（六）RT-Thread网络通信--AT组件与ESP8266

RT-Thread网络通信 --- AT组件与ESP8266联网实战

前言

嵌入式设备要实现联网通信，AT命令是最常用的方式之一。RT-Thread提供了完善的AT组件，配合ESP8266 AT设备库，可以快速实现WiFi连接和网络通信。本文将介绍AT命令基础、AT组件架构、ESP8266设备库的使用，以及传感器框架的基本用法。

一、AT 命令基础

1.1 什么是AT命令？

AT命令是一种标准化的指令集，最早用于控制调制解调器，后来广泛应用于GSM、WiFi、蓝牙等通信模块的控制。AT命令通过串口传输，格式简单：

复制代码

发送: AT+CWJAP="SSID","PASSWORD"\r\n
响应: OK

1.2 RT-Thread AT 组件

AT组件包含两个核心部分：

组件	角色	功能
AT Server	接收端	接收并解析来自客户端的命令，返回响应
AT Client	发送端	向外部模块发送命令，接收和解析响应

在典型的物联网场景中，MCU作为AT Client，通过串口向ESP8266等WiFi模块（AT Server）发送AT命令。

二、AT Server

2.1 配置

在 rtconfig.h 中启用：

c 复制代码

#define RT_USING_AT
#define AT_USING_SERVER
#define AT_SERVER_DEVICE "uart3"

2.2 初始化

c 复制代码

int at_server_init(void);

系统会创建 at_server 线程处理命令接收和解析。

2.3 自定义AT命令

c 复制代码

static at_result_t at_test_exec(void)
{
    at_server_printfln("AT test command executed!");
    return 0;
}

AT_CMD_EXPORT("AT+TEST", =<value1>[,<value2>], NULL, NULL, NULL, at_test_exec);

参数说明：

第1参数：命令名称
第2参数：参数格式（<>必选，[]可选）
第3-6参数：测试/查询/设置/执行对应的处理函数

三、AT Client

3.1 配置与初始化

c 复制代码

#define RT_USING_AT
#define AT_USING_CLIENT
#define AT_CLIENT_NUM_MAX 1

c 复制代码

int at_client_init(const char *dev_name, rt_size_t recv_bufsz);

3.2 响应结构体

c 复制代码

struct at_response
{
    char *buf;           // 接收数据缓冲区
    rt_size_t buf_size;  // 缓冲区大小
    rt_size_t line_num;  // 接收行数限制
    rt_int32_t timeout;  // 响应超时时间
};

3.3 核心API

API	说明
`at_create_resp(buf_size, line_num, timeout)`	创建响应对象
`at_delete_resp(resp)`	删除响应对象
`at_exec_cmd(resp, cmd_expr, ...)`	发送命令并接收响应
`at_resp_get_line(resp, line)`	获取指定行数据
`at_resp_parse_line_args(resp, line, expr, ...)`	解析指定行数据

3.4 URC（非请求信息）处理

URC是指外部模块主动推送的数据（如WiFi连接状态变化、收到网络数据等），通过注册回调表来处理：

c 复制代码

static struct at_urc urc_table[] = {
    {"WIFI CONNECTED", "\r\n", urc_conn_func},
    {"+RECV",          ":",    urc_recv_func},
};

at_set_urc_table(urc_table, sizeof(urc_table) / sizeof(urc_table[0]));

3.5 多客户端支持

AT组件支持同时连接多个外部模块：

c 复制代码

/* 初始化两个客户端 */
at_client_init("uart2", 512);
at_client_init("uart3", 512);

/* 获取指定客户端 */
at_client_t client = at_client_get("uart3");
at_obj_exec_cmd(client, resp, "AT+CIFSR");

3.6 实战：通过AT命令扫描WiFi并连接

c 复制代码

#include <at.h>

#define AT_CLIENT_UART_NAME "uart2"
#define AT_RESP_BUFF_SIZE   2048
#define WIFI_SSID           "rtthread"
#define WIFI_PASSWORD       "12345678"

int scan_wifi_esp8266(void)
{
    at_client_t client = RT_NULL;
    at_response_t resp = RT_NULL;

    /* 初始化AT Client */
    at_client_init(AT_CLIENT_UART_NAME, AT_RESP_BUFF_SIZE);
    client = at_client_get(AT_CLIENT_UART_NAME);

    /* 创建响应对象（10秒超时） */
    resp = at_create_resp(AT_RESP_BUFF_SIZE, 0, rt_tick_from_millisecond(10000));

    /* 扫描周围WiFi */
    if (at_obj_exec_cmd(client, resp, "AT+CWLAP") == RT_EOK)
    {
        for (int i = 1; i <= 15; i++)
        {
            const char *line = at_resp_get_line(resp, i);
            if (line) rt_kprintf("WiFi: %s\n", line);
            else break;
        }
    }

    /* 连接到指定WiFi */
    if (at_obj_exec_cmd(client, resp, "AT+CWJAP=\"%s\",\"%s\"",
                        WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD) == RT_EOK)
    {
        rt_kprintf("WiFi connected!\n");
    }

    at_delete_resp(resp);
    return 0;
}

四、ESP8266 AT 设备库

4.1 为什么用ESP8266库而不直接写AT命令？

对比项	直接AT命令	ESP8266库
开发效率	需手动拼接命令和解析响应	高层API，一行调用
错误处理	需手动处理超时/重试	内置自动重试
URC处理	需手动注册回调	已内置WiFi/Socket事件处理
Socket接口	无	对接标准BSD Socket
版本兼容	需自行适配	内置版本检测

4.2 主要模块

模块	文件	功能
设备初始化	`at_device_esp8266.c`	WiFi连接、设备复位、版本管理
网络配置	`at_device_esp8266.c`	IP/DNS/DHCP配置
Socket管理	`at_socket_esp8266.c`	TCP/UDP连接、数据收发

4.3 配置与初始化

1. 启用配置（rtconfig.h）：

c 复制代码

#define AT_DEVICE_USING_ESP8266
#define AT_USING_SOCKET

2. 注册设备并连接WiFi：

c 复制代码

esp8266_device_class_register();
esp8266_wifi_info_set(device, &info);

4.4 核心API

设备初始化与控制

API	说明
`esp8266_init(device)`	初始化设备（配置WiFi模式、连接等）
`esp8266_reset(device)`	复位设备（发送AT+RST）
`esp8266_wifi_info_set(device, info)`	设置WiFi信息并连接
`esp8266_get_at_version()`	获取AT固件版本

网络配置

API	说明
`esp8266_netdev_set_addr_info(...)`	设置IP/网关/子网掩码
`esp8266_netdev_set_dns_server(...)`	设置DNS服务器
`esp8266_netdev_set_dhcp(...)`	开启/关闭DHCP
`esp8266_netdev_ping(...)`	Ping测试

Socket操作

API	说明
`esp8266_socket_connect(socket, ip, port, type, is_client)`	建立TCP/UDP连接
`esp8266_socket_send(socket, buff, size, type)`	发送数据
`esp8266_socket_close(socket)`	关闭连接
`esp8266_domain_resolve(name, ip)`	域名解析
`esp8266_socket_set_event_cb(event, cb)`	注册Socket事件回调

4.5 事件与回调

ESP8266库内置了URC事件处理：

事件	触发条件
`WIFI CONNECTED`	WiFi连接成功
`WIFI DISCONNECT`	WiFi断开
`SEND OK`	数据发送完成
`+IPD`	收到网络数据
`CLOSED`	Socket连接关闭

五、传感器框架

传感器框架为物联网数据采集提供了统一接口，是将传感器数据上传到云平台的基础。

5.1 设计目标

通过标准化接口访问不同厂商的传感器，提高代码复用性。传感器作为I/O设备，遵循 rt_device_* 接口规范。

5.2 工作模式

模式	打开标志	适用场景
轮询模式	`RT_DEVICE_FLAG_RDONLY`	低频数据采集
中断模式	`RT_DEVICE_FLAG_INT_RX`	数据变化频繁
FIFO模式	`RT_DEVICE_FLAG_FIFO_RX`	低功耗批量采集

5.3 电源管理

c 复制代码

rt_device_control(dev, RT_SENSOR_CTRL_SET_POWER, (void *)RT_SEN_POWER_HIGH);

支持掉电、普通、低功耗、高性能四种模式。

5.4 传感器数据结构

c 复制代码

struct rt_sensor_data
{
    union {
        struct { rt_int32_t x, y, z; } acce;  /* 加速度 */
        struct { rt_int32_t x, y, z; } gyro;  /* 陀螺仪 */
        struct { rt_int32_t x, y, z; } mag;   /* 磁力计 */
        rt_int32_t temp;                      /* 温度 */
        rt_int32_t humi;                      /* 湿度 */
        rt_int32_t baro;                      /* 气压 */
    } data;
    rt_uint32_t timestamp;                    /* 时间戳 */
};

5.5 控制命令

命令	功能
`RT_SENSOR_CTRL_GET_ID`	获取设备ID
`RT_SENSOR_CTRL_GET_INFO`	获取设备信息
`RT_SENSOR_CTRL_SET_RANGE`	设置测量范围
`RT_SENSOR_CTRL_SET_ODR`	设置数据输出速率
`RT_SENSOR_CTRL_SET_POWER`	设置电源模式

5.6 DHT11 温湿度传感器示例

c 复制代码

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include "sensor.h"
#include "sensor_dallas_dht11.h"

#define DHT11_DATA_PIN GET_PIN(A, 7)

static void read_temp_entry(void *parameter)
{
    rt_device_t dev = rt_device_find("temp_micu");
    if (dev == RT_NULL) return;

    rt_device_open(dev, RT_DEVICE_FLAG_RDWR);

    rt_uint8_t freq = 1;
    rt_device_control(dev, RT_SENSOR_CTRL_SET_ODR, (void *)&freq);

    while (1)
    {
        struct rt_sensor_data data;
        if (rt_device_read(dev, 0, &data, 1) == 1)
        {
            uint8_t temp = data.data.temp & 0xFFFF;
            uint8_t humi = (data.data.temp >> 16) & 0xFF;
            rt_kprintf("温度: %d°C, 湿度: %d%%\n", temp, humi);
        }
        rt_thread_delay(1000);
    }
}

static int dht11_sample(void)
{
    rt_thread_t thread = rt_thread_create("dht_tem", read_temp_entry,
                                          RT_NULL, 1024,
                                          RT_THREAD_PRIORITY_MAX / 2, 20);
    if (thread) rt_thread_startup(thread);
    return RT_EOK;
}
INIT_APP_EXPORT(dht11_sample);

总结

要点	内容
AT命令	标准化串口指令集，控制通信模块
AT组件	Server（接收端）+ Client（发送端）
URC处理	自动处理模块主动推送的事件
ESP8266库	封装AT命令，提供WiFi连接和Socket通信
传感器框架	统一接口访问不同传感器