Atmega16是一款低成本的8位微控制器，与之前版本的微控制器相比，其GPIO数量更多。它具有所有常用的通信协议，如UART、USART、SPI和I2C。由于其广泛的社区支持和简单性，它在机器人、汽车和自动化行业中具有广泛的应用。

Atmega16不支持任何无线通信协议，如Wi-Fi和蓝牙，这限制了其在某些领域内的应用领域，如物联网。为了克服这种限制，可以连接支持无线协议的其他控制器。有许多控制器支持无线协议，如被广泛使用的ESP8266等。

在本篇文章中，我们将Atmega16微控制器与ESP8266 NodeMCU进行连接，使其通过互联网进行无线通信。 ESP8266 NodeMCU是广泛使用的WiFi模块，具有完善的社区支持和易于使用的库。 ESP8266 NodeMCU也可以使用Arduino IDE轻松实现编程。在本文中，将使用ESP8266 NodeMCU模块和Atmega16发送电子邮件。 Atmega16将发送指令，当ESP8266收到指令时，它将向选定的电子邮件收件人发送电子邮件。 ATmega16和ESP8266 NodeMCU将通过UART串行通信进行通信。任何通信协议都可用于连接ATmega16和ESP8266 NodeMCU，例如SPI、I2C或UART。

开始前要记住的事情

请注意，本文中使用的Atmega16微控制器工作在5V逻辑电平，而ESP8266 NodeMCU工作在3.3V逻辑电平。两个微控制器的逻辑电平不同，这可能导致Atmega16和ESP8266 NodeMCU之间的一些错误通信，或者如果不维持适当的逻辑电平，也可能会丢失数据。

然而，在浏览了两个微控制器的数据表之后，我们发现我们可以在没有任何逻辑电平转换的情况下进行连接，因为ESP8266 NodeMCU的所有引脚都可以承受高达6V的电压电平。所以5V逻辑电平是没有问题的。此外，Atmega16的数据表清楚地表明高于2V的电压电平被认为是逻辑电平'1'，而ESP8266 NodeMCU工作在3.3V，这意味着如果ESP8266 NodeMCU正在发送3.3V，那么Atmega16可以将其作为逻辑电平'1'。因此，无需使用逻辑电平转换即可进行通信。您也可以使用5到3.3V的逻辑电平转换器。

所需的组件

●    ESP8266 NodeMCU模块

●    Atmega16微控制器

●    16Mhz晶体振荡器

●    按钮

●    跳线

●    面包板

●    USBASP v2.0

电路原理图

设置SMTP2GO服务器以发送电子邮件

在开始编程之前，我们需要一个SMTP服务器来通过ESP8266发送邮件。网上有很多SMTP服务器。在这里，smtp2go.com将用作SMTP服务器。

因此，在编写代码之前，将需要SMTP用户名和密码。要获取这两个凭据，请按照以下步骤操作，其中包括设置SMTP服务器以成功发送电子邮件。

第1步： - 点击“Try SMTP2GO Free”注册一个免费帐户。

第2步： - 将弹出一个窗口，您需要输入一些凭据，如姓名、电子邮件ID和密码。

第3步： - 注册后，您将在输入的电子邮件中收到激活请求。从电子邮件中的验证链接激活您的帐户，然后使用您的电子邮件ID和密码登录。

第4步： - 登录后，您将获得SMTP用户名和SMTP密码。请记住或将这些内容复制到记事本中以供进一步使用。之后点击“Finish”。

第5步： - 现在在左侧访问栏上，单击“Settings”，然后单击“Users”。在这里，您可以看到有关SMTP服务器和PORT端口的信息。通常如下：

编码用户名和密码

现在我们必须使用ASCII字符集更改base64编码格式的用户名和密码。要以base64编码格式转换电子邮件和密码，请使用名为BASE64ENCODE（https://www.base64encode.org/）的网站。复制编码的用户名和密码，以供进一步使用：

完成这些步骤后，接下来编程ESP8266 NodeMCU和Atmega16控制器。

编程AVR微控制器Atmega16和ESP8266

编程将包括两个程序，一个用于Atmega16作为指令发送器，另一个用于ESP8266 NodeMCU作为指令接收器。这两个程序的完整代码都在本文的末尾给出。 Arduino IDE和USBasp编程器用于烧写ESP8266程序，Atmel Studio用于烧写Atmega16程序。

将按钮和LED与Atmega16连接，当我们按下按钮时，Atmega16将向NodeMCU发送指令，NodeMCU将相应地发送电子邮件。 LED将显示数据传输的状态。那么让我们开始编程Atmega16，然后是ESP8266 NodeMCU。

编程ATmega16用于发送电子邮件

首先定义工作主频并包括所有必需的库。使用的库在Atmel Studio安装包中。

1. #define F_CPU 16000000UL
   
2. #include<avr/io.h>
   
3. #include<util/delay.h>
   
4. #include <stdlib.h>
   
5. #include <stdio.h>

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在此之后，必须定义波特率以便与ESP8266通信。请注意，两个控制器（即Atmega16和NodeMCU）的波特率必须一样。在本文中，波特率为9600。

1. #define BAUD_PRESCALE (((F_CPU / (USART_BAUDRATE * 16UL))) - 1)

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两个寄存器UBRRL和UBRRH将用于加载波特率值。波特率的低8位将加载到UBRRL中，波特率的高8位将加载到UBRRH中。为简单起见，请使用UART初始化函数，其中波特率将按值传递。 UART初始化函数包括：

1.   在寄存器UCSRB中设置发送和接收位。

2.   在寄存器UCSRC中选择8位字符大小。

3.   在UBRRL和UBRRH寄存器中加载波特率的低位和高位。

1. void UART_init(long USART_BAUDRATE)
   
2. {
   
3.        UCSRB |= (1 << RXEN) | (1 << TXEN);        
   
4.        UCSRC |= (1 << URSEL) | (1 << UCSZ0) | (1 << UCSZ1);   
   
5.        UBRRL = BAUD_PRESCALE;           
   
6.        UBRRH = (BAUD_PRESCALE >> 8);   
   
7. }

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下一步将设置传输字符的函数。此步骤包括等待空缓冲区完成，然后将char值加载到UDR寄存器。 char将仅在函数中传递。

1. void UART_TxChar(char c)
   
2. {
   
3.        while (! (UCSRA & (1<<UDRE)));   
   
4.        UDR = c;
   
5. }

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而在传输多个字符时，使用如下所示的函数来发送字符串。

1. void UART_sendString(char *str)
   
2. {
   
3.        unsigned char s=0;
   
4. 
   
5.        while (str[s]!=0)         
   
6.         {
   
7.         UART_TxChar(str[s]);
   
8.               s++;
   
9.           }
   
10. }

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在main()函数中，调用UART_init()函数来启动传输。并通过向NodeMCU发送TEST字符串进行回声测试。

1. UART_init(9600);
   
2. UART_sendString("TEST");

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LED和按钮配置GPIO引脚。

1. DDRA |= (1<<0);   
   
2. DDRA &= ~(1<<1);
   
3. PORTA |= (1<<1);

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如果没有按下按钮，则LED指示灯常亮，如果按下按钮，则开始向NodeMCU发送“SEND”命令，并且LED灯熄灭。

1. if(bit_is_clear(PINA,1))
   
2.               {
   
3.                      PORTA |= (1<<0);   
   
4.                      _delay_ms(20);
   
5.               }
   
6.               else
   
7.               {
   
8.                       PORTA &= ~(1<<0);
   
9.                      _delay_ms(50);
   
10.                      UART_sendString("SEND");
    
11.                      _delay_ms(1200);
    
12.               }

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编程ESP8266 NodeMCU

编程NodeMCU包括从Atmega16接收命令和使用One SMTP服务器发送电子邮件。

首先，包括WIFI库，因为将使用互联网来发送电子邮件。定义WIFI ssid和密码，并且保证正确连接。还定义了SMTP服务器。

1. #include <ESP8266WiFi.h>
   
2. const char* ssid = "xxxxxxxxxxxx";
   
3. const char* password = "xxxxxxxxxxx";
   
4. char server[] = "mail.smtp2go.com";

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在setup()函数中，将波特率设置为9600，和Atmega16的波特率保持一致，然后连接到WIFI并显示IP地址。

1. Serial.begin(9600);
   
2. Serial.print("Connecting To: ");
   
3. Serial.println(ssid);
   
4. WiFi.begin(ssid, password);
   
5. while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
   
6. {
   
7. delay(500);  Serial.print(".");
   
8. }

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在loop()函数中，读取Rx引脚上的接收字节并将其转换为字符串形式。

1. if ( Serial.available() > 0 ) {                     
   
2.     while (Serial.available() > 0 && index1 < 6)
   
3.     {
   
4.       delay(100);
   
5.       inChar = Serial.read();
   
6.       inData[index1] = inChar;
   
7.       index1++;
   
8.       inData[index1] = '\0';         
   
9.     }
   
10.     variable.toUpperCase();
    
11.     for (byte  i = 0 ; i < 6 ; i++) {
    
12.       variable.concat(String(inData[i]));
    
13.     }
    
14.     Serial.print("variable is = "); Serial.println(variable);
    
15.     Serial.print("indata is = "); Serial.println(inData);
    
16.     delay(20);
    
17.   }
    
18. String  string = String(variable);

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如果匹配接收命令，则通过调用sendEmail()函数向收件人发送电子邮件。

1.   if (string == "SEND") {
   
2.     sendEmail();
   
3.     Serial.print("Mail sent to:"); Serial.println(" The recipient");
   
4.     Serial.println("");
   
5.   }

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设置SMTP服务器非常重要，如果不这样做，就不能发送任何电子邮件。另请注意，在通信时，设置两个控制器的波特率一样。

因此，以上就是ESP8266如何与AVR微控制器连接以实现物联网通信。本文使用的完整代码如下： main.rar (2.48 KB, 下载次数: 15)

2019-3-5 20:53 上传

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