NodeMCU ESP8266构建Web Server网页端控制设备

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前言

NodeMCU ESP8266 内部集成了TCP/IP协议栈，可以快速构建网络功能，搭建联网应用的硬件平台；

ESP8266可以作为WiFi接入点（Station），这样可以方便连接互联网，通过HTTP协议和云端服务器进行连接，数据处理；
ESP8266可以作为热点（Access Point），这样方便其他设备的接入，可以作为网络服务器；

本文我们将把ESP8266配置为接入点（Station），自动连接到局域网中，实现通过网页端控制板载LED的亮和灭。

原理

我们会在ESP8266上构建一个webserver，并且会实现一个页面，用户通过客户端的访问该页面，在页面上可以对ESP8266上的LED进行控制。

整体架构图如下所示；

ESP8266上的程序构建一个Web server，并且实现相应的网页界面；
ESP8266连接到网络UNCLE_MAC；
手机端连接到网络UNCLE_MAC，并访问ESP8266的web server地址；
通过网页进行设备的控制；

下面我们进一步介绍一下如何实现这个功能。

实现

原理图

通过面包板连接LED到ESP8266开发板上，这里我们连接一个LED到GPIO 4（D2），另一个连接到GPIO 2（D1）,具体如下所示；

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注意：记得每个LED添加限流电阻。

开发环境准备

ESP8266 WiFi库

具体ESP8266 WiFi库的使用说明以及文档可以参考：
https://arduino-esp8266.readthedocs.io/en/latest/esp8266wifi/readme.html

Station (STA) 模式用于将 ESP 模块连接到AP建立的 Wi-Fi 网络；

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下面是一个作为station的示例代码：

#include <ESP8266WiFi.h>void setup()
{Serial.begin(115200);Serial.println();WiFi.begin("network-name", "pass-to-network");Serial.print("Connecting");while (WiFi.status() != WL_CONNECTED){delay(500);Serial.print(".");}Serial.println();Serial.print("Connected, IP address: ");Serial.println(WiFi.localIP());
}void loop() {}

代码实现

复制下面的代码到Arduino IDE，但是修改所需要的WiFi名称和WiFi密码，即可实现上述功能，具体代码如下；

// 包含WiFi库
#include <ESP8266WiFi.h>// 设置 WiFi名称和密码
const char* ssid     = "此处替换实际的WiFi名称";
const char* password = "此处替换实际的WiFi密码";// 设置 web 服务器端口
WiFiServer server(80);// 保存 HTTP 请求的变量
String header;// 当前设备的输出状态
String output5State = "off";
String output4State = "off";// 引脚的编号，用于GPIO的配置和输出
const int output5 = 5;
const int output4 = 4;// 当前系统时间
unsigned long currentTime = millis();
// 上个系统时间
unsigned long previousTime = 0; // 定义超时时间 (例如: 2000ms = 2s)
const long timeoutTime = 2000;void setup() {Serial.begin(115200);// 初始化输出pinMode(output5, OUTPUT);pinMode(output4, OUTPUT);// 设置初始输出为LOWdigitalWrite(output5, LOW);digitalWrite(output4, LOW);// WiFi的网络连接Serial.print("Connecting to ");Serial.println(ssid);WiFi.begin(ssid, password);while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {delay(500);Serial.print(".");}// 打印设备的IP地址，并连接web服务器Serial.println("");Serial.println("WiFi connected.");Serial.println("IP address: ");Serial.println(WiFi.localIP());server.begin();
}void loop(){WiFiClient client = server.available();   // 监听客户端if (client) {                             // 如果新的客户端连接Serial.println("New Client.");          // 打印数据到串口监视器String currentLine = "";                // 将客户端接收的数据保存到 String 变量中currentTime = millis();previousTime = currentTime;while (client.connected() && currentTime - previousTime <= timeoutTime) { // 客户端连接的时候，进行循环currentTime = millis();   if (client.available()) {             // 判断是否有数据从客户端发送过来char c = client.read();             // 读取一个字节Serial.write(c);                    // 打印到串口监视器上header += c;if (c == '\n') {                    // 如果介绍的数据是换行符 \n// 检测是否是空行，作为HTTP请求的结束          if (currentLine.length() == 0) {// HTTP 头经常包含 (HTTP/1.1 200 OK)// 下面作为HTTP请求的返回            client.println("HTTP/1.1 200 OK");client.println("Content-type:text/html");client.println("Connection: close");client.println();// 打开GPIO的输出状态if (header.indexOf("GET /5/on") >= 0) {Serial.println("GPIO 5 on");output5State = "on";digitalWrite(output5, HIGH);} else if (header.indexOf("GET /5/off") >= 0) {Serial.println("GPIO 5 off");output5State = "off";digitalWrite(output5, LOW);} else if (header.indexOf("GET /4/on") >= 0) {Serial.println("GPIO 4 on");output4State = "on";digitalWrite(output4, HIGH);} else if (header.indexOf("GET /4/off") >= 0) {Serial.println("GPIO 4 off");output4State = "off";digitalWrite(output4, LOW);}// 显示刷新网页client.println("<!DOCTYPE html><html>");client.println("<head><meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-scale=1\">");client.println("<link rel=\"icon\" href=\"data:,\">");// on/off 按钮的CSS样式// 可以在这里修改自己想要的风格client.println("<style>html { font-family: Helvetica; display: inline-block; margin: 0px auto; text-align: center;}");client.println(".button { background-color: #195B6A; border: none; color: white; padding: 16px 40px;");client.println("text-decoration: none; font-size: 30px; margin: 2px; cursor: pointer;}");client.println(".button2 {background-color: #77878A;}</style></head>");// 网页的标题client.println("<body><h1>ESP8266 Web Server</h1>");// 显示当前GPIO5的状态client.println("<p>GPIO 5 - State " + output5State + "</p>");if (output5State=="off") {client.println("<p><a href=\"/5/on\"><button class=\"button\">ON</button></a></p>");} else {client.println("<p><a href=\"/5/off\"><button class=\"button button2\">OFF</button></a></p>");} // 显示当前GPIO4的状态client.println("<p>GPIO 4 - State " + output4State + "</p>");if (output4State=="off") {client.println("<p><a href=\"/4/on\"><button class=\"button\">ON</button></a></p>");} else {client.println("<p><a href=\"/4/off\"><button class=\"button button2\">OFF</button></a></p>");}client.println("</body></html>");// 发送空行，结束HTTP请求client.println();// 跳出当前的循环break;} else { // 获取到空行，则清空currentLine中的数据currentLine = "";}} else if (c != '\r') {  currentLine += c;      }}}// Clear the header variableheader = "";client.stop();Serial.println("Client disconnected.");Serial.println("");}
}