ESP8266開發之旅 網絡篇② ESP8266 工做模式與ESP8266WiFi庫

    在網絡篇①中，博主主要講解了Arduino上開發ESP8266的插件庫 Arduino Core For ESP8266。可是，並無講到關於這個模塊的工做模式，因此本篇講着重講解ESP8266的三種工做模式：

1. Station模式；
2. AP模式；
3. AP兼Station模式；

    重點來了，8266編程開發，都是基於以上三種模式中的一種模式來進行開發。因此，開發ESP8266的時候，須要首先肯定工做模式。

1. ESP8266工做模式

1.1 Station模式 —— 我想連上誰

    Station（STA）模式用於將ESP8266模塊鏈接到由接入點（Access Point，理解爲熱點）創建的Wi-Fi網絡。請查看下圖：

    Station模式有幾個特色，以方便管理的Wi-Fi鏈接。

• 在鏈接丟失的狀況下，一旦WiFi再次可用，ESP8266將自動從新鏈接到最近使用的接入點（Access Point，理解爲熱點），每每這一點容易出問題（有時路由器重啓了，會發現ESP8266一直鏈接不上路由）。
• 模塊重啓也會發生一樣的狀況。
• 由於ESP8266將最後使用的接入點認證信息（ssid帳號，psw密碼）保存到Flash（非易失性）存儲器中。
• 若是在Arduino IDE修改代碼，但代碼不更改Wi-Fi工做模式或接入點認證信息（ssid帳號，psw密碼），則ESP8266使用保存在Flash上數據來從新鏈接。

1.2 AP模式（soft-AP）—— 誰想連上我

    AP（Access Point）模式能夠理解爲Station模式的相反面，用於將ESP8266模塊做爲接入點創建Wi-Fi網絡，供其餘Station模式的模塊鏈接進來。請查看下圖：

• AP模式能夠用於Station模式的模塊之間交互的中轉站（讓全部模塊處於同一個WiFi網絡中）；
• 在將ESP8266模塊（Station模式）鏈接到wifi以前，通常咱們是不知道當前wifi網絡的ssid帳號和psw密碼，那麼咱們怎麼告訴ESP8266呢？
  在AP模式下，咱們可使用手機或者筆記本鏈接到它，而後咱們就能夠給ESP8266模塊發送鏈接網絡的ssid和psw。一旦完成，ESP8266自動切換到Station 模式，就能夠鏈接到目標wifi接入點。

1.3 AP兼Station模式

    該模式是以上兩種模式的整合。請查看下圖：

1.4 核心點

    緊緊記住，WiFi有三種工做模式：Station模式、AP模式、AP兼Station模式，這樣就足夠了。每一個ESP8266模塊確定工做於這三種模式之一，固然除非你沒用WIFI功能，把它當作arduino開發版用。

2. ESP8266WiFi庫

    前面咱們整體上介紹了ESP8266工做模式，同時咱們也瞭解到 Arduino IDE上主要經過 Arduino Core For ESP8266這個核心庫來開發ESP8266功能，而且也談論到這個核心庫其實包含了衆多小核心庫，包括ESP8266WiFi、ESP8266WebServer、ESP8266HTTPClient、ESP8266mDNS等等。雖然咱們實際開發中並不會說所有庫都會使用起來，可是至少須要造成一個意識，那就是：Arduino core for ESP8266庫，在8266 sdk基礎上給咱們提供了不少操做方式。
    其中，博主以爲最核心最重要的一個庫就是ESP8266WiFi（後面咱們代碼中你會常常看到 #inclue<ESP8266WiFi.h>，那時你就應該知道這個庫具體是用來作什麼的）

2.1 ESP8266WiFi庫源碼結構

    若是你是按照博主以前說的方式去clone Arduino core for 8266的代碼的話，而後把libraries目錄導入到源碼查看IDE（這裏我推薦你們安裝webstorm）的話，而後打開ESP8266WiFi那個目錄，你就會發現以下代碼結構：

    沒錯，你會發現不少成雙成對的h頭文件和cpp源文件，有點組cp的感受。

    衆多文件，先不要糾結。
    在這裏，博主能夠先告訴你幾個知識點：

1. 名字裏面帶Secure、SSL、TLS的，跟安全校驗有關，俗稱https（不要告訴我你沒用過）；
2. 名字裏面帶Client的，跟客戶端有關；
3. 名字裏面帶Server的，跟服務端有關；
4. 名字裏面帶8266的，你能夠理解爲針對ESP8266的代碼封裝；
5. 名字裏面帶Scan的，跟wifi掃描有關；
6. 名字裏面帶STA的，跟ESP8266 Station模式有關；
7. 名字裏面帶AP的，跟ESP8266 AP模式有關；
8. ESP8266WiFiType.h文件，主要是用來定義各類配置選項，好比wifi工做模式（WiFiMode），wifi睡眠模式（WiFiSleepType），wifi物理模式（WiFiPhyMode），wifi事件（WiFiEvent），wifi斷開緣由（WiFiDisconnectReason）等等；
9. ESP8266WiFiGeneric（8266模塊通用庫），esp8266的sdk提供了一些功能，但在arduino wifi庫中沒有。包括處理程序來管理wi-fi事件，如鏈接，斷開鏈接或得到ip，wi-fi模式的變化，管理模塊睡眠模式的功能，以ip地址解析的hostName等；
10. ESP8266WiFi庫不只僅侷限於ESP8266WiFi.h和ESP8266WiFi.cpp這兩個文件，只不過說它們是最核心的統一入口；
11. WiFiUdp庫，在ESP8266WiFi功能的基礎上包裝了UDP廣播協議，適用於UDP通訊，須要另外添加頭文件；

    記住這11點，基本上整個ESP8266WiFi庫你就瞭解一半了，剩下就是看各個具體使用（引入使用一步到位 #include<ESP8266WiFi.h>，固然你也能夠一個個include,so easy）。

#include<ESP8266WiFi.h>

2.2 ESP8266WiFi.h 和 ESP8266WiFi.cpp 詳解

    在這裏，博主給讀者講解用得最多的兩個文件，請看下圖：

    能夠看到ESP8266WiFi類，繼承了ESP8266WiFiGeneric、ESP8266WiFiSTA、ESP8266WiFiScan、ESP8266WiFiAP，同時引入了WiFiClient、WiFiServer、WiFiServerSecure、WiFiClientSecure等等，所謂集合了諸子百家的功能於一身。

• ESP8266WiFiGeneric：8266模塊通用庫，包括處理程序來管理wi-fi事件，如鏈接，斷開鏈接或得到ip，wi-fi模式的變化，管理模塊睡眠模式的功能，以ip地址解析的hostName等；
• ESP8266WiFiSTA：Station模式下使用的代碼功能；
• ESP8266WiFiScan：wifi掃描功能（處於Station模式）；
• ESP8266WiFiAP：wifi網絡接入點功能（AP熱點）；
• WiFiClient：tcp 客戶端（發送端）；
• WiFiServer：tcp 服務端（接收端）；

    爲了讓你們更加清晰瞭解到各個具體內容，博主也花了點時間作了一個初略的百度腦圖，以供你們參考：

    腦圖相對來講比較大，煩請讀者自行下載保存下來放大查看。本篇不詳細介紹每一個函數怎麼用，等到後面用到的時候，博主再陸續給你們介紹一下用法。

3. 總結

    這節要記住的重點是，核心庫ESP8266WiFi到底有什麼功能能夠提供給咱們使用。理解它是後續開發的基本。