一、Wi-Fi通信

Wi-Fi是一種無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，它可以讓設(shè)備在一定范圍內(nèi)通過(guò)無(wú)線電波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。Wi-Fi遵循IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，目前常見(jiàn)的有802.11b/g/n等協(xié)議。不同的協(xié)議有不同的頻率、速率和兼容性。

ESP8266支持802.11b/g/n協(xié)議，可以工作在2.4GHz頻段。它可以作為一個(gè)Wi-Fi客戶端（Station，STA）或者一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)（Access Point，AP），也可以同時(shí)兼具兩種角色（STA+AP）。不同的工作模式有不同的功能和應(yīng)用場(chǎng)景。

1.1 STA模式

STA模式是指ESP8266作為一個(gè)Wi-Fi客戶端，連接到一個(gè)已存在的Wi-Fi熱點(diǎn)，例如路由器或者手機(jī)。這樣，ESP8266就可以通過(guò)熱點(diǎn)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，或者與其他連接到同一個(gè)熱點(diǎn)的設(shè)備進(jìn)行通信。

要使用STA模式，需要知道熱點(diǎn)的SSID（網(wǎng)絡(luò)名稱）和密碼（如果有的話）。ESP8266提供了一些AT指令來(lái)設(shè)置和查詢STA模式的相關(guān)參數(shù)，例如：

• AT+CWJAP=“SSID”,“PASSWORD”：連接到指定的熱點(diǎn)
• AT+CWJAP?：查詢當(dāng)前連接的熱點(diǎn)信息
• AT+CWQAP：斷開(kāi)當(dāng)前連接的熱點(diǎn)
• AT+CWLAP：掃描附近可用的熱點(diǎn)
• AT+CIPSTA=“IP”,“GATEWAY”,“NETMASK”：設(shè)置STA模式下的IP地址、網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)掩碼
• AT+CIPSTA?：查詢STA模式下的IP地址、網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)掩碼

1.2 AP模式

AP模式是指ESP8266作為一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)，提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)給其他設(shè)備。這樣，其他設(shè)備就可以連接到ESP8266，或者通過(guò)ESP8266訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)（如果ESP8266同時(shí)連接了另一個(gè)熱點(diǎn)）。

要使用AP模式，需要設(shè)置ESP8266的SSID（網(wǎng)絡(luò)名稱）、密碼（如果有的話）、加密方式（默認(rèn)為WPA2-PSK）、信道（默認(rèn)為1）等參數(shù)。ESP8266提供了一些AT指令來(lái)設(shè)置和查詢AP模式的相關(guān)參數(shù)，例如：

• AT+CWSAP=“SSID”,“PASSWORD”,CHANNEL,ENCRYPTION：設(shè)置AP模式下的SSID、密碼、信道和加密方式
• AT+CWSAP?：查詢AP模式下的SSID、密碼、信道和加密方式
• AT+CWLIF：查詢當(dāng)前連接到ESP8266的設(shè)備列表
• AT+CIPAP=“IP”,“GATEWAY”,“NETMASK”：設(shè)置AP模式下的IP地址、網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)掩碼
• AT+CIPAP?：查詢AP模式下的IP地址、網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)掩碼

1.3 STA+AP模式

STA+AP模式是指ESP8266同時(shí)兼具STA和AP兩種角色。這樣，ESP8266既可以連接到一個(gè)外部熱點(diǎn)，也可以提供一個(gè)內(nèi)部熱點(diǎn)。這種模式可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的橋接功能，例如將有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，或者將一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到另一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

要使用STA+AP模式，需要分別設(shè)置STA和AP兩種模式的相關(guān)參數(shù)，參考前面的介紹。ESP8266提供了一些AT指令來(lái)設(shè)置和查詢STA+AP模式的相關(guān)參數(shù)，例如：

• AT+CWMODE=3：設(shè)置工作模式為STA+AP
• AT+CWMODE?：查詢當(dāng)前工作模式
• AT+CIPAPMAC=“MAC”：設(shè)置AP模式下的MAC地址
• AT+CIPAPMAC?：查詢AP模式下的MAC地址
• AT+CIPSTAMAC=“MAC”：設(shè)置STA模式下的MAC地址
• AT+CIPSTAMAC?：查詢STA模式下的MAC地址

二、TCP/IP協(xié)議棧

TCP/IP是一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它定義了不同設(shè)備之間如何進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。TCP/IP由四層組成，分別是鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。每一層都有不同的功能和協(xié)議，例如：

• 鏈路層：負(fù)責(zé)在物理介質(zhì)上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀，例如以太網(wǎng)、Wi-Fi等
• 網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)在不同網(wǎng)絡(luò)之間傳輸數(shù)據(jù)包，例如IP協(xié)議、ICMP協(xié)議等
• 傳輸層：負(fù)責(zé)在兩個(gè)端點(diǎn)之間建立可靠或不可靠的連接，例如TCP協(xié)議、UDP協(xié)議等
• 應(yīng)用層：負(fù)責(zé)提供具體的應(yīng)用服務(wù)，例如HTTP協(xié)議、FTP協(xié)議、MQTT協(xié)議等

ESP8266內(nèi)置了TCP/IP協(xié)議棧，可以實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)通信功能。ESP8266提供了一些AT指令來(lái)設(shè)置和查詢TCP/IP協(xié)議棧的相關(guān)參數(shù)，例如：

• AT+CIPSTATUS：查詢當(dāng)前連接狀態(tài)
• AT+CIPSTART=“TYPE”,“ADDRESS”,PORT：建立一個(gè)TCP或UDP連接
• AT+CIPCLOSE：關(guān)閉一個(gè)TCP或UDP連接
• AT+CIPSEND=LENGTH：發(fā)送指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)
• AT+CIPMUX=MODE：設(shè)置單連接或多連接模式
• AT+CIPSERVER=MODE,PORT：開(kāi)啟或關(guān)閉服務(wù)器模式

三、實(shí)驗(yàn)步驟

本文將通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)演示ESP8266的Wi-Fi通信和TCP/IP協(xié)議棧的使用方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖亲孍SP8266連接到一個(gè)Wi-Fi熱點(diǎn)，并與一個(gè)PC端進(jìn)行TCP通信，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)所需的硬件和軟件如下：

• ESP8266開(kāi)發(fā)板（本文使用NodeMCU）
• USB數(shù)據(jù)線
• PC端（本文使用Windows 10）
• 串口調(diào)試工具（本文使用SSCOM）
• Wi-Fi熱點(diǎn)（本文使用手機(jī)）

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1. 將ESP8266開(kāi)發(fā)板通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接到PC端，并安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。
2. 打開(kāi)SSCOM軟件，選擇正確的串口號(hào)和波特率（默認(rèn)為115200），并打開(kāi)串口。
3. 在SSCOM軟件中輸入AT指令，測(cè)試ESP8266是否正常工作。如果返回OK，則表示正常。
4. 在SSCOM軟件中輸入AT+CWJAP=“SSID”,"PASSWORD"指令，讓ESP8266連接到指定的Wi-Fi熱點(diǎn)。如果返回OK，則表示連接成功。
5. 在SSCOM軟件中輸入AT+CIFSR指令，查詢ESP8266在STA模式下的IP地址。記下這個(gè)IP地址，后面會(huì)用到。
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