在网络篇①中,博主主要讲解了Arduino上开发ESP8266的插件库 Arduino Core For ESP8266。但是,并没有讲到关于这个模块的工作模式,所以本篇讲着重讲解ESP8266的三种工作模式:

  1. Station模式;
  2. AP模式;
  3. AP兼Station模式;

    重点来了,8266编程开发,都是基于以上三种模式中的一种模式来进行开发。所以,开发ESP8266的时候,需要首先确定工作模式。

1. ESP8266工作模式

1.1 Station模式 —— 我想连上谁

    Station(STA)模式用于将ESP8266模块连接到由接入点(Access Point,理解为热点)建立的Wi-Fi网络。请查看下图:

    Station模式有几个特点,以方便管理的Wi-Fi连接。

  • 在连接丢失的情况下,一旦WiFi再次可用,ESP8266将自动重新连接到最近使用的接入点(Access Point,理解为热点),往往这一点容易出问题(有时路由器重启了,会发现ESP8266一直连接不上路由)。
  • 模块重启也会发生同样的情况。
  • 因为ESP8266将最后使用的接入点认证信息(ssid账号,psw密码)保存到Flash(非易失性)存储器中。
  • 如果在Arduino IDE修改代码,但代码不更改Wi-Fi工作模式或接入点认证信息(ssid账号,psw密码),则ESP8266使用保存在Flash上数据来重新连接。

1.2 AP模式(soft-AP)—— 谁想连上我

    AP(Access Point)模式可以理解为Station模式的相反面,用于将ESP8266模块作为接入点建立Wi-Fi网络,供其他Station模式的模块连接进来。请查看下图:

  • AP模式可以用于Station模式的模块之间交互的中转站(让所有模块处于同一个WiFi网络中);
  • 在将ESP8266模块(Station模式)连接到wifi之前,一般我们是不知道当前wifi网络的ssid账号和psw密码,那么我们怎么告诉ESP8266呢?
    在AP模式下,我们可以使用手机或者笔记本连接到它,然后我们就可以给ESP8266模块发送连接网络的ssid和psw。一旦完成,ESP8266自动切换到Station 模式,就可以连接到目标wifi接入点。

1.3 AP兼Station模式

    该模式是以上两种模式的整合。请查看下图:

1.4 核心点

    牢牢记住,WiFi有三种工作模式:Station模式、AP模式、AP兼Station模式,这样就足够了。每个ESP8266模块肯定工作于这三种模式之一,当然除非你没用WIFI功能,把它当做arduino开发版用。

2. ESP8266WiFi库

    前面我们总体上介绍了ESP8266工作模式,同时我们也了解到 Arduino IDE上主要通过 Arduino Core For ESP8266这个核心库来开发ESP8266功能,并且也谈论到这个核心库其实包含了众多小核心库,包括ESP8266WiFi、ESP8266WebServer、ESP8266HTTPClient、ESP8266mDNS等等。虽然我们实际开发中并不会说全部库都会使用起来,但是至少需要形成一个意识,那就是:Arduino core for ESP8266库,在8266 sdk基础上给我们提供了很多操作方式。
    其中,博主觉得最核心最重要的一个库就是ESP8266WiFi(后面我们代码中你会经常看到 #inclue<ESP8266WiFi.h>,那时你就应该知道这个库具体是用来做什么的)

2.1 ESP8266WiFi库源码结构

    如果你是按照博主之前说的方式去clone Arduino core for 8266的代码的话,然后把libraries目录导入到源码查看IDE(这里我推荐大家安装webstorm)的话,然后打开ESP8266WiFi那个目录,你就会发现如下代码结构:

    没错,你会发现很多成双成对的h头文件和cpp源文件,有点组cp的感觉。

    众多文件,先不要纠结。
    在这里,博主可以先告诉你几个知识点:

  1. 名字里面带Secure、SSL、TLS的,跟安全校验有关,俗称https(不要告诉我你没用过);
  2. 名字里面带Client的,跟客户端有关;
  3. 名字里面带Server的,跟服务端有关;
  4. 名字里面带8266的,你可以理解为针对ESP8266的代码封装;
  5. 名字里面带Scan的,跟wifi扫描有关;
  6. 名字里面带STA的,跟ESP8266 Station模式有关;
  7. 名字里面带AP的,跟ESP8266 AP模式有关;
  8. ESP8266WiFiType.h文件,主要是用来定义各种配置选项,比如wifi工作模式(WiFiMode),wifi睡眠模式(WiFiSleepType),wifi物理模式(WiFiPhyMode),wifi事件(WiFiEvent),wifi断开原因(WiFiDisconnectReason)等等;
  9. ESP8266WiFiGeneric(8266模块通用库),esp8266的sdk提供了一些功能,但在arduino wifi库中没有。包括处理程序来管理wi-fi事件,如连接,断开连接或获得ip,wi-fi模式的变化,管理模块睡眠模式的功能,以ip地址解析的hostName等;
  10. ESP8266WiFi库不仅仅局限于ESP8266WiFi.h和ESP8266WiFi.cpp这两个文件,只不过说它们是最核心的统一入口;
  11. WiFiUdp库,在ESP8266WiFi功能的基础上包装了UDP广播协议,适用于UDP通信,需要另外添加头文件;

    记住这11点,基本上整个ESP8266WiFi库你就了解一半了,剩下就是看各个具体使用(引入使用一步到位 #include<ESP8266WiFi.h>,当然你也可以一个个include,so easy)。

#include<ESP8266WiFi.h>

2.2 ESP8266WiFi.h 和 ESP8266WiFi.cpp 详解

    在这里,博主给读者讲解用得最多的两个文件,请看下图:

    可以看到ESP8266WiFi类,继承了ESP8266WiFiGenericESP8266WiFiSTAESP8266WiFiScanESP8266WiFiAP,同时引入了WiFiClientWiFiServerWiFiServerSecureWiFiClientSecure等等,所谓集合了诸子百家的功能于一身。

  • ESP8266WiFiGeneric:8266模块通用库,包括处理程序来管理wi-fi事件,如连接,断开连接或获得ip,wi-fi模式的变化,管理模块睡眠模式的功能,以ip地址解析的hostName等;
  • ESP8266WiFiSTA:Station模式下使用的代码功能;
  • ESP8266WiFiScan:wifi扫描功能(处于Station模式);
  • ESP8266WiFiAP:wifi网络接入点功能(AP热点);
  • WiFiClient:tcp 客户端(发送端);
  • WiFiServer:tcp 服务端(接收端);

    为了让大家更加清晰了解到各个具体内容,博主也花了点时间做了一个初略的百度脑图,以供大家参考:

    脑图相对来说比较大,烦请读者自行下载保存下来放大查看。本篇不详细介绍每个函数怎么用,等到后面用到的时候,博主再陆续给大家介绍一下用法。

3. 总结

    这节要记住的重点是,核心库ESP8266WiFi到底有什么功能可以提供给我们使用。理解它是后续开发的基本。

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