• 基于 Arduino IDE 搭建一个轻量的 ESP32 Web 服务器

基于 Arduino IDE 搭建一个轻量的 ESP32 Web 服务器

2025-04-26 03:17:22 0 阅读

文章目录

  • ESP32 的 WiFi 工作模式
    • Station(STA)模式
    • 软接入点(AP)模式
  • 用 ESP32 Web 服务器点灯
    • 将 LED 连接到 ESP32
    • 示例 1 – 在 AP 模式下搭建 ESP32 Web 服务器
      • 包含库和定义常量
      • `setup()` 函数
      • `loop()` 函数
      • HTTP 请求处理器
      • HTML 生成函数 `send_html`
      • 连接 ESP32 Web 服务器并访问
    • 示例 2 – 在 WiFi STA 模式下搭建 ESP32 Web 服务器
      • 包含库和定义常量
      • `setup()` 函数
      • HTML 生成函数 `send_html`
      • 连接 ESP32 Web 服务器并访问
  • 代码链接

ESP32 是乐鑫公司继 ESP8266 后新发布的 MCU,集成了 WiFi 模块和低功耗蓝牙模块,经常应用于物联网相关的项目。本教程将基于 Arduino IDE2.0 以上版本的软件中,搭建一个轻量的 ESP32 Web 服务器。

[!NOTE]

Web 服务器到底是什么,它是如何工作的?

Web 服务器是用于存储和处理网页,并将其提供给 Web 客户端的设备。Web 客户端就是我们在计算机和手机上使用的 Web 浏览器。Web 客户端和 Web 服务器使用称为超文本传输协议 (HTTP) 的特殊协议进行通信。

在此协议中,客户端通过发送针对特定网页的 HTTP 请求来启动对话。然后,服务器会发回该网页的内容,如果找不到,则会发回错误消息(如著名的 404 错误)。

ESP32 的 WiFi 工作模式

ESP32 不仅能够连接到现有的 WiFi 网络并充当 Web 服务器,还可以创建自己的网络,允许其他设备直接连接到它并访问网页。

ESP32 的 WiFi 模块可以在三种模式下运行:Station(STA)模式软接入点(AP)模式STA + AP 模式

Station(STA)模式

在 Station(STA)模式下,ESP32 连接到现有的 WiFi 网络(由无线路由器创建的网络)。

在 STA 模式下,ESP32 从其连接的无线路由器获取 IP 地址。使用此 IP 地址,它可以设置 Web 服务器并向现有 WiFi 网络上的所有连接设备提供网页。

软接入点(AP)模式

在接入点(AP)模式下,ESP32 会建立自己的 WiFi 网络并充当集线器,就像 WiFi 路由器一样。但是,与 WiFi 路由器不同的是,它没有有线网络的接口。因此,这种操作模式称为软接入点(soft-AP)。此外,不能超过 5 个工作站同时连接到它。

在 AP 模式下,ESP32 会创建一个新的 WiFi 网络,并为其分配一个 SSID(网络名称)和一个 IP 地址。使用此 IP 地址,它可以向所有连接的设备提供网页。

用 ESP32 Web 服务器点灯

将 LED 连接到 ESP32

了解了 Web 服务器工作原理的基础知识,以及 ESP32 可以创建服务器的模式,再学习两个例子学习一下,如何通过 WiFi 进行点灯操作。

我这里使用的是 ESP32-WROOM 单片机,再用两个 220Ω 限流电阻器分别将两个 LED 连接到数字 D4 和 D5,采用的接法是共阴极接法(LED 的负极和 GND 连接,靠 GPIO 输出高电平点亮 LED)。

[!NOTE]

ESP32 只是一个芯片,这个教程适用于任何基于 ESP32 设计的开发板,甚至可以用在 ESP8266 的开发板上。

示例 1 – 在 AP 模式下搭建 ESP32 Web 服务器

本示例代码是基于 Arduino 框架编写的 ESP32 程序,程序中创建了一个无线接入点(Access Point, AP),并在该 AP 模式下运行一个简单的 Web 服务器。用户可以通过连接到 ESP32 创建的 WiFi 网络,并在浏览器中输入 IP 地址来访问 Web 页面,以控制两个 GPIO 引脚上的 LED 状态。

完整的代码已经推送至我的代码仓库,链接在文章结尾,需要的小伙伴可以自取(不会 git 命令的小伙伴,也可以在找我的小助理要代码)。以下是对代码的分段解析:

包含库和定义常量

#include 
#include 

const char* ssid     = "ESP32";
const char* password = "12345678";

IPAddress local_ip(192,168,1,1);
IPAddress gateway(192,168,1,1);
IPAddress subnet(255,255,255,0);

WebServer server(80);

uint8_t led_1_pin = 4;
bool led_1_status = LOW;

uint8_t led_2_pin = 5;
bool led_2_status = LOW;
  • 引入了 WiFi 和 WebServer 库,用于处理 Wi-Fi 连接和 HTTP 请求。
  • 定义了 SSID、密码以及静态 IP 配置信息,用来设置 ESP32 作为无线接入点时的网络参数。
  • 创建了一个 WebServer 对象,监听端口 80,这是 HTTP 协议默认使用的端口。
  • 定义了两个 LED 所连接的 GPIO 引脚编号以及它们的初始状态。

setup() 函数

void setup()
{
    Serial.begin(115200);
    pinMode(led_1_pin, OUTPUT);
    pinMode(led_2_pin, OUTPUT);

    WiFi.softAP(ssid, password);
    WiFi.softAPConfig(local_ip, gateway, subnet);
    delay(100);

    server.on("/", handle_on_connect);
    server.on("/LED1On", handle_led_1_turn_on);
    server.on("/LED1Off", handle_led_1_turn_off);
    server.on("/LED2On", handle_led_2_turn_on);
    server.on("/LED2Off", handle_led_2_turn_off);
    server.onNotFound(handle_not_found);

    server.begin();
    Serial.println("HTTP server started");
}
  • 初始化串行通信,设置 LED 引脚为输出模式。
  • 配置 ESP32 进入软 AP 模式,并设置了静态 IP 配置。
  • 设置了 Web 服务器的路由及其对应的处理函数。
  • 启动 Web 服务器,并打印一条消息表明服务器已启动。

loop() 函数

void loop()
{
    server.handleClient();
    if (led_1_status) 
        digitalWrite(led_1_pin, HIGH);
    else
    	digitalWrite(led_1_pin, LOW);

    if (led_2_status)
        digitalWrite(led_2_pin, HIGH);
    else
    	digitalWrite(led_2_pin, LOW);
}
  • 持续调用 handleClient 方法处理客户端请求。
  • 根据 led_1_statusled_2_status 变量的状态更新 LED 的实际物理状态。

HTTP 请求处理器

void handle_on_connect()
{
    led_1_status = LOW;
    led_2_status = LOW;
    Serial.println("GPIO4 Status: OFF | GPIO5 Status: OFF");
    server.send(200, "text/html", send_html(led_1_status, led_2_status)); 
}

void handle_led_1_turn_on()
{
    led_1_status = HIGH;
    Serial.println("GPIO4 Status: ON");
    server.send(200, "text/html", send_html(true, led_2_status)); 
}

void handle_led_1_turn_off()
{
    led_1_status = LOW;
    Serial.println("GPIO4 Status: OFF");
    server.send(200, "text/html", send_html(false, led_2_status)); 
}

void handle_led_2_turn_on()
{
    led_2_status = HIGH;
    Serial.println("D5 Status: ON");
    server.send(200, "text/html", send_html(led_1_status, true)); 
}

void handle_led_2_turn_off()
{
    led_2_status = LOW;
    Serial.println("GPIO5 Status: OFF");
    server.send(200, "text/html", send_html(led_1_status, false)); 
}

void handle_not_found()
{
    server.send(404, "text/plain", "Not found");
}
  • 这些函数定义了当接收到特定 HTTP 请求时应执行的操作,例如打开或关闭 LED,并发送相应的 HTML 响应给客户端。

HTML 生成函数 send_html

String send_html(uint8_t led_1_stat, uint8_t led_2_stat)
{
    String ptr = " 
";
    ptr += "
";
    ptr += "LED Control
";
    ptr += "
";
    ptr += "
";
    ptr += "
";
    ptr += "

ESP32 Web Server

"
; ptr += "

Using Access Point(AP) Mode

"
; if (led_1_stat) ptr += "

LED1 Status: ON

OFF "
; else ptr += "

LED1 Status: OFF

ON "
; if (led_2_stat) ptr += "

LED2 Status: ON

OFF "
; else ptr += "

LED2 Status: OFF

ON "
; ptr += " "; ptr += " "; ptr += " "; ptr += " "; return ptr; }
  • 该函数构建并返回一个包含当前 LED 状态的 HTML 页面,用户可以通过这个页面与 ESP32 进行交互,控制 LED 的开关。

连接 ESP32 Web 服务器并访问

把程序下载至 ESP32 后,Web 服务器就启动了,这时可以用一部可以连接到 WiFi 的手机、平板电脑或电脑等设备,搜索一个 WiFi 名为 “ESP32” 的网络。如下图所示,我使用的是小米 11:

输入预设的密码 :12345678

连接成功后,如下图。这里提醒一下,因为 ESP32 确实没有接入互联网,没办法访问外界的网络,不过这不影响我们加下来的操作。小米手机在检测到当前的 WiFi 无法访问互联网的时候,会弹出提示窗口,选择 “保持连接” 即可。其他手机不知是否有类似的提示,选择类似的操作即可。

如何打开浏览器,在地址栏输入预设的 “192.168.1.1”,然后进入即可实现点灯的操作。如果能看到如下图一样的界面,就证明实验成功了。

整个操作过程,会在串口有对应的输出,可以通过串口进行对应的调试:

具体操作,如视频所示:

ESP32 Web 服务器

示例 2 – 在 WiFi STA 模式下搭建 ESP32 Web 服务器

本示例代码同样也是基于 Arduino 框架编写的 ESP32 程序,用于创建一个 Web 服务器,该服务器连接到现有的 WiFi 网络(Station 模式),并提供了一个简单的 Web 界面来控制两个 GPIO 引脚上的 LED。

完整的代码与上一个示例放在同一个仓库,已经推送至我的代码仓库(链接在文章结尾),需要的小伙伴可以自取(不会 git 命令的小伙伴,也可以在找我的小助理要代码)。

由于大部分代码与示例 1 相同,所以接下来的代码解析只说明代码修改的部分,以下是对代码的分段解析:

包含库和定义常量

#include 
#include 

const char* ssid =     "Grayson";
const char* password = "Zhengxinyu13@";

// IPAddress local_ip(192,168,1,1);
// IPAddress gateway(192,168,1,1);
// IPAddress subnet(255,255,255,0);

WebServer server(80);

uint8_t led_1_pin = 4;
bool led_1_status = LOW;

uint8_t led_2_pin = 5;
bool led_2_status = LOW;

引入了 WiFi 库和 WebServer 库,还有两个 LED 所连接的 GPIO 引脚编号以及它们的初始状态这些代码不变。修改的地方:

  • 定义了要连接的 WiFi 网络的 SSID 和密码,这部分不要照抄,写自己家里的 WiFi 或者热点网络。
  • 由于是 STA 模式,静态 IP 配置信息是不需要配置的,所以这里把 AP 模式的配置静态 IP 的代码注释(删除也行)。

setup() 函数

void setup()
{
    Serial.begin(115200);
    pinMode(led_1_pin, OUTPUT);
    pinMode(led_2_pin, OUTPUT);
    delay(100);

    Serial.print("Connecting to ");
    Serial.println(ssid);

    //connect to your local wi-fi network
    WiFi.begin(ssid, password);

    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
        Serial.print(".");
    }
    Serial.println("");
    Serial.println("WiFi connected..!");
    Serial.print("Got IP: ");  Serial.println(WiFi.localIP());

    server.on("/", handle_on_connect);
    server.on("/LED1On", handle_led_1_turn_on);
    server.on("/LED1Off", handle_led_1_turn_off);
    server.on("/LED2On", handle_led_2_turn_on);
    server.on("/LED2Off", handle_led_2_turn_off);
    server.onNotFound(handle_not_found);

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

初始化串行通信、设置 LED 引脚为输出模式、设置 Web 服务器的路由及其对应的处理函数等不变,去掉之前 AP 模式用到的 IP 配置。改为:

  • 每 500 毫秒尝试一次连接到指定的 WiFi 网络
  • 成功连接后,打印出分配给 ESP32 的本地 IP 地址。

HTML 生成函数 send_html

String send_html(uint8_t led_1_stat, uint8_t led_2_stat)
{
    ...
    ptr += "
";
    ptr += "
";
    ptr += "

ESP32 Web Server

"
; ptr += "

Using Station(STA) Mode

"
; // 修改此行 if (led_1_stat) ptr += "

LED1 Status: ON

OFF "
; ... }

send_html 函数只修改了一行,把 ptr += "

Using Access Point(AP) Mode

"; 修改为 ptr += "

Using Station(STA) Mode

";

连接 ESP32 Web 服务器并访问

把程序下载至 ESP32 后,Web 服务器就启动了。我们先打开 Arduino IDE 自带的串口监视器,设置波特率为 115200bps,再按一下开发板上的复位按钮(Reset),稍等一会就可以在串口监视器中看到打印信息:

打开连接到同一个 WiFi 的手机、平板电脑或电脑的浏览器,输入分配给 ESP32 Web 服务器的 IP 地址,就可以进行点灯操作了。操作过程同样会有串口的调试信息打印出来,具体过程如下:

ESP32


代码链接

GitHub:zhengxinyu13/Simple_ESP32_Web_Server

Gitee:Grayson_Zheng/Simple_ESP32_Web_Server

GitCode:Simple_ESP32_Web_Server - GitCode

[!NOTE]

不会使用 git 命令克隆代码的小伙伴,可以在我主页找到我助理的地球号,或者直接看下面,找我的助理领取。

本文地址:https://www.vps345.com/1398.html

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