ㄆㄜㄊㄧㄡㄙˋ: ESP8266 AT 指令下的透傳模式

網頁最後修改時間：2018/07/26

AT 指令下的 ESP8266 有兩種傳輸模式可以設置：普通傳輸模式和透傳模式；兩者都能使用在 TCP 與 UDP 網路協議下，雖然透傳模式只能使用在單連線通訊，但是在資料傳輸的處理上卻相對非常方便。一但使用 AT 指令建立好透傳模式，通訊雙方的資料傳輸就是所"鍵"即所傳，不需要特別再去處理 +IPD 為前的訊息資料，一切就如同一般的資料傳輸一樣，所要做的就是這一篇網頁所要討論的：AT 指令要怎麼下 !

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ESP8266 的透傳模式只支援單連線 (網頁一開始已經說過)，但對於在 SoftAP 模式下卻不能使用 TCP 建立透傳模式；因為 ESP8266 在 SoftAP 模式下只支援多連線，透傳無法建立。

透傳模式下，若在傳輸時連接斷開會嘗試不斷重連，直到接收到 +++ 退出傳輸；但普通傳輸模式不會重連，直接提示連接斷開。

對於 ESP8266 使用 AT 指令建立透傳模式的情況，分為 TCP 與 UDP 協議兩種，共有三種建立方式：

ESP8266 (as station mode), UDP
ESP8266 (as softap mode), UDP
ESP8266 (as station mode), TCP Client

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這三種模式都會在這網頁中討論到，若是對於 ESP8266 AT 指令有問題的話，可以另開此 "網頁" 做參考，沒列在上述網頁會在此列出；如果有雲端硬碟權限的話，可以直接找 esp8266 at instruction set v1.5.4 這份文件做參考。
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網頁使用的 ESP8266 AT 韌體版本資訊
AT: v1.2.0.0
SDK: v1.5.4.1
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TCP / UDP 透傳模式：

那麼，TCP 和 UDP 這兩種協議在透傳模式下使用的不同之處在哪裡呢 ?

要深入這個問題，有興趣和有時間的可以找一下 OSI 或是 TCP/IP 模型看看 (或是下面備註欄中的 PDF 文件)。簡單說，TCP (Transmission Control Protocol, 傳輸控制協議) 和 UDP (User Datagram Protocol, 用戶數據電報協議) 都是屬於模型結構的傳輸層 (transport layer)。前者屬於可靠的連線，可確保資料傳輸通訊的正確傳輸，穩定性高；後者屬於非可靠的非連線型資料傳輸，不保證資料一定被接收，但速度快！如串流媒體 (Stream Media) 就是採用這個協議。

使用的時機點，可以依據穩定性與傳輸速度兩個點來做考量。當需要快速傳輸資料，並且可以容忍部分資料遺失的話，那麼 UDP 就是最佳的選擇；反之，就採用 TCP 協議。兩種協議實際使用上的不同之處，在接下來的小節中就能看到。

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[ 傳輸層 ] TCP 與 UDP (PDF)
傳輸層提供了系統之間的資料傳輸更高階的控制，其功能包括建立及解除傳輸、傳輸錯誤偵測及回覆、流程控制和分封包裝、錯誤的處理、優先次序與安全性等。
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下面三個小節中，將針對不同的情境使用 AT 指令建立透傳模式，有操作的 AT 指令集和主要的架構與設定參數圖，整個操作過程請看影片中的演示。觀看影片時，請注意每個 AT指令下了之後的影響以及運作時間，尤其是影片最後 AT 指令與透傳模式的切換演示。

對於不直接撰寫 ESP8266 韌體的用戶，只有使用 AT 指令才能控制 ESP8266 達到預期的結果。對於要直接使用 AT 指令控制 ESP8266 的 MCU，只有實際動手測試與確認每個 AT 指令運作的結果與時間，才有可能撰寫出正確和穩定的程式；這部分留待下一篇再說明。

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AT+功能、AT+功能_CUR、AT+功能_DEF

這個問題在早前的部落格其他網頁已經有說明過，但特別再囉嗦一次！

ESP8266 早前的 AT 指令韌體版本使用的都是 AT+功能 這種格式，參數設定值不一定會儲存到 flash user parameter 區域，因此每一次使用都必須重新再重頭下一遍 AT 指令，因此後來沿生出後面那兩種同一功能的 AT 指令：功能尾綴 _CUR 表示不儲存相關參數到 flash user parameter 區域；_DEF 表示儲存。但為了相容，現在還是幾乎每個功能都有這三種格式的 AT 指令，功能之間可混用不同格式。

為了避免初學者混淆，此網頁是採用最早前的 AT 指令格式，而且為了確保每一次操作都是預設值，操作之前都會重置 (AT+RESTORE) 所有參數回預設值，待用戶真正了解 AT 指令操作之後，要用哪一種格式再自己決定。
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會使用到的軟體，請自行準備或是使用下面網址：

USR-TCP232-Test (網頁跳轉後，自行下載該軟體)
串口調試助手 (Microsoft Stroe)
也可使用 SSCOM32E (相同操作方式)

ESP8266 (as station mode), UDP：

第一種建立方式，通訊的雙方需先處於同一個網路區段下，因此都必須連線到無線路由器。

在這篇網頁所使用的無線路由器採 DHCP，可自動配置 192.168.11.2 ~ 192.168.11.64 範圍的 IP，也可透過連線設備自行設定。對於 PC 端來說，查找 IP 比較簡單，但對於 ESP8266 最好設定為靜態 IP (網頁採用的方法)。

ESP8266 可以設置三種 WiFi 模式：SoftAP、Station 和 SoftAP + Station，此篇採前面兩種；最後面一種只是同時存在兩種 WiFi 模式，實際操作還是要以採用 SoftAP 或是 Station 的 WiFi 模式下去實現透傳模式為主，跟兩種 WiFi 模式同時存在沒有關係。

ESP8266 (station mode), UDP 透傳模式建立架構圖

在這種建立方式下，先將 ESP8266 插入到 UART 通訊燒錄兩用底板後再與電腦連接就可以開始。

首先，設定 ESP8266 為 Station WiFi 模式，並連線到無線路由器進行靜態 IP 的設定。UDP 與 TCP 的最大不同之處是：沒有所謂的 Server / Client 的關係，通訊的當下雙方是靠 IP 和 Port 作為依據傳送與接收資料，所以哪一邊先開都可以 (可以從影片中看到)；但對於 TCP 連線就不行，一定要有 TCP Server，TCP Client 才可以與其建立連線。

雙方的連線建立成功之後，就可切換傳輸模式為透傳模式 (AT+CIPMODE=1)。
要開始傳送時，只要再輸入 AT+CIPSEND 等待返回 > 就能發送與接收資料。
要停止透傳模式的資料傳輸，只要連續輸入三個 +++ (不需要任何的分行符號) 就會自動停止並返回一般 AT 指令接收的狀態；要再進入透傳模式，只要再輸入一次 AT+CIPSEND 即可。但此時雙方 UDP 連線還是存在的，需要輸入 AT+CIPCLOSE 才會終止雙方的 UDP 連線。

詳細步驟列表如下 (請自行依實際情況修改相關參數)

AT 指令集 - ESP8266 (station mode), UDP 透傳模式

AT+RESTORE

AT+CIPMODE

AT+CIPCLOSE

下面是實際 AT 指令操作建立 UDP 透傳的影片，其中 ESP8266 設定為 Station WiFi 模式。

ESP8266 (as softap mode), UDP：

第二種建立方式與第一種差不多，主要的差別在於少了中間的無線路由器部分；現改由 ESP8266 擔任。

ESP8266 設定為 SoftAP WiFi 模式，並指定接入點名稱 (ssid)、密碼 (pwd)、通訊頻道號碼 (chl) 和加密方式 (ecn)。設定好 SoftAP 之後，再將電腦加入到此區域網路中，之後的種種就跟第一種建立方式都一樣。

ESP8266 (softap mode), UDP 透傳模式建立架構圖

詳細步驟列表如下 (請自行依實際情況修改相關參數)

AT 指令集 - ESP8266 (softap mode), UDP 透傳模式

AT+CWSAP

AT+CWSAP 指令是用來設定 SoftAP 的名稱和密碼...等相關資訊，設定完成之後就會採用預設的 IP 地址、Gateway 和 Newmask (分別是：192.168.4.1、192.168.4.1 和 255.255.255.0)，有些人喜歡，但有些人不喜歡！

若是後者，可利用下面指令在上述指令之後進行相關指定。

AT+CIPAP

** 因為這部分的影片製作上畫質不是太好，所以沒有另做文字描述的處理，不過指令操作很詳細，參考價值很高，考量之後還是放上！

ESP8266 (as station mode), TCP Client：

第三種建立方式，幾乎與第一種一模一樣，差異在於：

AT 指令
步驟 8 改使用 TCP
連線順序
UDP 不在乎雙方哪一端先開啟 UDP 連線；但對於 TCP 來說，作為 TCP Server 的一端必須先進入到 Listening 的狀態，作為 TCP Client 的一端才能連接，否則就會回傳錯誤！

重點在第二項！

ESP8266 (softap mode), TCP Client 透傳模式建立架構圖

首先設定 ESP8266 為 Station WiFi 模式，連線到無線路由器後，進行靜態 IP 的設定。
成功連線並設定好 IP 之後，確定好 PC 端的 IP 後，建立 ESP8266 端與電腦的 TCP 連接 (此時 PC 端需要先開起 TCP Server "Listening" )，接著切換到透傳模式就可以開始傳送資料。

詳細步驟列表如下 (請自行依實際情況修改相關參數)

AT 指令集 - ESP8266 (station mode), TCP Client 透傳模式

AT+CIPSTA

** 因為這部分的影片製作上在後面操作部分影片有點卡頓，所以沒有另做文字描述的處理，不過參考價值很高，考量之後還是放上！

結論：

一般普通傳輸模式下，雖然支援單/多連接，但是傳輸與接收需要用戶多一些字串的處理，一對多嘛！而雖然此篇所討論的透傳模式只限定在 TCP 單連接模式 (AT+CWMUX=0) 和 UDP 固定 IP 和 Port 通訊 (AT+CIPSTART <UDP mode> = 0) 上，但處理上相對單純許多，沒有額外的字串需要處理，所接收即所得！

所需要特別注意的是，TCP 和 UDP 在切換到透傳模式前的連線順序是否正確，哪一邊要先連要特別注意；另外，切換透傳模式回到一般 AT 指令模式，以及完全關閉 TCP / UDP 傳輸也要了解，這可避免很多不必要的困擾！

透過實際操作這三個 AT 指令建立 ESP8266 透傳模式的例子，可以了解到每一個指令成功與失敗的回傳訊息以及執行的時間，這些資訊將是作為接下來使用微控制器來實現透傳的參考依據。

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