板，获取到的IP地址为192.168.4.2。嗯，WIFI工作正常，接下来，就是作为开发工程师的你大显身手的时候了。

ESP8266包含丰富的开发环境支持，乐鑫官方的ESP-IDF可以用来对开发板进行软件开发;这种方式比较底层，开发环境的配置及使用相对来说复杂一点。也可以使用ARDUINO来进行软件开发，这种方式相对来说要简单一点。另外一些脚本语言如Python、Lua等也可以用来进行软件开发。

咱们从Arduino开始。

Arduino原生并不支持ESP8266，因此，需要安装三方的支持包，主要包括xtensa专用的编译器及相关的库文件。

在Arduino的Preferences对话框中添加附加的URLS，如下

添加的URL如下：

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

然后打开Arduino的Boards Manager对话框，

在对话框里选择安装ESP8266社区版，需要注意的是这个安装过程比较耗时，因为其中一个软件包大约有146MB，在Arduino下安装可能需要好几个小时。最佳的办法是直接打开上面提到的JSON文件，从里面抠出那个146MB的软件包，使用专用的下载软件下载然后放到用户目录的staging目录下，Arduino会自动发现该软件包，从而跳过下载过程，节省安装时间。[!--empirenews.page--]

不过说实话，Arduino这个IDE用着实在蛋疼!所以还是使用更好用的VSCODE来进行吧，使用VSCODE来开发ARDUINO程序的话，先要安装VSCODE-ARDUINO这个扩展(插件)，安装过程就不详述了，参考官方说明即可。

不过VSCODE也蛋疼，新版的VSCODE默认对C/CPP的头文件处理模式使用的不再是Tag Parser，而是所谓的Default模式。这样智能感知及头文件搜寻就有点小问题，所以在VSCODE中还要对USER SETTINGS文件作如下修改

即将默认的模式改为Tag Parser模式。

万事俱备，只差一段代码了。

这段代码就是点个灯，有点简单，不过作为测试VSCODE配置是否正确而言足够了。

按组合键CTRL+ALT+U，将编译并上传代码到开发板，然后看到开发板上的红色LED开始闪烁。

补充一点，在VSCODE中选择开发板类型及串口参数，参考下图

接下来再写一段简单的代码测试WIFI功能，将开发板设置成STATION模式，从上级路由中获取IP地址，通过串口显示

使用WIFI对象来配置开发板，只需要两个参数，一个是SSID，另一个是WPA密码，修改这两个值，与实际的路由器匹配即可。

注意下面的输出窗口，这是使用ESPTOOL上传代码到开发板的过程。

接下打开串口输出窗口，可以看到输出的信息如下

看到开发板已获取到了实际的IP地址。

注意前面的乱码，ESP8266默认上电后的串口波特率为921600，实际配置的工作参数为115200，所以就乱了。

光链接WIFI也没啥，总得用来干点实事!继续来点灯，这次的版本是网络版的点灯，附带介绍下aREST库，这个库结合WIFI功能，可以实现通过网络来控制或读取开发板上的信息。

需要包含如下头文件

UI部分的代码如下

这里设置了UI的标题，控制LED灯的按钮及两个显示文本的组件，并不复杂。

代码运行效果如下

界面虽称不上美观，但也够用了。

不过在ESP8266上用的话，注意这个ON/OFF的值是反的，即写入1是来灯，写入0则是亮灯。D3(RED)的原理图参考如下

这是本地网络的通信，如果要连接上Internet，在任何地点实现远程访问及控制，可以使用另外一个称为PubSubClient的库来实现，有兴趣的童鞋可以去看看这个库的特性。

前面介绍过，ESP8266还可以支持Python及Lua，接下来看看如何使用这些流行的脚本语言来控制ESP8266。

从附录给出的链接下载python固件，使用ESPTOOL烧录到开发板，如下

使用串口通信软件如putty连接到开发板，就可以与开发板实现交互了，如下图

要获取简单的用法，可以在命令提示符下输入help()获取得联机帮助，下面的代码演示了简单的WIFI热点扫描操作及结果

可以看到扫描出了附近可用的WIFI热点，接下来可以使用连接命令来连接，进而实现其它网络操作。

上图中还测试了交互式计算功能，计算2的1024次方的结果，运算速度还不错。

LUA操作与PYTHON操作基本类似，不过需要使用LUA固件，然后通过串口与开发板实现交互，这里就不赘述了。

总体来说，ESP8266还是很有吸引力的。一是开发板体积小巧，尤其适用在现有的创意中添加网络支持功能;基于ARDUINO的开发，也降低了准入门槛，菜鸟只需要花费很少的时间熟悉一下相关的API，就可以很快集成网络通信功能;PYTHON及LUA语言的支持，进一步拓宽了使用面，特别是对于那些不熟悉C语言的用户来说，真是一大福音!

参考资源：

ESP8266: https://www.adafruit.com/product/2821

LUA ESP8266: http://nodemcu.com/index_en.html

PYTHON ESP8266: https://micropython.org/download#esp8266