ESP8266开发记录

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ESP8266开发记录

一、概述

ESP8266提供WIFI解决方案，即可做STA，也可做AP。有片上SOC，可用官方提供SDK接口编写，支持RTOS和非OS。也可以使用其它MCU通过串口发送AT指令操作。
芯片官方为乐鑫，亦有其它厂家在此基础上集成，如安信可。安信可有自己的SDK环境。
官方地址：https://www.espressif.com。
提供开发环境、SDK手册等下载。
固件不开源，但文档和示例较完备，可快速入门。

二、环境

编译器：名称为xtensa-lx106-elf-gcc。下载地址：（暂查不到）
虚拟机：使用VirtualBox ，下载地址：https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads
虚拟机镜像文件名为：ESP8266_lubuntu_20141021.ova，内置编译器。下载地址：参考https://bbs.espressif.com/viewtopic.php?t=86 实际地址：http://downloads.espressif.com/FB/ESP8266_GCC.zip。

烧写工具：https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/other-tools。名称：Flash 下载工具（ESP8266 & ESP32），压缩包名称：flash_download_tools_v3.6.7.zip。

SDK手册：https://www.espressif.com/zh-hans/products/software/esp-sdk/resource。有RTOS SDK和NONOS SDK两种版本。
SDK源码：http://www.espressif.com/en/support/download/sdks-demos

其它还有NodeMCU、ARDUINO等。

三、编译

1、直接使用官方提供的虚拟机镜像+VirtualBox，设置物理机和虚拟机共享目录，在此目录下，windows编码、linux编译。

2、在自己的虚拟机安装编译器（解压、设置PATH），其它同上。

3、sdk带有编译脚本，需要选择flash大小等参数，可做成默认值，不用每次都输入。

四、烧写

0、板子准备，连接TTL电平的串口转接小板，IO0与GND短接（即接地，此时为下载模式），上电。
1、使用flash_download_tools_v3.6.7烧写，双击flash_download_tools_v3.6.7.exe。点击“ESP8266 DownloadTool”（其它型号根据情况选择）。下载界面：
图1

界面说明：

  • 1 选择二进制文件，输入对应的地址。
  • 2 选择SPI速率，默认即可。
  • 3 选择SPI模式，看SPI型号而定，例子为DOUT。
  • 4 选择flash大小，注意，这些值单位为bit，8Mbit即为1MB，看SPI型号而定。
  • 5 确保串口连接正常。点击START。
  • 6 软件检测flash信息。
  • 7 显示下载信息。

2、选择的下载参数，与代码必须保持一致。flash不正确，烧写不成功。

3、blank.bin文件可烧写，亦可不烧写，其作用为清空指定flash地址内容。

4、板子有32Mbit，也可以烧写8Mbit程序，只是无法使用剩余的flash。

五、开发

开发点滴

1、不同flash，其地址分配不同，使用的宏不同，烧写地址不同，需要区分。
2、SDK有完整的手册，手册列出提供的接口。如TCP服务器/客户端、STA/AP、设置/获取IP、设置/获取MAC、恢复出厂，GPIO，等等。SDK开发有独特的目录和结构，参考Demo即可。
3、创建的TCP服务器，可以同时处理多个连接（最大能连多少个，未测试）。不管是AP可STA，都可以创建TCP服务器。设置回调。
4、手册中说一个AP最多连接4个STA，但可设置为8个（限于设备，实测连接了7个）。
5、AP模式，可设置地址池范围。做STA可选择静态IP连接到AP。
6、AP模式，默认SSID为ESP_<MAC地址>，无密码。如要加密，加密长度必须大于8，否则初始化AP不成功（但能开启AP，此时变为默认的SSID）。
7、esp8266有时会因为一些代码问题（如越界、非法地址）导致重启。编码时要小心。
8、有时打印信息太多，会导致跑不起来，尝试减少或去掉，重新编译。
9、修改头文件后，一定要全部重新编译，最好每次编译前都清除后，再编译。
10、官方提供好链接文件，一般情况下，不需要修改。

分区说明

Non-FOTA 和 FOTA 分区不同，手册有说明。不同容量 flash，分区不同。手册也有说明。此处根据自己的理解重新整理。
前2个分区为系统程序，地址固定。高地址有3个分区，由高到低依次是系统参数区，默认校准参数区，自动校准参数区，大小固定，地址通过 flash 部容量倒推可得。这几个分区的地址和大小，官方 SDK 已经有一些宏来确认（因为常用的 flash 容量就那么几种），在编译时选择对应的即可。

Non-FOTA

以 flash 容量为4MB（32Mbit）。SPI_FLASH_SIZE_MAP 宏为 4，相关定义如下：

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#define SYSTEM_PARTITION_OTA_SIZE                   0x6A000
#define SYSTEM_PARTITION_OTA_2_ADDR                 0x81000
#define SYSTEM_PARTITION_RF_CAL_ADDR                0x3fb000
#define SYSTEM_PARTITION_PHY_DATA_ADDR              0x3fc000
#define SYSTEM_PARTITION_SYSTEM_PARAMETER_ADDR      0x3fd000
#define SYSTEM_PARTITION_CUSTOMER_PRIV_PARAM_ADDR   0x7c000

分区表如下：

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static const partition_item_t at_partition_table[] = {
  {EAGLE_FLASH_BIN_ADDR,0x00000,0x10000},
true{EAGLE_IROM0TEXT_BIN_ADDR,0x10000,0x60000},
true{SYSTEM_PARTITION_RF_CAL,SYSTEM_PARTITION_RF_CAL_ADDR,0x1000},
true{SYSTEM_PARTITION_PHY_DATA,SYSTEM_PARTITION_PHY_DATA_ADDR,0x1000},
true{SYSTEM_PARTITION_SYSTEM_PARAMETER,SYSTEM_PARTITION_SYSTEM_PARAMETER_ADDR,0x3000},
  {SYSTEM_PARTITION_CUSTOMER_PRIV_PARAM,SYSTEM_PARTITION_CUSTOMER_PRIV_PARAM_ADDR,0x1000},
};

根据手册和代码头文件说明，按地址由低到高说明如下：
1、第一分区为系统程序 eagle.flash.bin，地址为 0x00000，大小为 0x10000。这是固定的，不能修改。
2、第二分区为系统程序 eagle.irom0text.bin，地址为 0x10000，大小为 0x60000。这是固定的，不能修改。
3、第三分区为用户参数，容量较大，地址由宏 SYSTEM_PARTITION_CUSTOMER_PRIV_PARAM_ADDR 来定义，此处为 0x7c000，但定义的大小为 0x1000。理论上用户参数 4KB 足够。这部分地址，使用 system_restore 恢复出厂时不会清理——除非手动擦写掉。因此，可以存放一些重要的出厂文件，如授权文件，key，等等。
4、第四分区为系统自动校准后的RF参数。用户无须理会。大小为4KB，地址为 0x3fb000。
5、第五分区为默认的校准参数，官方提供bin文件供下载。用户无须理会。大小为4KB，地址为 0x3fc000。
6、第六分区为系统参数，调用官方如 AP、STA相关接口时，保存在此分区。大小为12KB，地址范围为 0x3fd000 ~ 0x400000。

注：1个扇区为4KB，即 4096，十六进制为 0x1000。

FOTA

FOTA方式下，有2个分区，user1.bin为分区1，user2.bin为分区2。这种方式在升级、启动判断十分重要。
同上例，SPI_FLASH_SIZE_MAP 也为4，其宏定义与前例相同。但分区表不同，如下：

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static const partition_item_t at_partition_table[] = {
    { SYSTEM_PARTITION_BOOTLOADER, 				0x0, 										0x1000},
    { SYSTEM_PARTITION_OTA_1,   				0x1000, 									SYSTEM_PARTITION_OTA_SIZE},
    { SYSTEM_PARTITION_OTA_2,   				SYSTEM_PARTITION_OTA_2_ADDR, 				SYSTEM_PARTITION_OTA_SIZE},
    { SYSTEM_PARTITION_RF_CAL,  				SYSTEM_PARTITION_RF_CAL_ADDR, 				0x1000},
    { SYSTEM_PARTITION_PHY_DATA, 				SYSTEM_PARTITION_PHY_DATA_ADDR, 			0x1000},
    { SYSTEM_PARTITION_SYSTEM_PARAMETER, 		SYSTEM_PARTITION_SYSTEM_PARAMETER_ADDR, 	0x3000},
    { SYSTEM_PARTITION_CUSTOMER_PRIV_PARAM,     SYSTEM_PARTITION_CUSTOMER_PRIV_PARAM_ADDR,  0x1000},
}

在编译时，APP为外部传入，可以在Makefile中添加DEFINES += -DAPP=$(APP)，在便在程序中获取APP宏。这样根据APP的值可知是哪个区。定义partition_item_t也可根据此值。这样，一套代码可以适用2种方式。

MAC 地址

AP模式下，MAC 地址是虚拟的（为何？原因不知），STA 模式下，MAC地址是真实的。注：出口到某些国家/地区需要真实、合法的 MAC 地址。可到 http://standards-oui.ieee.org/oui/oui.txt 查询。

服务器回调函数

服务端可用espconn_regist_time设置超时时间，当超过时间无任何交互时，则自动断开连接。
espconn_regist_recvcb设置接收回调函数，接收数据、处理命令在回调函数中进行。
espconn_regist_sentcb设置发送完数据的回调函数，espconn_regist_recvcb的回调函数中一般不做耗时处理，因为该回调函数未完成时，不会发送回应包。因此，这些处理可以在本回调函数中处理。如重启，可在espconn_regist_recvcb回调函数中返回，然后在espconn_regist_sentcb回调函数中真正重启。

串口

esp8266有1个全功能串口（UART0），还有一个只有发送功能的串口（UART1）。相应驱动在uart.c文件中。
串口0即可做日志，也可做数据收发。同一时间不建议2种功能一起做。
串口0发送函数为uart0_tx_buffer(buff, len)。串口0接收只能在中断做。具体在uart_recvTask函数，其由函数uart0_rx_intr_handler触发，在初始化函数uart_config中设置。
理论上，中断处理应尽快完成，但根据实际情况（如某时刻，只做串口数据测试这单一功能），可以不尽快。因此在uart_recvTask函数可以调用用户级别的处理函数，来处理串口数据。理论上uart.c文件是属于驱动层，但也可以在用户user_main中定义函数，在uart.c中调用。
串口波特率可以自定义，如uart_init(115200, 115200);，但上电时运行的SDK代码输出日志为乱码（此信息使用76800）。可用UART_SetPrintPort(0);设置日志输出的串口。
注意，使用中断后，如果在主函数中使用while(1)等待数据接收，这种情况下无法进入串口接收中断。可开一定时任务循环进行额外的处理（如点灯）。不能按轮询的思路来编写代码。

升级

其它

1、如果有能力设计硬件（硬件原理公开），可直接在片上SOC编程（即SDK编程），能减少硬件成本。另一途径为AT固件+MCU开发，即ESP8266无须开发，使用额外的MCU通过AT指令操作。网络大部分资料都是这种方式。
2、GPIO16一般做唤醒，但也可以做通用GPIO，只是使用的函数不同于其它GPIO。
3、要查看串口输出信息，需设置波特率为76800。另使用XCOM V2.0.exe能正常显示、操作AT指令，但sscom32.exe不正常，暂未知原因。