ESP32 (18) – Access Point

luca 20/05/2017 24

In tutti gli esempi finora proposti, abbiamo utilizzato il chip esp32 in STAtion Mode, ovvero come client che si collega ad una rete wifi esistente. In un precedente articolo ho spiegato in dettaglio come interagiscono i vari componenti del framework esp-idf per stabilire la connessione e l’uso degli eventi per sincronizzare i vari tasks del nostro programma.

Oggi vedremo come configurare il chip esp32 per creare una propria rete wifi, in maniera simile ad un access point. Tale modalità prende infatti il nome di SoftAP.

Indirizzamento IP

Ogni dispositivo collegato ad una rete IP deve avere un proprio indirizzo univoco. E’ possibile assegnare l’indirizzo in maniera statica, o affidarsi ad un servizio (DHCP, Dynamic Host Configuration Protocol – Protocollo di configurazione dinamica dei dispositivi) che li assegna in maniera dinamica. Il servizio DHCP ha il vantaggio di non richiedere – a chi si collega ad una rete – di conoscere a priori la configurazione corretta da applicare (indirizzo IP, maschera di rete, gateway…); per questo normalmente il dispositivo che gestisce la rete offre anche un server DHCP:

ap-05

Anche il framework esp-idf include un server DHCP. Per poterlo rendere disponibile nella nuova rete wifi che andremo a creare dobbiamo:

  • fermare il servizio in caso sia già in esecuzione – tcpip_adapter_dhcps_stop()
  • configurare in maniera statica l’interfaccia di rete del chip esp32 – tcpip_adapter_set_ip_info()
  • avviare il servizio – tcpip_adapter_dhcps_start()
Il framework esp-idf utilizza due diverse interfacce di rete nel caso il chip esp32 sia in station mode o in SoftAP mode (TCPIP_ADAPTER_IF_STA e TCPIP_ADAPTER_IF_AP). Ponete quindi attenzione a quella che configurate in base alla modalità che volete utilizzare.

Per assegnare l’indirizzo 192.168.10.1/24 (/24 corrisponde ad una maschera di rete 255.255.255.0) ed eseguire il server DHCP dobbiamo quindi:

ESP_ERROR_CHECK(tcpip_adapter_dhcps_stop(TCPIP_ADAPTER_IF_AP));
tcpip_adapter_ip_info_t info;
memset(&info, 0, sizeof(info));
IP4_ADDR(&info.ip, 192, 168, 10, 1);
IP4_ADDR(&info.gw, 192, 168, 10, 1);
IP4_ADDR(&info.netmask, 255, 255, 255, 0);
ESP_ERROR_CHECK(tcpip_adapter_set_ip_info(TCPIP_ADAPTER_IF_AP, &info));
ESP_ERROR_CHECK(tcpip_adapter_dhcps_start(TCPIP_ADAPTER_IF_AP));

SoftAP

Possiamo ora configurare la modalità SoftAP del chip esp32.

Per prima cosa inizializziamo l’event handler (vedremo in seguito quali eventi sono disponibili in questa modalità):

ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_init(event_handler, NULL));

Quindi configuriamo lo stack wifi in modalità access point, con configurazione di default memorizzata nella memoria RAM:

wifi_init_config_t wifi_init_config = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&wifi_init_config));
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_storage(WIFI_STORAGE_RAM));
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_AP));

I parametri di configurazione dell’access point sono disponibili nella struct wifi_ap_config_t:

ap-01

  • ssid è il nome (Service Set Identifier) della rete
  • password è la password per il collegamento alla rete (se la modalità di autenticazione la prevede, vedi sotto)
  • ssid_len è la lunghezza (in caratteri) della stringa ssid – può essere lasciata a 0 se tale stringa è null-terminated
  • channel è il canale di trasmissione
  • authmode indica la modalità di autenticazione, vedi sotto
  • ssid_hidden consente di nascondere la rete non trasmettendo il suo SSID in broadcast
  • max_connection è il numero di dispositivi collegati contemporaneamente (max 4)
  • beacon_intereval indica l’intervallo tra la trasmissione di un beacon frame e il successivo

Una volta configurati i parametri, vanno applicati con il metodo esp_wifi_set_config(). Nell’esempio pubblicato su Github, tutti i parametri sono configurabili tramite menuconfig:

ap-02

wifi_config_t ap_config = {
	.ap = {
		.ssid = CONFIG_AP_SSID,
		.password = CONFIG_AP_PASSWORD,
		.ssid_len = 0,
		.channel = CONFIG_AP_CHANNEL,
		.authmode = CONFIG_AP_AUTHMODE,
		.ssid_hidden = CONFIG_AP_SSID_HIDDEN,
		.max_connection = CONFIG_AP_MAX_CONNECTIONS,
		.beacon_interval = CONFIG_AP_BEACON_INTERVAL,			
	},
};
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &ap_config));

Infine avviamo lo stack wifi con:

ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());

Eventi

3 gli eventi principali che sono disponibili in modalità access point:

  • SYSTEM_EVENT_AP_START, quando lo stack ha completato il processo di avvio (iniziato con esp_wifi_start)
  • SYSTEM_EVENT_AP_STACONNECTED, quando un nuovo dispositivo si collega all’access point
  • SYSTEM_EVENT_AP_STADISCONNECTED, quando un dispositivo si disconnette

ap-03

Nell’esempio di questo post gli eventi sono notificati tramite diversi event bits:

case SYSTEM_EVENT_AP_START:
	printf("Access point started\n");
	break;
 
case SYSTEM_EVENT_AP_STACONNECTED:
	xEventGroupSetBits(event_group, STA_CONNECTED_BIT);
	break;
 
case SYSTEM_EVENT_AP_STADISCONNECTED:
	xEventGroupSetBits(event_group, STA_DISCONNECTED_BIT);
	break;

Authentication modes

La modalità SoftAP del chip esp32 supporta diverse modalità di autenticazione:

ap-04

open configura una rete wifi senza alcuna modalità di autenticazione, mentre le altre modalità implementano qualche forma di sicurezza, da quelle più “deboli” (WEP, ormai facilmente violabile) a quelle più sicure (WPA2). Personalmente utilizzo sempre la modalità WPA2_PSK che offre elevata sicurezza e autenticazione tramite password (PSK = PreShared Key, chiave di sicurezza condivisa).

Le diverse modalità di autenticazione impongono criteri di lunghezza della password. In particolare WPA e WPA2 richiedono una password da almeno 8 caratteri; se si specifica una password più corta, il metodo esp_wifi_set_config restituirà un errore.

Elenco dispositivi connessi

E’ possibile ottenere un elenco dei dispositivi connessi all’access point con il metodo esp_wifi_ap_get_sta_list() che aggiorna una struct di tipo wifi_sta_list_t:

wifi_sta_list_t wifi_sta_list;
memset(&wifi_sta_list, 0, sizeof(wifi_sta_list));
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_ap_get_sta_list(&wifi_sta_list));

Per ottenere i parametri IP (ad esempio l’indirizzo) delle varie stations si può quindi utilizzare il metodo tcpip_adapter_get_sta_list():

tcpip_adapter_sta_list_t adapter_sta_list;
memset(&adapter_sta_list, 0, sizeof(adapter_sta_list));
ESP_ERROR_CHECK(tcpip_adapter_get_sta_list(&wifi_sta_list, &adapter_sta_list));
for(int i = 0; i < adapter_sta_list.num; i++) {
	tcpip_adapter_sta_info_t station = adapter_sta_list.sta[i];
	printf("%d - mac: %.2x:%.2x:%.2x:%.2x:%.2x:%.2x - IP: %s\n", i + 1,
		station.mac[0], station.mac[1], station.mac[2],
		station.mac[3], station.mac[4], station.mac[5],
		ip4addr_ntoa(&(station.ip)));
}

Demo

(sottotitoli in italiano disponibili)

24 Comments »

  1. Roland 11/07/2017 at 19:51 - Reply

    Thanks for this tutorial.
    The main.c compiles and I user menuconfig to set the values.
    But If I start the program my wroom32 keeps rebooting telling me the following error:

    ESP_ERROR_CHECK failed: esp_err_t 0xb at 0x400df854
    0x400df854: app_main at /home/roland/Roboter/esp32/esp32-tutorial/12_accesspoint/main/./main.c:168 (discriminator 1)

    file: “/home/roland/Roboter/esp32/esp32-tutorial/12_accesspoint/main/./main.c” line 168
    func: app_main
    expression: esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &ap_config)

    Backtrace: 0x400868ac:0x3ffb88f0 0x40086c29:0x3ffb8910 0x400df854:0x3ffb8930 0x400d0ce2:0x3ffb8a00
    0x400868ac: invoke_abort at /home/roland/Roboter/esp32/esp-idf/components/esp32/./panic.c:547

    0x40086c29: _esp_error_check_failed at /home/roland/Roboter/esp32/esp-idf/components/esp32/./panic.c:559

    0x400df854: app_main at /home/roland/Roboter/esp32/esp32-tutorial/12_accesspoint/main/./main.c:168 (discriminator 1)

    0x400d0ce2: main_task at /home/roland/Roboter/esp32/esp-idf/components/esp32/./cpu_start.c:334

    Rebooting…

    What am I doing wrong?
    could you possibly provide me with a working sdkconfig file

    Thank you

    • luca 12/07/2017 at 08:51 - Reply

      Hi, it usually means that you’re using wrong parameters when configuring the AP… for example a password too short for the encryption method you chose.

  2. rahul 25/07/2017 at 09:26 - Reply

    Really good stuff!!!
    but I want to do make this possible by configuring it with Arduino IDE

    • luca 26/07/2017 at 07:37 - Reply

      Hi! My tutorials are about using only the official IDF but you can find many articles on the Internet related to esp32+arduino…

  3. Brian 09/10/2017 at 20:43 - Reply

    Thanks for the great information. Maybe you already have a demo for APSTA but I was not able to locate it on your site. I would like to configure one ESP32 as SoftAP + Station P2P and then another ESP32 in Station mode to connect to the first ESP’s AP. Hope you can point me in the direction.
    Thanks again

    • luca 10/10/2017 at 12:42 - Reply

      Hi Brian, I’m working on it, meanwhile you can use the esp32 forum: some users already posted example about that mode.

  4. satme 16/10/2017 at 15:35 - Reply

    Hi Luca

    too good tutorial. Wounder why no tutorial on ADC. And how we can make the output of ADC linear. Will be very helpful for sensor interface.

    • luca 17/10/2017 at 08:23 - Reply

      Hi, I’m working on a tutorial about ADC, meanwhile you can read some threads in the esp32 forum.

  5. loris 29/10/2017 at 11:46 - Reply

    commento giusto:

    ESP_ERROR_CHECK failed: esp_err_t 0xb at 0x40103848
    0x40103848: app_main at /home/orcim/esp/_work/_luca_dentella/esp32-tutorial/12_accesspoint/main/./main.c:188 (discriminator 1)

    file: “/home/orcim/esp/_work/_luca_dentella/esp32-tutorial/12_accesspoint/main/./main.c” line 188
    func: app_main
    expression: esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &ap_config)

    Backtrace: 0x40087618:0x3ffba9d0 0x4008797d:0x3ffba9f0 0x40103848:0x3ffbaa10 0x400d0e53:0x3ffbab10
    0x40087618: invoke_abort at /home/orcim/esp/esp-idf/components/esp32/./panic.c:553

    0x4008797d: _esp_error_check_failed at /home/orcim/esp/esp-idf/components/esp32/./panic.c:565

    0x40103848: app_main at /home/orcim/esp/_work/_luca_dentella/esp32-tutorial/12_accesspoint/main/./main.c:188 (discriminator 1)

    0x400d0e53: main_task at /home/orcim/esp/esp-idf/components/esp32/./cpu_start.c:406

    Rebooting…
    ets Jun 8 2016 00:22:57

    • luca 30/10/2017 at 08:45 - Reply

      ciao, normalmente quell’errore indica che qualche parametro in ap_config non è valido… di solito la password non soddisfa i criteri di sicurezza (lunghezza…) dello standard (WEP, WPA…) che hai scelto.

  6. Brian M 25/11/2017 at 09:34 - Reply

    Hi, Luca! Nice Tutorial.
    Can I write the default password in the Kconfig file?

    • luca 25/11/2017 at 14:46 - Reply

      Hi Brian, you can include it in your program (using #define) if you want

  7. Brian M 27/11/2017 at 23:51 - Reply

    Hi, Luca!

    So I implemented sucessfully this tutorial in my own ESP32 but for some reason it seems to reboot when a station connects or disconnects from it. do you have some ideas? Thank you again for your awesome work

    • luca 28/11/2017 at 14:05 - Reply

      Brian, are you running my exact code?

  8. Waseem 10/12/2017 at 00:00 - Reply

    I had to add the following code before calling esp_wifi_init() API in main.c, otherwise this API returns error code 0x1101 and esp32 keeps rebooting.

    :: Code Added before esp_wifi_init() ::
    esp_err_t ret = nvs_flash_init();
    if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES) {
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
    ret = nvs_flash_init();
    }
    ESP_ERROR_CHECK( ret );

    • luca 10/12/2017 at 17:03 - Reply

      Thanks! The new version of the framework (3.0) changed the behaviour of esp_wifi_init() and now you have to call the nvs_flash_init() explicitly.

  9. Claudio 31/01/2018 at 19:32 - Reply

    Ciao Luca, davvero i miei complimenti per il lavoro che stai facendo. Non avrei mai pensato di affrontare IDF senza aver trovato i tuoi tutorial. Dopo aver letto i primi 3 “episodi” non sono riuscito a resistere alla tentazione di acquistare una dev board ESP32.
    Non vedo l’ora che arrivi.

    Posso chiederti se sia possibile configurare le due interfacce (una in STA mode e l’altra in AP mode), in modo da averle contemporaneamente attive?

    Grazie

    • luca 01/02/2018 at 11:40 - Reply

      Ciao Claudio, si puoi configurare il chip in WIFI_MODE_APSTA, avendo a disposizione sia una interfaccia di tipo STAtion che una di tipo AP. In questo thread trovi anche un esempio di come fare… buon divertimento!

  10. And 26/02/2018 at 22:17 - Reply

    Ciao Luca grazie per i tuoi tutorial, volevo chiederti io ho due esp32 , volevo che uno sia access point e uno client, al client vorrei collegare un potenziometro, al server un led che varierà intensità in base all’informazione inviata dal client (cioè dal potenziometro)

    • luca 27/02/2018 at 09:17 - Reply

      ciao, la tua domanda è “si può fare”? sicuramente… tra i miei tutorial trovi tutto (AP, HTTP server, HTTP client…)

  11. Claudio 07/03/2018 at 07:46 - Reply

    Ciao Luca,

    sto provando a installare la toolchain (e l’IDF) su Raspberry PI3. Purtroppo non riesco a trovare una soluzione già compilata, ed il processo di build a partire dai sorgenti è talmente onerosa che non si completa mai e manda in overtemperature l’RPI3.

    Tu potresti indicarmi qualche link da cui scaricare toolchain per RPI3?
    Ho provato da un link indicato da Mr. Kolban in un suo tutorial YouTube, tuttavia credo sia superato non funziona.

    Ti ringrazio. Saluti

  12. James Tang 14/07/2018 at 05:49 - Reply

    Simple question: When I use ESP32 in AP_STA mode, after create a AP by softAP(), can the station part as a client connect to this AP (AP’s network) ?
    Or in short, Can STA connect to its own AP in a ESP32 in AP_STA mode?

    • luca 16/07/2018 at 07:51 - Reply

      don’t think so, but you can try

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