Arduino - 网络通信

Arduino - 使用 ESP8266/ESP32 进行现代网络通信

本教程已完全更新，以使用现代、强大且经济高效的硬件。原有的CC3000 WiFi模块已过时。如今，ESP8266和ESP32微控制器已成为为物联网（IoT）项目添加WiFi的标准。它们功能强大，内置WiFi，并且可以直接从Arduino IDE进行编程，通常无需单独的Arduino开发板。

我们将构建一个WiFi控制的开关。ESP8266将托管一个Web服务器，您可以从网络上的任何设备（手机、电脑）访问该服务器来控制LED的开关。这个项目是无数智能家居和物联网应用的基础。

所需组件

1 × ESP8266开发板（例如，NodeMCU或WEMOS D1 Mini）
1 × LED
1 × 220欧姆电阻
1 × 面包板和跳线

先决条件： 您必须设置您的Arduino IDE来编程ESP8266。请按照标准指南将ESP8266开发板URL添加到IDE的开发板管理器中。

电路与连接

电路非常简单。我们将LED连接到ESP8266的一个GPIO引脚。在WEMOS D1 Mini上，引脚D1是一个不错的选择。

WEMOS D1 Mini Pin      Component
---------------------------------------------
      GND ---------------- (-) LED (short leg)

      D1 ----------------- (220 Ohm Resistor) --- (+) LED (long leg)

许多ESP8266开发板，如NodeMCU和WEMOS D1 Mini，也带有一个内置LED（通常在引脚D4或GPIO2上）。您可以先用它来测试代码，跳过外部LED。

适用于ESP8266的现代Arduino草图

此代码创建一个WiFi接入点和一个带有简单端点的Web服务器，用于控制LED。这使得项目自包含且易于演示。

/*
 * ESP8266 网页控制LED
 *
 * 此草图在ESP8266上创建了一个Web服务器来控制LED。
 * 它提供了一个带有按钮的简单HTML界面。
 */

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266WebServer.h>

// --- 配置 ---
// 替换为您的网络凭据
const char* ssid = "YOUR_WIFI_SSID";
const char* password = "YOUR_WIFI_PASSWORD";

const int ledPin = D1; // LED的引脚（或使用 LED_BUILTIN）

// 在端口80上创建一个Web服务器对象
ESP8266WebServer server(80);

// --- 网页HTML ---
// 存储在闪存中以节省RAM
const char HTML_CONTENT[] PROGMEM = R"rawliteral(
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>ESP8266 LED Control</title>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
<style>
  body { font-family: Arial, sans-serif; text-align: center; margin: 50px; }
  .btn { display: inline-block; padding: 20px 40px; font-size: 24px; margin: 10px; cursor: pointer; }
  .on { background-color: #4CAF50; color: white; }
  .off { background-color: #f44336; color: white; }
</style>
</head>
<body>
  <h1>LED Control</h1>
  <button class="btn on" onclick="location.href='/on'">ON</button>
  <button class="btn off" onclick="location.href='/off'">OFF</button>
</body>
</html>
)rawliteral";


void handleRoot() {
  server.send(200, "text/html", HTML_CONTENT);
}

void handleOn() {
  digitalWrite(ledPin, LOW); // LED通常是低电平有效
  server.sendHeader("Location", "/");
  server.send(302, "text/plain", "Redirecting...");
}

void handleOff() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH); // 设置为HIGH以关闭
  server.sendHeader("Location", "/");
  server.send(302, "text/plain", "Redirecting...");
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin, HIGH); // 初始状态LED关闭

  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  Serial.println("\nWiFi connected!");
  Serial.print("IP Address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  // 定义服务器路由
  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/on", handleOn);
  server.on("/off", handleOff);

  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started.");
}

void loop() {
  // 处理传入的客户端请求
  server.handleClient();
}

代码解释

ESP8266WebServer：在ESP8266上创建Web服务器的核心库。
R"rawliteral(...)rawliteral"：这是一个C++原始字符串字面量。这是一种现代的方式，用于定义多行字符串（如我们的HTML），而无需转义引号或反斜杠等字符。
服务器路由：server.on("/path", function)将URL路径映射到C++函数。当客户端请求http://<IP>/时，会调用handleRoot。对于http://<IP>/on，会调用handleOn。
重定向：在打开或关闭LED后，我们发送一个302 Found重定向响应，将用户的浏览器重定向回主页。这提供了无缝的用户体验。

运行项目

将"YOUR_WIFI_SSID"和"YOUR_WIFI_PASSWORD"替换为您的WiFi凭据。
在工具菜单中选择您的ESP8266开发板（例如，“WEMOS D1 R1 & mini”）和正确的COM端口。
上传草图。
打开串口监视器（将波特率设置为115200）。连接到WiFi后，它将打印IP地址。
在连接到同一WiFi网络的设备上打开Web浏览器并输入IP地址。您应该会看到控制页面。
点击ON和OFF按钮来控制LED！

后续步骤与最佳实践

电气安全： 本教程使用低压LED。如果您将LED替换为继电器来控制市电供电设备（如灯具），您将处理致命电压。这需要深入的电气安全知识、正确的接线和绝缘。除非您具备相关资质，否则请勿尝试控制市电电压。

深入学习： 对于更健壮的IoT应用，请考虑使用MQTT而非Web服务器。MQTT是一种轻量级消息协议，专为设备间通信设计，是IoT的行业标准。您还可以探索使用mDNS（ESP8266mDNS库）来通过http://led-control.local这样的友好名称访问您的设备，而不是IP地址。