2025 年最新树莓派 Pico 连接 ESP8266 模块实现 WiFi 通信、搭建 TCP 服务器实现数据交互详细教程
AT 指令基本结构概述
AT 指令最初由 Hayes 公司为其调制解调器（modem）开发，目的是提供一种标准化的方式来控制通信设备。最早的 Hayes Smartmodem 300 调制解调器（1981年）引入了这一指令集，因此 AT 指令也被称为 “Hayes 命令集”。“AT” 是 “Attention” 的缩写，用于唤醒设备并表示后续字符串是一个命令。
随着通信技术的发展，AT 指令被广泛应用于 GSM、GPRS、3G、4G 模块、蓝牙模块、Wi-Fi 模块等领域，成为许多设备的标准通信协议。现代 AT 指令集已由 3GPP（第三代合作伙伴计划）等组织标准化，尤其在移动通信领域。
基本结构
AT<命令>[参数][回车符]
ESP8266 概述
Wi-Fi 模块概述
主要功能：Wi-Fi模块主要用于设备之间的无线通信和连接。它可以使设备能够通过Wi-Fi网络进行数据传输、接入互联网以及与其他Wi-Fi设备进行通信。Wi-Fi模块通常配备有无线接收器和发送器，可以接收来自其他设备或无线路由器的无线信号，并发送数据到目标设备或路由器。
技术标准：Wi-Fi模块遵循IEEE 802.11无线通信标准。不同的Wi-Fi模块可能支持不同的Wi-Fi标准，如802.11a/b/g/n/ac/ax等。这些标准定义了无线信号的频率、传输速率、安全性和其他通信参数，以确保Wi-Fi设备之间的互操作性。
硬件组成：Wi-Fi模块通常由无线芯片、天线、射频前端、处理器和存储器等组成。无线芯片是Wi-Fi模块的核心部件，负责处理无线信号的接收和发送。天线用于接收和发送无线信号。射频前端负责信号的放大和调理。处理器和存储器用于执行无线通信协议、管理数据传输和存储相关配置信息。
软件支持：Wi-Fi模块通常配备有嵌入式软件，用于实现Wi-Fi通信协议栈，处理数据传输和管理网络连接。这些软件通常由供应商提供，并且可以根据需求进行配置和定制。
供电和接口：Wi-Fi模块通常通过供电引脚与外部电源连接，并通过UART、SPI、I2C等接口与主控制器或其他设备进行通信。这些接口使得Wi-Fi模块能够与各种不同类型的设备集成。
应用领域：Wi-Fi模块广泛应用于各种物联网（IoT）设备、智能家居、工业自动化、医疗设备、消费电子产品等领域。它们可以使这些设备实现无线连接、远程控制和互联网接入功能。
ESP8266 概述
ESP8266 是一款低成本、高性能的 Wi-Fi 模块，由 Espressif Systems 开发。它集成了 Wi-Fi 功能和TCP/IP协议栈，并可通过串口与主控制器进行通信。
ESP 通常指 Espressif Systems 的微控制器系列，包括 ESP8266 和 ESP32。由中国公司Espressif Systems（乐鑫信息科技）开发，成立于2008年，总部位于上海。生产低成本、高性能的 Wi-Fi 和蓝牙 SoC（系统级芯片），广泛用于物联网（IoT）设备。
ESP8266 基础 AT 指令
ESP8266 基础 AT 指令集，用于通过串口控制模块。涵盖了基本配置、Wi-Fi 连接、TCP/IP 通信等操作。配合 115200 波特率 串口工具使用（例如：Arduino IDE 串口监视器、PuTTY 等）。
基本功能
| 指令 | 功能 | 示例 | 响应 |
|---|---|---|---|
AT | 测试模块是否正常 | AT | OK |
AT+RST | 重启模块 | AT+RST | OK + 重启信息 |
AT+GMR | 查看固件版本 | AT+GMR | <版本号>
OK |
ATE0/ATE1 | 关闭/开启回显 | ATE0 | OK |
Wi-Fi 模式设置
| 指令 | 功能 | 示例 | 响应 |
|---|---|---|---|
AT+CWMODE= | 设置 Wi-Fi 模式 | AT+CWMODE=1 | OK |
AT+CWMODE? | 查询当前模式 | AT+CWMODE? | +CWMODE: |
1：Station 模式（客户端，连接路由器）
2：AP 模式（热点，其他设备可连接）
3：Station+AP 混合模式
连接 Wi-Fi（Station 模式）
| 指令 | 功能 | 示例 | 响应 |
|---|---|---|---|
AT+CWLAP | 扫描附近 AP | AT+CWLAP | 返回附近热点列表 |
AT+CWJAP="SSID","PWD" | 连接 Wi-Fi | AT+CWJAP="home","123456" | OK（成功时） |
AT+CWQAP | 断开当前 Wi-Fi | AT+CWQAP | OK |
AT+CIFSR | 查询本地 IP | AT+CIFSR | 返回 IP 地址 |
AP 模式配置（热点）
| 指令 | 功能 | 示例 | 响应 |
|---|---|---|---|
AT+CWSAP="SSID","PWD",ch,ecn | 设置 AP 参数 | AT+CWSAP="ESP","pass",5,3 | OK |
AT+CWLIF | 查看连接的设备 | AT+CWLIF | 返回客户端 IP |
ch：信道（1~13）
ecn：加密方式（0-OPEN, 2-WPA_PSK, 3-WPA2_PSK, 4-WPA_WPA2_PSK）
TCP/IP 通信
| 指令 | 功能 | 示例 | 响应 |
|---|---|---|---|
AT+CIPSTATUS | 查询连接状态 | AT+CIPSTATUS | 返回当前连接信息 |
AT+CIPSTART="TYPE","IP",port | 建立 TCP/UDP 连接 | AT+CIPSTART="TCP","192.168.1.100",80 | OK 或 ERROR |
AT+CIPSEND= | 发送数据 | AT+CIPSEND=4 > ABCD | SEND OK |
AT+CIPCLOSE | 关闭连接 | AT+CIPCLOSE | OK |
AT+CIPMUX= | 设置连接模式 | AT+CIPMUX=1 | OK |
0：单连接
1：多连接（需配合 `AT+CIPSERVER` 使用）
HTTP 请求示例
AT+CIPSTART="TCP","www.example.com",80
AT+CIPSEND=48
> GET / HTTP/1.1
Host: www.example.com
# 返回网页数据后关闭连接
AT+CIPCLOSE
RXD / TXD
TXD（Transmit Data）和 RXD（Receive Data）是串口通信（UART，Universal Asynchronous Receiver / Transmitter）中的两个关键引脚，分别用于数据的发送和接收。TXD 和 RXD 共同实现串口通信的双向数据交换，TXD负责输出，RXD负责输入，是串口通信的基础组件。
TXD（发送数据）
作用：用于设备发送数据到外部设备。
工作原理：当一个设备（例如微控制器或GSM模块）需要向另一设备发送数据时，数据通过TXD引脚以串行形式输出。
示例：微控制器通过TXD发送AT指令到调制解调器。
RXD（接收数据）
作用：用于设备接收来自外部设备的数据。
工作原理：当外部设备通过其TXD引脚发送数据时，目标设备的RXD引脚接收这些数据。
示例：调制解调器通过RXD返回AT指令的响应给微控制器。
一对一通信：TXD 和 RXD 通常以交叉方式连接，即设备 A 的 TXD 连接到设备 B 的 RXD，设备 B 的 TXD 连接到设备 A 的 RXD。
ESP8266 模块工作模式
STA 模式
在此模式下，模块可连接其他设备提供的无线网络，例如通过 WIFI 连接至路由器，从而可以访问互联网，进而实现手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制。
简单来说，此模式下，该模块相当于一个用户，需要链接外部的 WIFI（或自己的热点），通过链接的 WIFI 进行与其他设备的通信。
AP 模式
AP 模式为默认的模式，在此模式下，模块将作为热点供其他设备连接， 从而让手机或电脑直接与模块进行通讯，实现局域网的无线控制。
简单来说，此模式下，该模块相当于提供一个热点，创建一个小范围的局域网，凡是连接上的设备就能与其进行通信。
STA + AP 模式
该模式为 STA 模式与 AP 模式共存的一种模式，模块既能连接至其他 设备提供的无线网络，又能作为热点，供其他设备连接，以实现广域网与局域网的无缝切换， 方便操作使用。
WiFi ESP8266 搭建服务器
pico 端连接 WiFi 启动服务器
import machine
import time
# Initialize UART with larger buffer
uart = machine.UART(0, baudrate=115200, tx=0, rx=1, timeout=100, rxbuf=2048) # Adjust pins, increase buffer
# Send AT command
def send_cmd(cmd, wait=1000):
uart.write(cmd + "
")
time.sleep_ms(wait)
response = ""
timeout = time.ticks_ms() + wait
while time.ticks_ms() < timeout:
if uart.any():
data = uart.read()
if data: # Check if data is not None
try:
response += data.decode('utf-8')
except UnicodeError:
response += str(data) # Fallback for non-UTF-8 data
time.sleep_ms(10) # Avoid CPU overload
return response
# Initialize ESP8266
def init_esp8266():
print("Initializing ESP8266...")
response = send_cmd("AT", 500) # Test communication
if "OK" in response:
print("AT OK")
else:
print("AT failed:", response)
return False
send_cmd("AT+CWMODE=1", 500) # Set to Station mode
send_cmd("AT+CIPRECVTYPE=0", 500) # Set to normal data receive mode
return True
# Connect to WiFi
def connect_wifi(ssid, password):
print("Connecting to WiFi...")
response = send_cmd(f'AT+CWJAP="{ssid}","{password}"', 10000) # Connect to WiFi
if "OK" in response:
print("WiFi connected")
ip_response = send_cmd("AT+CIFSR", 1000) # Get IP address
print("IP info:", ip_response)
return True
else:
print("WiFi connection failed:", response)
return False
# Start TCP server
def start_tcp_server(port=12345):
print("Starting TCP server...")
send_cmd("AT+CIPMUX=1", 500) # Enable multiple connections
response = send_cmd(f'AT+CIPSERVER=1,{port}', 1000) # Start server on port
if "OK" in response:
print(f"TCP server started on port {port}")
return True
else:
print("Failed to start TCP server:", response)
return False
# Receive and respond to messages
def handle_tcp_communication():
print("Listening for messages...")
buffer = "" # Buffer to accumulate UART data
while True:
if uart.any():
data = uart.read(uart.any()) # Read exact number of available bytes
if data:
try:
buffer += data.decode('utf-8')
except UnicodeError:
buffer += str(data)
print("Non-UTF-8 data received:", data)
# Debug: Print raw buffer content
# print("Raw buffer:", repr(buffer))
# Clean up CONNECT/CLOSED messages
buffer = buffer.replace(",CONNECT
", "")
buffer = buffer.replace(",CLOSED
", "")
# Process complete +IPD messages
while "+IPD" in buffer:
ipd_start = buffer.find("+IPD")
colon_pos = buffer.find(":", ipd_start)
if colon_pos == -1:
break # Incomplete +IPD, wait for more data
# Extract conn_id and data_len
header = buffer[ipd_start:colon_pos]
parts = header.split(",")
if len(parts) < 3:
break # Invalid +IPD format
try:
conn_id = parts[1]
data_len = int(parts[2].split(":")[0])
except (IndexError, ValueError):
break # Malformed header
# Check if enough data is available
data_start = colon_pos + 1
if len(buffer[data_start:]) < data_len:
break # Incomplete data, wait for more
# Extract client data
client_data = buffer[data_start:data_start + data_len]
print(f"Received from conn {conn_id}: {client_data}")
# Send response
response = f"Echo: {client_data}"
send_cmd(f'AT+CIPSEND={conn_id},{len(response)}', 1000)
time.sleep_ms(100) # Ensure ESP8266 processes send command
send_cmd(response, 1000)
send_cmd(f'AT+CIPCLOSE={conn_id}', 500) # Close connection
print(f"Sent to conn {conn_id}: {response}")
# Remove processed data from buffer
buffer = buffer[data_start + data_len:]
time.sleep_ms(10) # Faster polling for UART data
# Main program
try:
if init_esp8266():
# Replace with your WiFi credentials
if connect_wifi("CMCC-308", "165123308"):
if start_tcp_server():
handle_tcp_communication()
except Exception as e:
print("Error:", e)
PC 测试请求
import socket
import time
# ESP8266 IP and port
ESP8266_IP = "192.168.1.12" # Update with actual IP from AT+CIFSR
PORT = 12345
def tcp_client():
# Create socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.settimeout(10.0) # Increase timeout to 10 seconds
try:
# Connect to ESP8266
client.connect((ESP8266_IP, PORT))
print(f"Connected to {ESP8266_IP}:{PORT}")
# Send test message
timestamp = int(time.time())
message = f"msg:{timestamp} hello world."
client.send(message.encode('utf-8'))
print("Sent:", message)
# Receive response
data = client.recv(1024)
print("Received:", data.decode('utf-8'))
except Exception as e:
print("Error:", e)
finally:
client.close()
print("Connection closed")
if __name__ == "__main__":
tcp_client()
运行结果
python .pc_client.py
Connected to 192.168.1.12:12345
Sent: msg:1746379223 hello world.
Received: Echo: msg:1746379223 hello world.
Connection closed
Initializing ESP8266...
AT OK
Connecting to WiFi...
WiFi connected
IP info: AT+CIFSR
+CIFSR:STAIP,"192.168.1.12"
+CIFSR:STAMAC,"40:91:51:4b:b6:55"
OK
Starting TCP server...
TCP server started on port 12345
Listening for messages...
Received from conn 0: msg:1746379223 hello world.
Sent to conn 0: Echo: msg:1746379223 hello world.
