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一文速通ESP8266 NodeMCU（基于Arduino IDE）——万字爆肝含示例代码

ESP8266 NodeMCU 是一款流行的 Wi-Fi 模块，广泛应用于物联网（IoT）项目中。本文将详细介绍如何使用 Arduino IDE 开发 ESP8266 NodeMCU，包括环境配置、基本功能示例以及常用库的使用。代码示例将贯穿整个文章，帮助读者快速上手。

1. 环境配置

1.1 安装 Arduino IDE

首先，下载并安装 Arduino IDE。你可以在 Arduino 官方网站 下载适合你操作系统的版本。

1.2 配置 ESP8266 开发板

  1. 打开 Arduino IDE，点击 文件 -> 首选项。
  2. 在 附加开发板管理器网址 中添加以下 URL： 
    http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
  3. 进入 工具 -> 开发板 -> 开发板管理器，搜索 ESP8266，找到 esp8266 by ESP8266 Community，点击安装。

1.3 选择开发板

  1. 在 工具 -> 开发板 中选择 NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) 或者你使用的其他 ESP8266 模块。

2. 基本功能示例

2.1 LED 控制示例

我们从一个简单的 LED 控制程序开始。通过 GPIO 控制板上的 LED。

2.1.1 硬件连接

将 LED 的长脚（正极）连接到 D2 引脚，短脚（负极）连接到 GND 引脚。

2.1.2 代码示例
#define LED_PIN D2 // 定义 LED 引脚

void setup() {
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // 设置引脚为输出模式
}

void loop() {
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH); // 点亮 LED
    delay(1000); // 延时 1 秒
    digitalWrite(LED_PIN, LOW); // 熄灭 LED
    delay(1000); // 延时 1 秒
}

2.2 Wi-Fi 连接示例

在 IoT 项目中，Wi-Fi 是至关重要的。下面的示例将演示如何连接到 Wi-Fi。

2.2.1 代码示例
#include <ESP8266WiFi.h>

const char* ssid = "你的SSID"; // Wi-Fi SSID
const char* password = "你的密码"; // Wi-Fi 密码

void setup() {
    Serial.begin(115200); // 启动串口监视器
    WiFi.begin(ssid, password); // 连接到 Wi-Fi

    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { // 等待连接
        delay(1000);
        Serial.println("Connecting to WiFi...");
    }
    
    Serial.println("Connected to WiFi!");
}

void loop() {
    // 这里可以放置其他代码
}

2.3 HTTP 请求示例

ESP8266 可以作为 HTTP 客户端或服务器。下面是一个简单的 HTTP GET 请求示例。

2.3.1 代码示例
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>

const char* ssid = "你的SSID"; // Wi-Fi SSID
const char* password = "你的密码"; // Wi-Fi 密码
const char* host = "example.com"; // 要请求的主机

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    WiFi.begin(ssid, password);

    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(1000);
        Serial.println("Connecting to WiFi...");
    }
    
    Serial.println("Connected to WiFi!");
    sendRequest(); // 发送 HTTP 请求
}

void loop() {
    // 这里可以放置其他代码
}

void sendRequest() {
    WiFiClient client;
    if (!client.connect(host, 80)) {
        Serial.println("Connection failed");
        return;
    }

    // 发送请求
    client.print(String("GET / HTTP/1.1\r\n") +
                 "Host: " + host + "\r\n" +
                 "Connection: close\r\n\r\n");

    while (client.connected() || client.available()) {
        if (client.available()) {
            String line = client.readStringUntil('\n');
            Serial.println(line);
        }
    }
    client.stop();
}

3. 常用库的使用

3.1 ArduinoJson

处理 JSON 数据时，ArduinoJson 库非常有用。下面是如何在 ESP8266 中使用它。

3.1.1 安装 ArduinoJson

在 Arduino IDE 中，通过 库管理器 搜索 ArduinoJson 并安装。

3.1.2 示例代码
#include <ArduinoJson.h>

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    // 创建 JSON 对象
    StaticJsonDocument<200> doc;
    doc["sensor"] = "gps";
    doc["time"] = "12:00";
    doc["latitude"] = 37.7749;
    doc["longitude"] = -122.4194;

    // 序列化 JSON 对象
    serializeJson(doc, Serial);
}

void loop() {
    // 这里可以放置其他代码
}

3.2 PubSubClient（MQTT）

MQTT 是一种轻量级的消息协议，适合物联网应用。PubSubClient 库可以轻松实现 MQTT 功能。

3.2.1 安装 PubSubClient

在 Arduino IDE 中，通过 库管理器 搜索 PubSubClient 并安装。

3.2.2 示例代码
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

const char* ssid = "你的SSID"; // Wi-Fi SSID
const char* password = "你的密码"; // Wi-Fi 密码
const char* mqtt_server = "broker.hivemq.com"; // MQTT 代理

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    WiFi.begin(ssid, password);

    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(1000);
        Serial.println("Connecting to WiFi...");
    }
    
    Serial.println("Connected to WiFi!");
    client.setServer(mqtt_server, 1883); // 设置 MQTT 代理地址
}

void loop() {
    if (!client.connected()) {
        reconnect();
    }
    client.loop();
    client.publish("test/topic", "Hello from ESP8266!"); // 发送消息
    delay(2000); // 每 2 秒发送一次
}

void reconnect() {
    while (!client.connected()) {
        Serial.println("Connecting to MQTT...");
        if (client.connect("ESP8266Client")) {
            Serial.println("Connected to MQTT!");
        } else {
            Serial.print("Failed to connect, rc=");
            Serial.print(client.state());
            delay(2000);
        }
    }
}

4. 进阶应用

4.1 Web 服务器示例

ESP8266 可以轻松构建一个简单的 Web 服务器，控制设备状态。

4.1.1 示例代码
#include <ESP8266WiFi.h>

const char* ssid = "你的SSID"; // Wi-Fi SSID
const char* password = "你的密码"; // Wi-Fi 密码

WiFiServer server(80);

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    WiFi.begin(ssid, password);

    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(1000);
        Serial.println("Connecting to WiFi...");
    }
    
    Serial.println("Connected to WiFi!");
    server.begin(); // 启动服务器
}

void loop() {
    WiFiClient client = server.available(); // 监听客户端请求
    if (client) {
        String currentLine = "";
        while (client.connected()) {
            if (client.available()) {
                char c = client.read();
                Serial.write(c);
                if (c == '\n') {
                    if (currentLine.length() == 0) {
                        // HTTP 响应
                        client.println("HTTP/1.1 200 OK");
                        client.println("Content-type:text/html");
                        client.println();
                        client.println("<!DOCTYPE HTML><html>");
                        client.println("<h1>Hello from ESP8266!</h1>");
                        client.println("</html>");
                        break;
                    } else {
                        currentLine = "";
                    }
                } else if (c != '\r') {
                    currentLine += c; // 读取客户端请求
                }
            }
        }
        client.stop(); // 关闭客户端连接
    }
}

4.2 控制继电器示例

将继电器与 ESP8266 连接，以控制电器的开关。

4.2.1 硬件连接

将继电器模块的控制引脚连接到 D1，引脚的 VCC 连接到 5V，GND 连接到 GND。

4.2.2 示例代码

#define RELAY_PIN D1 // 继电器引脚

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
    digitalWrite(RELAY_PIN, LOW); // 初始关闭继电器
}

void loop() {
    digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH); // 打开继电器
    delay(5000); // 延时 5 秒
    digitalWrite(RELAY_PIN, LOW); // 关闭继电器
    delay(5000); // 延时 5 秒
}

5. 调试与常见问题

5.1 串口调试

在代码中使用 Serial.print() 来输出调试信息，通过 Arduino IDE 的串口监视器查看。

5.2 常见问题

  • Wi-Fi 连接失败：检查 SSID 和密码是否正确，确保路由器正常工作。
  • HTTP 请求失败：确认主机地址正确，网络连接正常。

    • 6. 总结

    本文详细介绍了 ESP8266 NodeMCU 的使用，包括环境配置、基本功能示例和常用库的使用。通过丰富的代码示例，读者可以快速上手并开发自己的物联网项目。希望这篇文章能帮助你在 ESP8266 开发中取得成功！

    作者：一只蜗牛儿

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