ESP32学习笔记

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准备工作：Python开发

• ESP32硬件型号：ESP-WROOM-32

• MicroPython固件：适合单片机开发的Python解释器

  C语言需要编译器，而Python需要解释器

• 开发环境IDE：Thonny

  适合轻量级开发，可以烧写MicroPython解释器固件到ESP32，并与硬件建立交互连接

• ESP32USB驱动

资源汇总

• 教学视频
• 硬件电路图
• 视频配套文档
• MircoPython官方文档

基本外设

GPIO

库文件machine.Pin

导入

from machine import Pin

示例

pin2=Pin(2,Pin.OUT) #pin2输出配置

pin2.on() #高电平
pin2.value(1)

pin2.off() #低电平
pin2.value(0)

PWM

库文件machine.PWM

导入

from machine import PWM

Freq频率范围：1Hz~40MHz (2.5ns ~ 1s)

duty占空比范围：0~1023

示例

pwm2=PWM(Pin(2)) #pin2PWM配置

#获取当前频率
freq=pwm2.freq()
#获取当前周期
duty=pwm2.duty()

#设置频率
pwm2.freq(2000)
#设置周期
duty=pwm2.duty(512)

呼吸灯

from machine import Pin,PWM
from time import sleep,sleep_ms

led=PWM(Pin(2))
led.freq(1000)

while True:
    for i in range(0,1024):
        led.duty(i)
        sleep_ms(1)
        
    for i in range(1023,-1,-1):  #start,stop,step
        led.duty(i)
        sleep_ms(1)

WIFI

计算机网络相关知识：https://doc.itprojects.cn/0001.zhishi/python.0006.networkprogram/index.html

WIFI网络环境的两种设备：AP (Access,接入点)和STA (Station,终端设备)

• AP：创建WIFI网络的中心，如路由器
• STA：连接到AP的终端设备，如手机

ESSID、SSID、BSSID:

• ESSID 扩展服务集标识

  通常用于指代一个大范围的、覆盖多个地方的无线网络

• SSID 服务集标识

  无线网络的名字，或许会重复

• BSSID 基本服务集标识

  无线网络的身份证，唯一

扫描wifi、连接到指定的wifi并获取网络配置信息

步骤：

1. 导入network模块

2. 创建WLAN(Wireless LAN)对象，使用STA_IF(Station Interface)，即终端设备接口

3. 激活WLAN接口

4. 进行WIFI接入点的扫描

5. 检查终端设备是否已经连接到一个无线接入点

6. 尝试连接指定的无线接入点

7. 获取WLAN接口的MAC地址

   

8. 获取WLAN接口的配置信息：IP地址、子网掩码、网关和DNS地址

   

示例

ESP32不支持5G路由器,可以使用手机热点充当路由器

import network

wlan=network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.scan()
wlan.isconnected()
wlan.connect('WuXiaoPro','diWuXiao666.')
wlan.config('mac')
wlan.ifconfig()

#函数封装
def do_connect():
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    if not wlan.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wlan.connect('WuXiaoPro', 'diWuXiao666.')
        i = 1
        while not wlan.isconnected():
            print("正在链接...{}".format(i))
            i += 1
            time.sleep(1)
    print('network config:', wlan.ifconfig())

socket（套接字）:一种编程接口，用于实现网路通信。QQ、微信的聊天都是基于socket

使用socket模块实现简单的UDP客户端程序

1. 导入socket模块

   *：通配符

   from socket import * //导入模块中所有的符号，不需要在每个方法前加上socket的前缀
   

2. 创建socket

   AF_INET——用于Internet进程间通信

   SOCK_DGRAM——数据报套接字，UDP协议

   #socket.socket(AddressFamily,Type)
   udp_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
   

3. 准备目的地（接收方）地址

   172.20.10.6：目的地ip地址

   520：目的地端口

   dset_addt=('172.20.10.6',520)
   

4. 准备要发送的数据

   send_data="hello" //数据写到程序中
   

   或者

   send_data=input("请输入要发送的数据：") //从键盘获取数据
   

5. 发送数据

   调用sendto方法

   udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'),dest_addr)
   

6. 关闭套接字

   udp_socket.close()
   

测试

from socket import *

udp_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
dest_addr=('172.20.10.6',520)
send_data=input()
udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'),dest_addr)
udp_socket.close()

简单的UDP通信

UDP是一种无连接的协议，它不会保证数据的可靠性和顺序，而且不涉及像TCP那样的握手过程。通过指定目标IP地址和端口号，通过UDP套接字进行数据的发送和接收,能够与计算机在同一局域网内进行通信。

from socket import *

udp_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
dest_addr=('172.20.10.6',520)
while True:
    send_data=input()
    udp_socket.sendto(send_data.encode('utf-8'),dest_addr)

    recv_data=udp_socket.recvfrom(1024) #接收数据的长度最大为1024
    print(recv_data[0].decode('gbk')) #对方发送的数据,GBK解码
    print(recv_data[1])   #对方的ip和端口
      
udp_socket.close()

本示例中，没有绑定本地的相关信息，即运行在esp32上的网络程序没有端口号，因此运行时系统会自动分配端口号。

若要绑定，则可以参考以下示例：

# coding=utf-8

from socket import *

# 1. 创建套接字
udp_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

# 2. 绑定本地的相关信息，如果一个网络程序不绑定，则系统会随机分配
local_addr = ('', 7788)  # ip地址和端口号，ip一般不用写，表示本机的任何一个ip
udp_socket.bind(local_addr)

# 3. 等待接收对方发送的数据
recv_data = udp_socket.recvfrom(1024) #  1024表示本次接收的最大字节数

# 4. 显示接收到的数据
print(recv_data[0].decode('gbk'))

# 5. 关闭套接字
udp_socket.close()

聊天室

from socket import *

def main():
    #创建UDP套接字
    udp_socket=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
    #绑定本地信息:指定端口8540
    udp_socket.bind(("",8540))
    
    try:
        while True:
            #阻塞式接收数据
            content,client_info=udp_socket.recvfrom(1024)
            print("%s(%d)>>>%s" % (client_info[0],client_info[1],content.decode("gbk")))
    except KeyboardInterrupt:
        pass
    finally:
        udp_socket.close()

if __name__ == '__main__':
    main()

UDP聊天软件

import socket

def send_msg(udp_socket):
    """获取键盘数据，并将其发送给对方"""
    # 1. 从键盘输入数据
    msg = input("\n请输入要发送的数据:")
    # 2. 输入对方的ip地址
    dest_ip = input("\n请输入对方的ip地址:")
    # 3. 输入对方的port
    dest_port = int(input("\n请输入对方的port:"))
    # 4. 发送数据
    udp_socket.sendto(msg.encode("utf-8"), (dest_ip, dest_port))


def recv_msg(udp_socket):
    """接收数据并显示"""
    # 1. 接收数据
    recv_msg = udp_socket.recvfrom(1024)
    # 2. 解码
    recv_ip = recv_msg[1]
    recv_msg = recv_msg[0].decode("utf-8")
    # 3. 显示接收到的数据
    #print(">>>%s:%s" % (str(recv_ip), recv_msg))
    print(">>>{ip}:{message}".format(ip=recv_ip,message=recv_msg))


def main():
    # 1. 创建套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # 2. 绑定本地信息
    udp_socket.bind(("", 8540))
    while True:
        # 3. 选择功能
        print("="*30)
        print("1:发送消息")
        print("2:接收消息")
        print("="*30)
        op_num = input("请输入要操作的功能序号:")

        # 4. 根据选择调用相应的函数
        if op_num == "1":
            send_msg(udp_socket)
        elif op_num == "2":
            recv_msg(udp_socket)
        else:
            print("输入有误，请重新输入...")

if __name__ == "__main__":
    main()

还有UDP广播、TCP等内容，待用时再去学习总结吧！😜

案例

LED远程控制

import socket
import time
import network
import machine

def do_connect():
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    if not wlan.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wlan.connect('WuXiaoPro', 'diWuXiao666.')
        i = 1
        while not wlan.isconnected():
            print("正在链接...{}".format(i))
            i += 1
            time.sleep(1)
    print('network config:', wlan.ifconfig())

def start_udp():
    # 2. 启动网络功能（UDP）

    # 2.1. 创建udp套接字
    udp_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # 2.2. 绑定本地信息
    udp_socket.bind(("", 8540))

    return udp_socket


def main():
    # 1. 链接wifi
    do_connect()
    # 2. 创建UDP
    udp_socket = start_udp()
    # 3. 创建灯对象
    led = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT)
    # 4. 接收网络数据
    while True:
        recv_data, sender_info = udp_socket.recvfrom(1024)
        print("{}发送{}".format(sender_info, recv_data))
        recv_data_str = recv_data.decode("utf-8")
        try:
            print(recv_data_str)
        except Exception as ret:
            print("error:", ret)
        
        # 5. 处理接收的数据
        if recv_data_str == "light on":
            print("这里是要灯亮的代码...")
            led.value(1)
        elif recv_data_str == "light off":
            print("这里是要灯灭的代码...")
            led.value(0)


if __name__ == "__main__":
    main()

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