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tags: [source-summary]
type: source
source: "尚硅谷嵌入式技术之STM32单片机（高级篇）V2.0.1 — WiFi章节 + 配套代码10~11"
author: "尚硅谷研究院"
date: 2026-07-16
created: 2026-07-15
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# WiFi通信与ESP32-C3

> **用生活理解**：ESP32-C3 就像一个随身 WiFi 翻译官——你的单片机不会说 WiFi，但 ESP32-C3 会。你用串口告诉它："连这个路由器"、"发这串数据到这个 IP"，它帮你搞定所有 WiFi 通信。AT 指令就是你和翻译官之间的暗号手册。

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## ESP32-C3 简介

ESP32-C3 是乐鑫科技（Espressif）推出的**RISC-V 32 位**WiFi + BLE 5.0 芯片。

### 核心规格

| 特性 | 值 |
|------|-----|
| **内核** | RISC-V 32 位单核，最高 160MHz |
| **WiFi** | 802.11 b/g/n, 2.4GHz（仅 2.4GHz，不支持 5GHz） |
| **BLE** | Bluetooth 5.0 (LE) |
| **RAM** | 400KB SRAM |
| **Flash** | 4MB |
| **接口** | UART、SPI、I2C、I2S、PWM、ADC |
| **工作模式** | Station（连接路由器）/ SoftAP（自建热点）/ Station+AP |

> **参考**：乐鑫 ESP32-C3 数据手册、ESP32-C3 AT 指令集用户手册
> **注意**：ESP32-C3 与 ESP8266 不兼容（不同内核、不同指令集）

### AT 指令工作模式

ESP32-C3 默认出厂固件为**AT 指令模式**——芯片从 Flash 启动后，通过串口接收 AT 指令并返回响应。

**通信方式**：
```
STM32(USART2) ── TX ──→ RX(ESP32-C3)
              ── RX ←── TX(ESP32-C3)
              ── GND ── GND
```

**响应格式**：每条指令执行后返回 `\r\nOK\r\n` 或 `\r\nERROR\r\n`

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## AT 指令集详解

### 基础测试指令

| AT 指令 | 预期响应 | 说明 |
|---------|---------|------|
| `AT\r\n` | `OK` | 测试连接是否正常 |
| `AT+RST\r\n` | `ready` | 软复位模块 |
| `AT+GMR\r\n` | 版本信息 | 查看 AT 固件版本 |
| `ATE0\r\n` | `OK` | 关闭回显（默认开启，ATE1=开） |
| `AT+UART_CUR=115200,8,1,0,0\r\n` | `OK` | 设置当前串口参数（波特率/数据位/停止位/校验/流控） |

### WiFi 操作指令

| AT 指令 | 说明 | 响应 |
|---------|------|------|
| `AT+CWMODE=1\r\n` | Station 模式（连路由器） | `OK` |
| `AT+CWMODE=2\r\n` | SoftAP 模式（自建热点） | `OK` |
| `AT+CWMODE=3\r\n` | Station + AP 模式 | `OK` |
| `AT+CWJAP="SSID","password"\r\n` | 连接指定 WiFi | `WIFI CONNECTED`/`WIFI DISCONNECT` |
| `AT+CWQAP\r\n` | 断开当前 WiFi | `OK` |
| `AT+CWLAP\r\n` | 扫描附近 WiFi 列表 | `+CWLAP:enc,auth,ssid,rssi,mac` |
| `AT+CIFSR\r\n` | 查询本地 IP 地址 | `+CIFSR:STAIP,"192.168.x.x"` |

### TCP/UDP 通信指令

| AT 指令 | 说明 | 响应 |
|---------|------|------|
| `AT+CIPSTART="TCP","ip",port\r\n` | 建立 TCP 连接 | `CONNECT` |
| `AT+CIPSTART="UDP","ip",port\r\n` | 建立 UDP 连接 | `CONNECT` |
| `AT+CIPMODE=1\r\n` | 开启**透传模式** | `OK` |
| `AT+CIPSEND\r\n` | 透传模式下开始发送（出现 `>` 提示符） | `>` |
| `AT+CIPSEND=len\r\n` | 发送指定长度的数据（非透传） | `>` 后发数据 |
| `AT+CIPSTATUS\r\n` | 查询连接状态 | `STATUS:3`(已连接)/`STATUS:4`(已断开) |
| `AT+CIPCLOSE\r\n` | 关闭当前连接 | `CLOSED` |
| `AT+CIPMUX=0\r\n` | 单连接模式 | `OK` |
| `AT+CIPMUX=1\r\n` | 多连接模式（最多 5 个） | `OK` |
| `AT+CIPSERVER=1,port\r\n` | 创建 TCP Server | `OK` |
| `AT+CIPDINFO=1\r\n` | IPD 显示格式含对端信息 | `OK` |

### 透传模式详解

透传模式（Transparent Transmission）下，进入 `AT+CIPSEND` 后出现的 `>` 提示符，此后所有串口输入数据**自动转发**到 TCP 连接，收到的 TCP 数据也自动从串口输出。

**退出透传模式**：**在 20ms 内没有数据的时间间隔后**，发送 `+++`（不需要换行回车），可退出透传返回 AT 指令模式。

```
非透传模式（CIPMODE=0）：
  AT+CIPSEND=5\r\n       → 发送指令
  >                       → 提示符
  Hello                   → 发送 5 字节
  SEND OK                 → 完成

透传模式（CIPMODE=1）：
  AT+CIPMODE=1\r\n
  OK
  AT+CIPSEND\r\n
  >                        → 进入透传
  Hello World...           → 所有串口数据直接变为 TCP 数据发送
  +++（间隔20ms）            → 退出透传
```

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## 实验：ESP32-C3 TCP 通信

**项目路径**：`stm32/10_wifi_test_hal`、`stm32/11_wifi_tcp_server_hal`

### 实验 1：基础 AT 通信测试

**文件：`stm32/10_wifi_test_hal/Core/Src/main.c`**

两个实验共享同一个 ESP32 底层驱动（`esp32.c`），通过 USART2 与 ESP32-C3 通信。实验 1 仅发送基础 AT 测试指令：

```c
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

#include "esp32.h"

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  // MX_USART2_UART_Init();

  printf("尚硅谷Wi-Fi通信实验：AT指令...\n");

  ESP32_Init();
  printf("ESP32 初始化完成！\n");

  uint8_t *cmd = "AT\r\n";
  ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));

  cmd = "AT+GMR\r\n";
  ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));

  while (1) { }
}
```

**文件：`stm32/10_wifi_test_hal/Interface/ESP32/esp32.c`**（底层驱动，所有真实 AT 指令在此）：

```c
#include "esp32.h"

uint8_t respBuff[1024];
uint16_t respLen;

void ESP32_Init(void)
{
    MX_USART2_UART_Init();

    // AT+RST=0 复位 ESP32（此处的 =0 为特定固件版本的复位参数）
    uint8_t *cmd = "AT+RST=0\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));

    HAL_Delay(2000);
}

void ESP32_SendCmd(uint8_t *cmd, uint16_t cmdLen)
{
    memset(respBuff, 0, 1024);

    HAL_UART_Transmit(&huart2, cmd, cmdLen, 1000);

    do
    {
        ESP32_ReadResp(respBuff, &respLen);
    } while (strstr((char *)respBuff, "OK") == NULL);

    printf("%.*s\n", respLen, respBuff);
}

void ESP32_ReadResp(uint8_t buff[], uint16_t *len)
{
    HAL_UARTEx_ReceiveToIdle(&huart2, buff, 1024, len, 1000);
}
```

**文件：`stm32/10_wifi_test_hal/Interface/ESP32/esp32.h`**

```c
#ifndef __ESP32_H
#define __ESP32_H

#include "usart.h"
#include <string.h>

void ESP32_Init(void);
void ESP32_SendCmd(uint8_t *cmd, uint16_t cmdLen);
void ESP32_ReadResp(uint8_t buff[], uint16_t *len);

#endif
```

### 实验 2：WiFi TCP 服务器

**文件：`stm32/11_wifi_tcp_server_hal/Core/Src/main.c`**

```c
#include "main.h"
#include "usart.h"
#include "gpio.h"

#include "wifi.h"

uint8_t rxBuff[1024];
uint16_t rxLen;
uint8_t id;
uint8_t ip[16];
uint16_t port;

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  MX_USART1_UART_Init();

  printf("尚硅谷Wi-Fi通信实验：TCP服务器...\n");

  WIFI_Init(AP);
  WIFI_TCP_ServerStart();

  while (1)
  {
    WIFI_TCP_ReadData(rxBuff, &rxLen, &id, ip, &port);

    if (rxLen > 0)
    {
      printf("收到数据：连接ID = %d, 对端IP:端口号 = %s:%d, 数据长度 = %d, 内容 = %.*s\n",
        id, ip, port, rxLen, rxLen, rxBuff);

      WIFI_TCP_SendData(id, rxBuff, rxLen);
      rxLen = 0;
    }
  }
}
```

**文件：`stm32/11_wifi_tcp_server_hal/App/WIFI/wifi.h`**

```c
#ifndef __WIFI_H
#define __WIFI_H

#include "esp32.h"

typedef enum
{
    STA = 1,
    AP = 2
} WIFI_MODE;

void WIFI_Init(WIFI_MODE mode);
void WIFI_TCP_ServerStart(void);
void WIFI_TCP_SendData(uint8_t id, uint8_t *data, uint16_t len);
void WIFI_TCP_ReadData(uint8_t rxBuff[], uint16_t *rxLen, uint8_t *id, uint8_t *ip, uint16_t *port);

#endif
```

**文件：`stm32/11_wifi_tcp_server_hal/App/WIFI/wifi.c`**（包含所有真实 WiFi AT 指令和 TCP 通信）：

```c
#include "wifi.h"

static void WIFI_STA_Mode(void);
static void WIFI_AP_Mode(void);

void WIFI_Init(WIFI_MODE mode)
{
    ESP32_Init();

    if (mode == STA)
        WIFI_STA_Mode();
    else if (mode == AP)
        WIFI_AP_Mode();

    printf("Wi-Fi 初始化完成！\n");
}

static void WIFI_STA_Mode(void)
{
    printf("设置为STA模式...\n");
    uint8_t *cmd = "AT+CWMODE=1\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));

    printf("连接AP...\n");
    cmd = "AT+CWJAP=\"wsr\",\"1234abcd\"\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));

    printf("查询IP地址为：\n");
    cmd = "AT+CIPSTA?\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));
}

static void WIFI_AP_Mode(void)
{
    printf("设置为AP模式...\n");
    uint8_t *cmd = "AT+CWMODE=2\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));

    printf("设置AP...\n");
    cmd = "AT+CWSAP=\"atguigu-esp32\",\"12345678\",5,3\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));

    printf("设置本地IP地址...\n");
    cmd = "AT+CIPAP=\"192.168.8.1\"\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));
}

void WIFI_TCP_ServerStart(void)
{
    printf("使能多连接...\n");
    uint8_t *cmd = "AT+CIPMUX=1\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));

    printf("启动TCP服务器...\n");
    cmd = "AT+CIPSERVER=1,8080\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));

    printf("设置IPD数据格式...\n");
    cmd = "AT+CIPDINFO=1\r\n";
    ESP32_SendCmd(cmd, strlen((char *)cmd));
}

void WIFI_TCP_SendData(uint8_t id, uint8_t *data, uint16_t len)
{
    printf("准备发送数据...\n");

    uint8_t sendCmd[50] = {0};
    sprintf((char *)sendCmd, "AT+CIPSEND=%d,%d\r\n", id, len);
    ESP32_SendCmd(sendCmd, strlen((char *)sendCmd));

    HAL_UART_Transmit(&huart2, data, len, 1000);
}

uint8_t tempBuff[1024];
uint16_t tempLen;

void WIFI_TCP_ReadData(uint8_t rxBuff[], uint16_t *rxLen, uint8_t *id, uint8_t *ip, uint16_t *port)
{
    HAL_UARTEx_ReceiveToIdle(&huart2, tempBuff, 1024, &tempLen, 1000);

    if ( strstr((char *)tempBuff, "+IPD") != NULL )
    {
        sscanf((char *)tempBuff, "%*[\r\n]+IPD,%hhu,%hu,\"%[^\"]\",%hu",
             id, rxLen, ip, port);

        char * pData = strstr((char *)tempBuff, ":") + 1;
        memcpy(rxBuff, pData, *rxLen);
    }
}
```

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## 核心速查表

| 操作 | AT 指令 | 等待响应 | 超时 |
|------|---------|---------|------|
| 测试连接 | `AT` | `OK` | 2s |
| 复位模块 | `AT+RST=0` | `ready` | 2s |
| 设置 Station | `AT+CWMODE=1` | `OK` | 1s |
| 设置 AP | `AT+CWMODE=2` | `OK` | 1s |
| 扫描 WiFi | `AT+CWLAP` | `OK` | 10s |
| 连接 WiFi | `AT+CWJAP="SSID","pwd"` | `WIFI GOT IP` | 15s |
| 查询 IP | `AT+CIFSR` / `AT+CIPSTA?` | `OK` | 2s |
| 设置 AP 参数 | `AT+CWSAP="ssid","pwd",ch,enc` | `OK` | 2s |
| 设置本机 IP | `AT+CIPAP="192.168.x.x"` | `OK` | 2s |
| 多连接使能 | `AT+CIPMUX=1` | `OK` | 2s |
| 启动 TCP Server | `AT+CIPSERVER=1,port` | `OK` | 2s |
| IPD 含对端信息 | `AT+CIPDINFO=1` | `OK` | 2s |
| TCP 连接(客户端) | `AT+CIPSTART="TCP",ip,port` | `CONNECT` | 10s |
| 发送数据 | `AT+CIPSEND=id,len` → 数据 | `SEND OK` | 5s |
| 进入透传 | `AT+CIPMODE=1` → `AT+CIPSEND` | `>` | 3s |
| 退出透传 | `+++`（无换行，20ms 间隔） | `OK` | — |
| 关闭连接 | `AT+CIPCLOSE` | `CLOSED` | 5s |

## 常见问题与避坑

1. **AT 指令无响应** → 检查波特率（确保一致）、TX↔RX 交叉连接、模块电源（峰值 500mA 需足够供电）
2. **WiFi 连不上** → 仅支持 2.4GHz（不支持 5GHz）、检查 SSID 密码、AP 是否隐藏
3. **TCP 连接失败** → 检查目标 IP 可达性、端口是否开放、防火墙规则
4. **透传模式数据回显** → `ATE0` 关闭回显；否则发送的数据会同时从 ESP 返回
5. **+++ 退不出透传** → 要求前后 20ms 无数据，保证足够间隔
6. **数据长度错** → 非透传下，AT+CIPSEND=id,len 的 len 必须与后续发送的数据字节数严格一致