第10章 Matlab的WIFI通信实现
本章节主要为大家讲解Matlab的WIFI方式波形数据传输和后期数据分析功能，非常实用。
10.1 初学者重要提示
1、 测试本章节例程注意事项。
请优先运行开发板，然后运行matlab。
2、 测试使用前，务必优先看本章第3小节。
10.2 程序设计框架
WIFI模块用的ESP8266，串口通信方式。Matlab端是作为TCP客户端，而WIFI模块是作为TCP服务器。上位机和下位机的程序设计框架如下：
10.3 实验操作步骤
由于要用到WIFI模块，非常有必要把实验操作步骤说一下，主要是考虑到一些用户没有用过WIFI。
注意：务必要保证WIFI模块和电脑在同一个局域网内。
10.3.1 第1步，WIFI模块的插入位置
10.3.2 第2步，串口打印的操作说明
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。
注：别注意截图里面的注释说明。
10.3.3 第3步，K1按键按下后，会打印附近的WIF热点
特别注意自己用的WIFI热点是否在识别出来的WIFI列表里面。
10.3.4 第4步，K2按键按下后，加入其中一个WIFI热点
本章配套程序的main.c文件有如下一段代码：
case KEY_DOWN_K2： /* K2键按下， 加入某个WIFI 网络*/
g_TCPServerOk = 0;
ret = ESP8266_JoinAP（“Netcore_7378CB”， “512464265”， 15000）;
if（ret == 1）
{
printf（“rnJoinAP Successrn”）;
}
else
{
printf（“rnJoinAP failrn”）;
}
break;
Netcore_7378CB是热点名，而512464265是密码。需要大家根据自己的情况设置。
加入一次即可，以后上电会自动加入。
10.3.5 第5步，摇杆上键打印WIFI获取的IP地址
这个IP地址要记住，因为Matlab上位机要使用。
当前从WIFI热点获取的IP是192.168.1.5。
10.3.6 第6步，摇杆左键创建一个TCP服务器，端口号1001
打印CreateTCP Success的话，表示创建成功：
10.3.7 第7步，摇杆右键进入Matlab通信状态
这里只是设置一下状态标志，方便进入Matlab通信程序：
10.3.8 第8步，修改Matlab上位机程序的服务器地址
将第5步获取的IP地址填写到上位机程序：
%**********************************************************************************************************
%连接远程服务器，IP地址192.168.1.5，端口号1001。
t = tcpclient（‘192.168.1.5’， 1001）;
第9步，最有一步，运行matlab上位机程序
M文件的程序代码在例子V5-205_Matlab的WIFI波形刷新和数据分析m文件里面。M文件的运行方法在第4章的4.2小节有详细说明。
注意，测试程序时，先将板子上电，也就是先把服务器创建好，然后运行matlab程序。
10.4 下位机STM32F4程序设计
STM32F4端的程序设计思路。
10.4.1 第1步，发送的数据格式
数据格式比较简单，创建了5个uint16_t类型的数据：
uint16_t SendDATA［5］;
10.4.2 第2步，接收同步信号$并发送数据
Matlab发送同步信号$（ASCII编码值是36）给开发板。
int main（void）
{
/* 省略未写，仅留下关键代码 */
/* 进入主程序循环体 */
while （1）
{
/* 判断定时器超时时间 */
if （bsp_CheckTimer（0））
{
/* 每隔100ms 进来一次 */
bsp_LedToggle（2）;
}
if （g_TCPServerOk == 1）
{
cmd_len = ESP8266_RxNew（cmd_buf， &tcpid）;
if（cmd_len 》0）
{
printf（“rn接收到数据长度 = %drn远程ID =%drn数据内容=%srn”，
cmd_len， tcpid， cmd_buf）;
/* 检索matlab发送过来的同步帧字符$，对应的ASCII数值是36 */
if（strchr（（char *）cmd_buf， 36））
{
/* 回复同步帧$ */
ESP8266_SendTcpUdp（tcpid， （uint8_t *）&SyncData， 1）;
bsp_DelayMS（10）;
SendDATA［0］ = rand（）%65536;
SendDATA［1］ = rand（）%65536;
SendDATA［2］ = rand（）%65536;
SendDATA［3］ = rand（）%65536;
SendDATA［4］ = rand（）%65536;
/* 发送数据，10个字节 */
ESP8266_SendTcpUdp（tcpid， （uint8_t *）SendDATA， 10）;
printf（“找到了相应的字符串rn”）;
}
else
{
printf（“没有找到了相应的字符串rn”）;
}
}
}
}
}
通过函数ESP8266_RxNew获取串口接收到的数据，如果数值是36（对应的ASCII字符是$），说明接收到Matlab发送过来的同步信号了。然后再通过函数ESP8266_SendTcpUdp回应一个同步字符$。
回复完毕后，迟了10ms再发数据给matlab，主要是因为matlab的波形刷新有点快，程序这里每发送给matlab一次数据，matlab就会刷新一次，10ms就相当于100Hz的刷新率，也会有一定的闪烁感。
通过这两步就完成了STM32H7端的程序设计。
10.5 上位机Matlab程序设计
Matlab端的程序设计要略复杂些，需要大家理解matlab端的API。
10.5.1 第1步，配置TCP客户端
下面操作是配置TCP客户端连接服务器：
%*********************************************************************************************************
%连接远程服务器，IP地址192.168.1.5，端口号1001。
t = tcpclient（‘192.168.1.5’， 1001）;
务必要根据本章3.5小节获取的IP地址进行配置。
10.5.2 第2步，相关变量设置
程序里面对这些变量的注释已经比较详细：
AxisMax = 65536; %坐标轴最大值
AxisMin = -65536; %坐标轴最小值
window_width = 800; %窗口宽度
g_Count =0; %接收到的数据计数
SOF = 0; %同步帧标志
AxisValue = 1; %坐标值
RecDataDisp = zeros（1，100000）; %开辟100000个数据单元，用于存储接收到的数据。
RecData = zeros（1，100）; %开辟100个数据单元，用于数据处理。
Axis = zeros（1，100000）; %开辟100000个数据单元，用于X轴。
window = window_width * （-0.9）; %窗口X轴起始坐标
axis（［window， window + window_width， AxisMin， AxisMax］）; %设置窗口坐标范围
%子图1显示串口上传的数据
subplot（2，1，1）;
grid on;
title（‘串口数据接收’）;
xlabel（‘时间’）;
ylabel（‘数据’）;
%子图2显示波形的幅频响应
subplot（2，1，2）;
grid on;
title（ ‘FFT’）;
xlabel（ ‘频率’）;
ylabel（ ‘幅度’）;
Fs = 100; % 采样率
N = 50; % 采样点数
n = 0:N-1; % 采样序列
f = n * Fs / N; %真实的频率
这里有以下几点需要大家了解：
变量RecDataDisp，RecData和Axis
这几个变量专门开辟好了数据空间，防止matlab警告和刷新波形慢的问题，大家根据需要可以进行加大。
采样率Fs = 100和采样点数N = 50
这个地方要根据实际的情况进行设置。
10.5.3 第3步，数据同步部分
这部分代码比较关键，matlab先发送同步信号$出去，然后等待开发板回复同步信号$，并读取本次通信的数据。
%设置同步信号标志， = 1表示接收到下位机发送的同步帧
SOF = 0;
%发送同步帧，36对应字符‘$’
data（1） = 36;
write（t， data（1））;
%读取返回值
RecData = read（t，1，‘uint8’）;
%如果检索到$，读取10个字节的数据，也就是5个uint16的数据
if（RecData == 36）
RecData = read（t， 5， ‘uint16’）;
SOF =1;
StartData = 0;
end
这里有以下几点需要大家了解：
函数write（t， data（1））
用于发送同步信号$（ASCII值是36）。
函数read（t，1，‘uint8’）
读取1个uint8类型的数据，也就是1个字节。
函数if（RecData == 36）
检查接收到的数据是否是同步信号$。如果是$，继续读取10个字节的数据，也就是5个uint16的数据。
10.5.4 第4步，显示串口上传的数据
下面matlab的数据显示波形
%更新接收到的数据波形
if（SOF == 1）
%更新数据
RecDataDisp（AxisValue） = RecData（1）;
RecDataDisp（AxisValue + 1） = RecData（2）;
RecDataDisp（AxisValue + 2） = RecData（3）;
RecDataDisp（AxisValue + 3） = RecData（4）;
RecDataDisp（AxisValue + 4） = RecData（5）;
%更新X轴
Axis（AxisValue） = AxisValue;
Axis（AxisValue + 1） = AxisValue + 1;
Axis（AxisValue + 2） = AxisValue + 2;
Axis（AxisValue + 3） = AxisValue + 3;
Axis（AxisValue + 4） = AxisValue + 4;
%更新变量
AxisValue = AxisValue + 5;
g_Count = g_Count + 5;
%绘制波形
subplot（2，1，1）;
plot（Axis（1:AxisValue-1）， RecDataDisp（1:AxisValue-1）， ‘r’）;
window = window + 5;
axis（［window， window + window_width， AxisMin， AxisMax］）;
grid on;
title（‘串口数据接收’）;
xlabel（‘时间’）;
ylabel（‘数据’）;
drawnow
end
这里有以下几点需要大家了解：
数组RecDataDisp，RecData和Axis
这里要尤其注意，matlab的数组索引是从1开始的，也是开头直接定义AxisValue = 1的原因。
函数plot
这里plot的实现尤其重要，务必要注意坐标点和数值个数要匹配。
10.5.5 第5步，FFT数据展示
FFT部分会在在后面章节为大家详细讲解，这里也做个说明，这里是每接收够50个数据，做一次FFT：
if（g_Count== 50）
subplot（2，1，2）;
%对原始信号做 FFT 变换
y = fft（RecDataDisp（AxisValue-50:AxisValue-1）， 50）;
%求 FFT 转换结果的模值
Mag = abs（y）*2/N;
%绘制幅频相应曲线
plot（f， Mag， ‘r’）;
grid on;
title（ ‘FFT’）;
xlabel（ ‘频率’）;
ylabel（ ‘幅度’）;
g_Count = 0;
drawnow
end
10.6 实验例程说明（MDK）
配套例子：
V6-204_Matlab的WIFI通信实现
实验目的：
学习matlab的串口数据通信。
实验内容：
K1键 ： 列举AP，就是WIFI热点;
K2键 ： 加入AP，就是加入WIFI热点;
K3键 ： 9600波特率切换到115200，并设置为Station模式;
摇杆上键 ： AT+CIFSR获取本地IP地址;
摇杆下键 ： AT+CIPSTATUS获得IP连接状态;
摇杆左键 ： AT+CIPSTART建立TCP服务器;
摇杆右键 ： 进入Maltab数据通信状态;
使用AC6注意事项
特别注意附件章节C的问题。
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
Matlab的上位机效果：
程序设计：
系统栈大小分配：
第10章 Matlab的WIFI通信实现
本章节主要为大家讲解Matlab的WIFI方式波形数据传输和后期数据分析功能，非常实用。
10.1 初学者重要提示
1、 测试本章节例程注意事项。
请优先运行开发板，然后运行matlab。
2、 测试使用前，务必优先看本章第3小节。
10.2 程序设计框架
WIFI模块用的ESP8266，串口通信方式。Matlab端是作为TCP客户端，而WIFI模块是作为TCP服务器。上位机和下位机的程序设计框架如下：
10.3 实验操作步骤
由于要用到WIFI模块，非常有必要把实验操作步骤说一下，主要是考虑到一些用户没有用过WIFI。
注意：务必要保证WIFI模块和电脑在同一个局域网内。
10.3.1 第1步，WIFI模块的插入位置
10.3.2 第2步，串口打印的操作说明
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1。
注：别注意截图里面的注释说明。
10.3.3 第3步，K1按键按下后，会打印附近的WIF热点
特别注意自己用的WIFI热点是否在识别出来的WIFI列表里面。
10.3.4 第4步，K2按键按下后，加入其中一个WIFI热点
本章配套程序的main.c文件有如下一段代码：
case KEY_DOWN_K2： /* K2键按下， 加入某个WIFI 网络*/
g_TCPServerOk = 0;
ret = ESP8266_JoinAP（“Netcore_7378CB”， “512464265”， 15000）;
if（ret == 1）
{
printf（“rnJoinAP Successrn”）;
}
else
{
printf（“rnJoinAP failrn”）;
}
break;
Netcore_7378CB是热点名，而512464265是密码。需要大家根据自己的情况设置。
加入一次即可，以后上电会自动加入。
10.3.5 第5步，摇杆上键打印WIFI获取的IP地址
这个IP地址要记住，因为Matlab上位机要使用。
当前从WIFI热点获取的IP是192.168.1.5。
10.3.6 第6步，摇杆左键创建一个TCP服务器，端口号1001
打印CreateTCP Success的话，表示创建成功：
10.3.7 第7步，摇杆右键进入Matlab通信状态
这里只是设置一下状态标志，方便进入Matlab通信程序：
10.3.8 第8步，修改Matlab上位机程序的服务器地址
将第5步获取的IP地址填写到上位机程序：
%**********************************************************************************************************
%连接远程服务器，IP地址192.168.1.5，端口号1001。
t = tcpclient（‘192.168.1.5’， 1001）;
第9步，最有一步，运行matlab上位机程序
M文件的程序代码在例子V5-205_Matlab的WIFI波形刷新和数据分析m文件里面。M文件的运行方法在第4章的4.2小节有详细说明。
注意，测试程序时，先将板子上电，也就是先把服务器创建好，然后运行matlab程序。
10.4 下位机STM32F4程序设计
STM32F4端的程序设计思路。
10.4.1 第1步，发送的数据格式
数据格式比较简单，创建了5个uint16_t类型的数据：
uint16_t SendDATA［5］;
10.4.2 第2步，接收同步信号$并发送数据
Matlab发送同步信号$（ASCII编码值是36）给开发板。
int main（void）
{
/* 省略未写，仅留下关键代码 */
/* 进入主程序循环体 */
while （1）
{
/* 判断定时器超时时间 */
if （bsp_CheckTimer（0））
{
/* 每隔100ms 进来一次 */
bsp_LedToggle（2）;
}
if （g_TCPServerOk == 1）
{
cmd_len = ESP8266_RxNew（cmd_buf， &tcpid）;
if（cmd_len 》0）
{
printf（“rn接收到数据长度 = %drn远程ID =%drn数据内容=%srn”，
cmd_len， tcpid， cmd_buf）;
/* 检索matlab发送过来的同步帧字符$，对应的ASCII数值是36 */
if（strchr（（char *）cmd_buf， 36））
{
/* 回复同步帧$ */
ESP8266_SendTcpUdp（tcpid， （uint8_t *）&SyncData， 1）;
bsp_DelayMS（10）;
SendDATA［0］ = rand（）%65536;
SendDATA［1］ = rand（）%65536;
SendDATA［2］ = rand（）%65536;
SendDATA［3］ = rand（）%65536;
SendDATA［4］ = rand（）%65536;
/* 发送数据，10个字节 */
ESP8266_SendTcpUdp（tcpid， （uint8_t *）SendDATA， 10）;
printf（“找到了相应的字符串rn”）;
}
else
{
printf（“没有找到了相应的字符串rn”）;
}
}
}
}
}
通过函数ESP8266_RxNew获取串口接收到的数据，如果数值是36（对应的ASCII字符是$），说明接收到Matlab发送过来的同步信号了。然后再通过函数ESP8266_SendTcpUdp回应一个同步字符$。
回复完毕后，迟了10ms再发数据给matlab，主要是因为matlab的波形刷新有点快，程序这里每发送给matlab一次数据，matlab就会刷新一次，10ms就相当于100Hz的刷新率，也会有一定的闪烁感。
通过这两步就完成了STM32H7端的程序设计。
10.5 上位机Matlab程序设计
Matlab端的程序设计要略复杂些，需要大家理解matlab端的API。
10.5.1 第1步，配置TCP客户端
下面操作是配置TCP客户端连接服务器：
%*********************************************************************************************************
%连接远程服务器，IP地址192.168.1.5，端口号1001。
t = tcpclient（‘192.168.1.5’， 1001）;
务必要根据本章3.5小节获取的IP地址进行配置。
10.5.2 第2步，相关变量设置
程序里面对这些变量的注释已经比较详细：
AxisMax = 65536; %坐标轴最大值
AxisMin = -65536; %坐标轴最小值
window_width = 800; %窗口宽度
g_Count =0; %接收到的数据计数
SOF = 0; %同步帧标志
AxisValue = 1; %坐标值
RecDataDisp = zeros（1，100000）; %开辟100000个数据单元，用于存储接收到的数据。
RecData = zeros（1，100）; %开辟100个数据单元，用于数据处理。
Axis = zeros（1，100000）; %开辟100000个数据单元，用于X轴。
window = window_width * （-0.9）; %窗口X轴起始坐标
axis（［window， window + window_width， AxisMin， AxisMax］）; %设置窗口坐标范围
%子图1显示串口上传的数据
subplot（2，1，1）;
grid on;
title（‘串口数据接收’）;
xlabel（‘时间’）;
ylabel（‘数据’）;
%子图2显示波形的幅频响应
subplot（2，1，2）;
grid on;
title（ ‘FFT’）;
xlabel（ ‘频率’）;
ylabel（ ‘幅度’）;
Fs = 100; % 采样率
N = 50; % 采样点数
n = 0:N-1; % 采样序列
f = n * Fs / N; %真实的频率
这里有以下几点需要大家了解：
变量RecDataDisp，RecData和Axis
这几个变量专门开辟好了数据空间，防止matlab警告和刷新波形慢的问题，大家根据需要可以进行加大。
采样率Fs = 100和采样点数N = 50
这个地方要根据实际的情况进行设置。
10.5.3 第3步，数据同步部分
这部分代码比较关键，matlab先发送同步信号$出去，然后等待开发板回复同步信号$，并读取本次通信的数据。
%设置同步信号标志， = 1表示接收到下位机发送的同步帧
SOF = 0;
%发送同步帧，36对应字符‘$’
data（1） = 36;
write（t， data（1））;
%读取返回值
RecData = read（t，1，‘uint8’）;
%如果检索到$，读取10个字节的数据，也就是5个uint16的数据
if（RecData == 36）
RecData = read（t， 5， ‘uint16’）;
SOF =1;
StartData = 0;
end
这里有以下几点需要大家了解：
函数write（t， data（1））
用于发送同步信号$（ASCII值是36）。
函数read（t，1，‘uint8’）
读取1个uint8类型的数据，也就是1个字节。
函数if（RecData == 36）
检查接收到的数据是否是同步信号$。如果是$，继续读取10个字节的数据，也就是5个uint16的数据。
10.5.4 第4步，显示串口上传的数据
下面matlab的数据显示波形
%更新接收到的数据波形
if（SOF == 1）
%更新数据
RecDataDisp（AxisValue） = RecData（1）;
RecDataDisp（AxisValue + 1） = RecData（2）;
RecDataDisp（AxisValue + 2） = RecData（3）;
RecDataDisp（AxisValue + 3） = RecData（4）;
RecDataDisp（AxisValue + 4） = RecData（5）;
%更新X轴
Axis（AxisValue） = AxisValue;
Axis（AxisValue + 1） = AxisValue + 1;
Axis（AxisValue + 2） = AxisValue + 2;
Axis（AxisValue + 3） = AxisValue + 3;
Axis（AxisValue + 4） = AxisValue + 4;
%更新变量
AxisValue = AxisValue + 5;
g_Count = g_Count + 5;
%绘制波形
subplot（2，1，1）;
plot（Axis（1:AxisValue-1）， RecDataDisp（1:AxisValue-1）， ‘r’）;
window = window + 5;
axis（［window， window + window_width， AxisMin， AxisMax］）;
grid on;
title（‘串口数据接收’）;
xlabel（‘时间’）;
ylabel（‘数据’）;
drawnow
end
这里有以下几点需要大家了解：
数组RecDataDisp，RecData和Axis
这里要尤其注意，matlab的数组索引是从1开始的，也是开头直接定义AxisValue = 1的原因。
函数plot
这里plot的实现尤其重要，务必要注意坐标点和数值个数要匹配。
10.5.5 第5步，FFT数据展示
FFT部分会在在后面章节为大家详细讲解，这里也做个说明，这里是每接收够50个数据，做一次FFT：
if（g_Count== 50）
subplot（2，1，2）;
%对原始信号做 FFT 变换
y = fft（RecDataDisp（AxisValue-50:AxisValue-1）， 50）;
%求 FFT 转换结果的模值
Mag = abs（y）*2/N;
%绘制幅频相应曲线
plot（f， Mag， ‘r’）;
grid on;
title（ ‘FFT’）;
xlabel（ ‘频率’）;
ylabel（ ‘幅度’）;
g_Count = 0;
drawnow
end
10.6 实验例程说明（MDK）
配套例子：
V6-204_Matlab的WIFI通信实现
实验目的：
学习matlab的串口数据通信。
实验内容：
K1键 ： 列举AP，就是WIFI热点;
K2键 ： 加入AP，就是加入WIFI热点;
K3键 ： 9600波特率切换到115200，并设置为Station模式;
摇杆上键 ： AT+CIFSR获取本地IP地址;
摇杆下键 ： AT+CIPSTATUS获得IP连接状态;
摇杆左键 ： AT+CIPSTART建立TCP服务器;
摇杆右键 ： 进入Maltab数据通信状态;
使用AC6注意事项
特别注意附件章节C的问题。
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
Matlab的上位机效果：
程序设计：
系统栈大小分配：
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