ESP8266通过AT指令获取心知天气并解析JSON数据

1. 硬件准备与环境搭建

玩转ESP8266获取天气数据，首先得准备好硬件家伙。你需要一块ESP8266模块，比如常见的ESP-01S，还有一个USB转TTL模块用来连接电脑。接线其实很简单，USB转TTL的TX接ESP8266的RX，RX接TX，3.3V接3.3V，GND接GND。这里有个坑我得提醒你，ESP8266是3.3V设备，千万别接到5V上，不然秒变烟花了。

我刚开始玩的时候图省事，直接用杜邦线插接，结果时不时就接触不良，后来改用焊接排针就稳定多了。电源方面，建议给ESP8266单独供电，因为USB转TTL的3.3V输出电流可能不够，特别是WiFi连接时峰值电流能达到200mA以上。如果你用的是NodeMCU这类开发板，直接用USB供电就行，但要注意选择质量好的数据线，供电不足会导致各种莫名其妙的问题。

固件烧录需要用到安信可的Flash下载工具，最新版是v3.9.5，比旧版更稳定。下载AT固件时要注意，不同型号的ESP8266需要不同的固件。比如ESP-01S要选512KB版本的，而ESP-12F这类大flash的模块可以选更大容量的固件。我习惯在安信可官网下载最新版的AT固件，毕竟修复了不少已知问题。

2. AT固件烧录与基础测试

烧录固件可是个技术活，搞不好就得折腾半天。首先打开Flash下载工具，选择开发板类型为ESP8266，然后加载下载好的AT固件文件。这里要注意偏移地址的设置，一般主固件是0x00000，其他分区按说明设置。波特率刚开始可以用115200，如果烧录失败就降到74800试试。

我遇到过最头疼的问题是烧录时一直报错，后来发现是CH340芯片的USB转TTL驱动问题，更新到最新版就解决了。还有一次是因为ESP8266进入了深度睡眠模式，需要按住FLASH键再按RST才能进入下载模式。这些细节问题往往最耽误时间，所以建议准备个带按钮的USB转TTL模块，方便进入下载模式。

烧录完成后，用串口调试助手测试AT指令。默认波特率是115200，发送AT如果收到OK，说明固件烧录成功。这时候可以测试下基础功能：AT+RST重启模块，AT+GMR查看版本信息。我建议先把常用AT指令整理成文档，调试时直接复制粘贴，比手动输入效率高多了。

3. WiFi连接与网络配置

连接WiFi看似简单，其实藏着不少坑。首先用AT+CWMODE=1设置成STA模式，也就是客户端模式。然后AT+CWJAP指令连接路由器，这里要注意WiFi名称和密码要用双引号括起来。我最开始忘了加引号，折腾了半天才发现问题。

有个特别重要的细节：ESP8266只支持2.4GHz频段，如果你的路由器开了5GHz频段，要么关闭5GHz，要么设置成双频分开。我就被这个问题坑过，手机能搜到WiFi但ESP8266就是找不到，后来才发现是频段问题。另外建议把WiFi信道固定在1-11之间，有些国家信道ESP8266可能不支持。

连接成功后，用AT+CIFSR查看获取到的IP地址。这时候可以ping一下这个IP，测试网络连通性。如果经常断线，可以尝试AT+CWRECONNCFG=1,0,60设置自动重连，这样网络异常时能自动恢复连接。我还喜欢用AT+CIPSTAMAC查看MAC地址，方便在路由器后台管理设备。

4. 心知天气API使用指南

心知天气是国内比较稳定的气象数据服务商，免费版足够个人使用。注册账号后，在控制台可以找到API密钥，记得要保管好这个密钥，每次请求都要用到。免费版每分钟最多请求10次，对于天气显示完全够用了。

API请求的URL结构很重要：基础地址是api.seniverse.com，端口80。请求路径是/v3/weather/now.json，后面跟参数。key参数填你的API密钥，location参数支持城市名、拼音、ID等多种格式。我建议用拼音，比如"beijing"或"shanghai"，这样最不容易出错。

language参数设置返回语言，zh-Hans是简体中文，en是英文。unit参数选择温度单位，c是摄氏度，f是华氏度。这些参数组合起来就构成完整的请求URL。在实际项目中，我通常会把API请求封装成函数，方便重复使用和修改。

5. TCP连接与HTTP请求

建立TCP连接是用AT+CIPSTART指令，类型填"TCP"，地址是"api.seniverse.com"，端口80。这里有个技巧：先ping一下api.seniverse.com获取实际IP地址，有时候域名解析会出问题，直接连IP更稳定。连接成功后模块会返回CONNECT。

接下来设置透传模式：AT+CIPMODE=1，然后AT+CIPSEND进入发送模式。这时候就可以发送HTTP请求了。GET请求的格式要特别注意，每行结尾必须是\\r\\n，最后要空一行。我刚开始漏了空行，服务器一直不返回数据，调试了好久才发现问题。

请求头中最重要的是Host字段，必须正确设置。User-Agent可以自定义，比如"ESP8266-Weather/1.0"。Connection建议设置成close，这样服务器返回数据后会主动关闭连接，避免等待超时。完整的请求看起来是这样的：

GET /v3/weather/now.json?key=你的密钥&location=beijing&language=zh-Hans&unit=c HTTP/1.1
Host: api.seniverse.com
User-Agent: ESP8266-Weather/1.0
Connection: close

6. JSON数据解析实战

心知天气返回的是JSON格式数据，需要用cJSON库来解析。先来说说怎么集成cJSON库。如果用的是Arduino环境，可以直接在库管理中搜索安装。如果是ESP-IDF或者裸机开发，需要手动下载cJSON源码添加到项目中。

解析JSON第一步是用cJSON_Parse()函数把字符串转换成cJSON对象。这里要注意内存管理，解析后的对象用完必须用cJSON_Delete()释放，否则会内存泄漏。我建议封装个安全的解析函数，加入错误处理机制。

数据提取时要注意类型转换。比如温度字段虽然是数字，但在JSON里是字符串形式，需要用atoi()转换。时间字段是ISO 8601格式，需要进一步处理才能显示。我通常会把解析逻辑封装成函数，返回结构体，这样主程序就更清晰。

来看个实际例子：

cJSON *root = cJSON_Parse(response);
cJSON *results = cJSON_GetObjectItem(root, "results");
cJSON *first_result = cJSON_GetArrayItem(results, 0);
cJSON *location = cJSON_GetObjectItem(first_result, "location");
cJSON *now = cJSON_GetObjectItem(first_result, "now");

char *city = cJSON_GetObjectItem(location, "name")->valuestring;
char *temperature = cJSON_GetObjectItem(now, "temperature")->valuestring;
char *weather_text = cJSON_GetObjectItem(now, "text")->valuestring;

printf("城市：%s\\n", city);
printf("温度：%s℃\\n", temperature);
printf("天气：%s\\n", weather_text);

cJSON_Delete(root);

7. 错误处理与优化技巧

实际项目中，错误处理特别重要。网络请求可能超时，JSON可能解析失败，都要有相应的处理机制。我建议给每个AT指令设置重试机制，比如连续失败3次就重启模块。超时时间也要合理设置，TCP连接建议10秒，HTTP请求建议30秒。

内存管理是关键，ESP8266内存有限，要避免内存碎片。建议使用静态缓冲区存储数据，少用动态内存分配。解析JSON时，可以先把不需要的字段跳过，只提取必要数据。响应数据可能很大，可以分段处理，不要一次性加载到内存。

稳定性优化方面，建议添加看门狗定时器，防止程序卡死。定期检查网络连接状态，断线自动重连。还可以实现数据缓存，网络异常时使用上次成功获取的数据。这些优化措施能让项目更加稳定可靠。

8. 实际项目应用示例

把天气获取功能集成到实际项目中，可以考虑做个桌面天气站。用OLED显示屏显示温度、湿度、天气状况，加上几个按键切换城市。外壳可以用3D打印，或者用现成的盒子改造。电源方面，如果放在固定位置，可以用USB供电；如果想移动使用，可以加个锂电池。

数据显示可以考虑添加更多信息，比如空气质量、湿度、风速等。心知天气的API还提供天气预报数据，可以扩展显示未来几天的天气趋势。如果想让项目更有趣，可以加上灯光效果，比如用RGB LED根据天气状况显示不同颜色。

对于进阶应用，可以考虑把数据上传到物联网平台，实现远程监控。或者添加语音播报功能，做成智能语音天气站。这些扩展功能都能让项目更加实用和有趣。最重要的是，在这个过程中你能学到很多实际开发经验，这些都是书本上学不到的。

我在实际项目中发现，稳定性比功能丰富更重要。所以建议先实现基本功能，确保稳定运行后再添加新功能。每次修改都要充分测试，特别是网络相关功能，要多在不同网络环境下测试。这样才能做出真正可靠的项目。