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ESP32 AP+STA共存模式兼顾服务与联网

在智能家居设备日益复杂的今天，一个看似简单的问题却困扰着无数用户： 新买的智能灯泡、插座或传感器，怎么连上我家Wi-Fi？

你试过扫码配网失败、蓝牙搜不到设备、App提示“请靠近设备”……最后只能翻说明书、重置设备、重启路由器。这背后的核心矛盾是—— 设备还没联网，怎么让人配置它？

于是，一种“先自建网络，再接入外部网络”的聪明方案应运而生：让设备自己开个热点（AP），手机连上来填个密码，然后设备用这个密码去连家里的Wi-Fi（STA）。整个过程无需额外工具，就像给设备“喂”一口网络。

而实现这一切的明星选手，正是 ESP32 —— 那块几块钱就能买到、集Wi-Fi + 蓝牙于一身的国产芯片。它最强大的能力之一，就是 AP+STA共存模式 ：一边当客户端上网，一边当热点提供服务，两不耽误 🚀

我们不妨从一个真实场景切入：假设你在开发一款智能温湿度计，用户希望做到：

  • 出厂时没网络，也能通过手机配置Wi-Fi；
  • 配完网后能自动上传数据到云端；
  • 即便云服务挂了，也能直连设备查看历史记录或升级固件。

传统做法可能是分阶段切换模式：先开AP等配置 → 保存SSID/密码 → 切STA尝试联网。但这样有个致命问题——如果连不上怎么办？用户还得重新进入AP模式，操作繁琐。

而 AP+STA共存模式 直接打破时间壁垒： 设备永远在线，既可对外通信，又能对内服务。

“我既要又要？”
对，ESP32说：“安排。”

那它是怎么做到的？

虽然ESP32只有一个物理射频模块，但它通过底层驱动抽象出两个逻辑接口：

  • WIFI_IF_STA ：作为站点连接路由器
  • WIFI_IF_AP ：作为接入点开放热点

两者共享同一信道和天线，靠 时间分片调度（TDMA） 快速轮询处理收发任务，看起来就像是“同时工作”。当然，这也带来约20%~30%的吞吐性能损耗，但对于大多数IoT应用来说完全可接受。

更妙的是，这两个接口拥有独立的IP子网：

接口 角色 IP范围示例
STA 客户端 192.168.1.100（从路由器获取）
AP 热点 192.168.4.1（内置DHCP服务器分配）

这意味着手机可以通过AP直连设备进行本地控制，而设备同时还能通过STA把传感器数据发往MQTT服务器或HTTP API，真正做到 “边联网、边服务” 💡

不过要注意一点： AP和STA必须运行在同一信道上 。比如你的路由器在信道6，那AP也得切到6，否则射频切换延迟会导致丢包。好在ESP-IDF会自动同步，开发者基本不用操心。

来看一段经典的初始化代码（基于ESP-IDF）： 

#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "nvs_flash.h"

#define EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID      "MyDevice_AP"
#define EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS      "12345678"
#define EXAMPLE_TARGET_SSID        "HomeRouter"
#define EXAMPLE_TARGET_PASS        "password123"

static void wifi_init_ap_sta(void)
{
    nvs_flash_init();
    esp_event_loop_create_default();

    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    esp_wifi_init(&cfg);

    // 关键一步：启用双模共存
    esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_APSTA);

    // 配置STA：连接目标路由器
    wifi_config_t sta_config = {
        .sta = {
            .ssid = EXAMPLE_TARGET_SSID,
            .password = EXAMPLE_TARGET_PASS,
            .threshold.authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK
        },
    };
    esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &sta_config);

    // 配置AP：创建本地热点
    wifi_config_t ap_config = {
        .ap = {
            .ssid = EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID,
            .password = EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS,
            .ssid_len = strlen(EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID),
            .channel = 6,
            .authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK,
            .max_connection = 4,
            .beacon_interval = 100,
        },
    };

    if (strlen(EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS) == 0) {
        ap_config.ap.authmode = WIFI_AUTH_OPEN;
    }

    esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &ap_config);
    esp_wifi_start();
    esp_wifi_connect();  // 主动连接STA网络

    printf("AP+STA mode started.\n");
}

这段代码干了这么几件事：

  1. 初始化NVS闪存，用来持久化Wi-Fi凭证；
  2. 设置Wi-Fi为 WIFI_MODE_APSTA 模式；
  3. 分别配置STA（要连的路由器）和AP（自己开的热点）；
  4. 启动Wi-Fi并触发STA连接。

启动后，手机就可以搜索到名为 MyDevice_AP 的热点，连上去访问 http://192.168.4.1 ，就能看到一个配置页面啦！

接下来，为了让用户能真正“填密码”，我们需要在设备上跑一个轻量级Web服务器。幸运的是，ESP-IDF自带了 esp_http_server 组件，资源占用极小（<10KB RAM），非常适合嵌入式场景。

下面是个简单的网页交互示例： 

#include "esp_http_server.h"
#include "cJSON.h"

httpd_handle_t server = NULL;

// GET / -> 返回配置页
esp_err_t root_handler(httpd_req_t *req)
{
    const char* html = "<h1>Configure Your Device</h1>"
                       "<form action='/save_wifi' method='POST'>"
                       "  SSID: <input name='ssid'><br>"
                       "  Password: <input type='password' name='pass'><br>"
                       "  <button type='submit'>Connect</button>"
                       "</form>";
    httpd_resp_send(req, html, HTTPD_RESP_USE_STRLEN);
    return ESP_OK;
}

// POST /save_wifi -> 接收并处理Wi-Fi信息
esp_err_t save_wifi_handler(httpd_req_t *req)
{
    char buf[100];
    int len = httpd_req_recv(req, buf, sizeof(buf)-1);
    if (len <= 0) {
        httpd_resp_send_500(req);
        return ESP_FAIL;
    }
    buf[len] = '\0';

    cJSON *json = cJSON_Parse(buf);
    if (json) {
        const char *ssid = cJSON_GetObjectItem(json, "ssid")->valuestring;
        const char *pass = cJSON_GetObjectItem(json, "pass")->valuestring;

        save_wifi_credentials(ssid, pass);  // 自定义函数，存入NVS

        // 断开旧连接，切换新网络
        esp_wifi_disconnect();
        wifi_config_t config = {0};
        strncpy((char*)config.sta.ssid, ssid, 32);
        strncpy((char*)config.sta.password, pass, 64);
        esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &config);
        esp_wifi_connect();

        cJSON_Delete(json);
        httpd_resp_sendstr(req, "✅ Saved! Trying to connect...");
    } else {
        httpd_resp_send_400(req);
    }
    return ESP_OK;
}

void start_web_server()
{
    httpd_config_t config = HTTPD_DEFAULT_CONFIG();
    httpd_start(&server, &config);

    httpd_uri_t uri_get = {
        .uri       = "/",
        .method    = HTTP_GET,
        .handler   = root_handler,
    };
    httpd_register_uri_handler(server, &uri_get);

    httpd_uri_t uri_post = {
        .uri       = "/save_wifi",
        .method    = HTTP_POST,
        .handler   = save_wifi_handler,
    };
    httpd_register_uri_handler(server, &uri_post);
}

是不是很像Node.js写法？只不过跑在32位MCU上 😎

现在用户连上AP热点，打开浏览器输入 192.168.4.1 ，就能看到一个表单，提交后设备就会尝试连接指定Wi-Fi。整个过程就像给路由器“代打卡”。

当然，实际工程中还有很多细节需要打磨：

🛠️ 信道干扰优化

建议将AP默认信道设为6或11（避开拥挤的1、6、11之外的中间信道），减少同频干扰。虽然ESP32会自动跟随STA信道，但在多设备部署时手动固定更稳定。

💾 内存管理

开启双Wi-Fi + Web服务器大约消耗60~80KB RAM。如果你还打算跑TLS加密或WebSocket，记得留足余量，避免OOM崩溃。

🔐 安全加固

  • AP热点一定要设密码！开放网络等于裸奔。
  • 敏感操作加Token验证，防止CSRF攻击。
  • 配网完成后可选择关闭AP以降低功耗和暴露面。

🔄 异常恢复机制

加入超时重试逻辑：若STA连接失败超过3次，自动重启AP等待重新配置；也可以用GPIO按键触发“恢复出厂设置”。

🔋 电池供电场景

对于门锁、传感器这类低功耗设备，正常运行时不开启AP，仅在长按按钮或收到唤醒信号时才临时开启用于维护。

最终系统架构大概是这样： 

graph LR
    Internet --> Router
    Router <--(STA)-- ESP32 --(AP)--> Smartphone
    ESP32 -->|MQTT/HTTP| CloudService
    Smartphone -->|Local Access| ESP32
  • 手机通过AP直连设备完成配置；
  • 设备通过STA连接路由器上传数据；
  • 即使断网也能本地调试，真正实现“离线可用”。

这种设计不只是技术炫技，更是用户体验的跃迁。

想象一下：老人不会用App，你可以直接告诉他：“连这个叫‘LivingRoom_Lamp’的Wi-Fi，打开网页就能改亮度。” 不依赖厂商App，不依赖云服务，纯粹靠标准协议交互。

这才是物联网该有的样子：开放、自主、可靠。

而ESP32的AP+STA共存模式，正以极低的成本，把这种可能性带进了千家万户。未来哪怕Matter普及、Wi-Fi 6成为主流，这种“自组织网络 + 双向通信”的范式依然不会过时。

毕竟， 一个好的设备，不该要求用户先学会怎么让它联网，而是主动伸出连接之手。

而这，正是AP+STA的意义所在 ✨

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考

ESP32 AP+STA共存模式兼顾服务与联网

在智能家居设备日益复杂的今天，一个看似简单的问题却困扰着无数用户： 新买的智能灯泡、插座或传感器，怎么连上我家Wi-Fi？

你试过扫码配网失败、蓝牙搜不到设备、App提示“请靠近设备”……最后只能翻说明书、重置设备、重启路由器。这背后的核心矛盾是—— 设备还没联网，怎么让人配置它？

于是，一种“先自建网络，再接入外部网络”的聪明方案应运而生：让设备自己开个热点（AP），手机连上来填个密码，然后设备用这个密码去连家里的Wi-Fi（STA）。整个过程无需额外工具，就像给设备“喂”一口网络。

而实现这一切的明星选手，正是 ESP32 —— 那块几块钱就能买到、集Wi-Fi + 蓝牙于一身的国产芯片。它最强大的能力之一，就是 AP+STA共存模式 ：一边当客户端上网，一边当热点提供服务，两不耽误 🚀

我们不妨从一个真实场景切入：假设你在开发一款智能温湿度计，用户希望做到：

  • 出厂时没网络，也能通过手机配置Wi-Fi；
  • 配完网后能自动上传数据到云端；
  • 即便云服务挂了，也能直连设备查看历史记录或升级固件。

传统做法可能是分阶段切换模式：先开AP等配置 → 保存SSID/密码 → 切STA尝试联网。但这样有个致命问题——如果连不上怎么办？用户还得重新进入AP模式，操作繁琐。

而 AP+STA共存模式 直接打破时间壁垒： 设备永远在线，既可对外通信，又能对内服务。

“我既要又要？”
对，ESP32说：“安排。”

那它是怎么做到的？

虽然ESP32只有一个物理射频模块，但它通过底层驱动抽象出两个逻辑接口：

  • WIFI_IF_STA ：作为站点连接路由器
  • WIFI_IF_AP ：作为接入点开放热点

两者共享同一信道和天线，靠 时间分片调度（TDMA） 快速轮询处理收发任务，看起来就像是“同时工作”。当然，这也带来约20%~30%的吞吐性能损耗，但对于大多数IoT应用来说完全可接受。

更妙的是，这两个接口拥有独立的IP子网：

接口 角色 IP范围示例
STA 客户端 192.168.1.100（从路由器获取）
AP 热点 192.168.4.1（内置DHCP服务器分配）

这意味着手机可以通过AP直连设备进行本地控制，而设备同时还能通过STA把传感器数据发往MQTT服务器或HTTP API，真正做到 “边联网、边服务” 💡

不过要注意一点： AP和STA必须运行在同一信道上 。比如你的路由器在信道6，那AP也得切到6，否则射频切换延迟会导致丢包。好在ESP-IDF会自动同步，开发者基本不用操心。

来看一段经典的初始化代码（基于ESP-IDF）： 

#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "nvs_flash.h"

#define EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID      "MyDevice_AP"
#define EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS      "12345678"
#define EXAMPLE_TARGET_SSID        "HomeRouter"
#define EXAMPLE_TARGET_PASS        "password123"

static void wifi_init_ap_sta(void)
{
    nvs_flash_init();
    esp_event_loop_create_default();

    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    esp_wifi_init(&cfg);

    // 关键一步：启用双模共存
    esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_APSTA);

    // 配置STA：连接目标路由器
    wifi_config_t sta_config = {
        .sta = {
            .ssid = EXAMPLE_TARGET_SSID,
            .password = EXAMPLE_TARGET_PASS,
            .threshold.authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK
        },
    };
    esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &sta_config);

    // 配置AP：创建本地热点
    wifi_config_t ap_config = {
        .ap = {
            .ssid = EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID,
            .password = EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS,
            .ssid_len = strlen(EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID),
            .channel = 6,
            .authmode = WIFI_AUTH_WPA2_PSK,
            .max_connection = 4,
            .beacon_interval = 100,
        },
    };

    if (strlen(EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS) == 0) {
        ap_config.ap.authmode = WIFI_AUTH_OPEN;
    }

    esp_wifi_set_config(WIFI_IF_AP, &ap_config);
    esp_wifi_start();
    esp_wifi_connect();  // 主动连接STA网络

    printf("AP+STA mode started.\n");
}

这段代码干了这么几件事：

  1. 初始化NVS闪存，用来持久化Wi-Fi凭证；
  2. 设置Wi-Fi为 WIFI_MODE_APSTA 模式；
  3. 分别配置STA（要连的路由器）和AP（自己开的热点）；
  4. 启动Wi-Fi并触发STA连接。

启动后，手机就可以搜索到名为 MyDevice_AP 的热点，连上去访问 http://192.168.4.1 ，就能看到一个配置页面啦！

接下来，为了让用户能真正“填密码”，我们需要在设备上跑一个轻量级Web服务器。幸运的是，ESP-IDF自带了 esp_http_server 组件，资源占用极小（<10KB RAM），非常适合嵌入式场景。

下面是个简单的网页交互示例： 

#include "esp_http_server.h"
#include "cJSON.h"

httpd_handle_t server = NULL;

// GET / -> 返回配置页
esp_err_t root_handler(httpd_req_t *req)
{
    const char* html = "<h1>Configure Your Device</h1>"
                       "<form action='/save_wifi' method='POST'>"
                       "  SSID: <input name='ssid'><br>"
                       "  Password: <input type='password' name='pass'><br>"
                       "  <button type='submit'>Connect</button>"
                       "</form>";
    httpd_resp_send(req, html, HTTPD_RESP_USE_STRLEN);
    return ESP_OK;
}

// POST /save_wifi -> 接收并处理Wi-Fi信息
esp_err_t save_wifi_handler(httpd_req_t *req)
{
    char buf[100];
    int len = httpd_req_recv(req, buf, sizeof(buf)-1);
    if (len <= 0) {
        httpd_resp_send_500(req);
        return ESP_FAIL;
    }
    buf[len] = '\0';

    cJSON *json = cJSON_Parse(buf);
    if (json) {
        const char *ssid = cJSON_GetObjectItem(json, "ssid")->valuestring;
        const char *pass = cJSON_GetObjectItem(json, "pass")->valuestring;

        save_wifi_credentials(ssid, pass);  // 自定义函数，存入NVS

        // 断开旧连接，切换新网络
        esp_wifi_disconnect();
        wifi_config_t config = {0};
        strncpy((char*)config.sta.ssid, ssid, 32);
        strncpy((char*)config.sta.password, pass, 64);
        esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &config);
        esp_wifi_connect();

        cJSON_Delete(json);
        httpd_resp_sendstr(req, "✅ Saved! Trying to connect...");
    } else {
        httpd_resp_send_400(req);
    }
    return ESP_OK;
}

void start_web_server()
{
    httpd_config_t config = HTTPD_DEFAULT_CONFIG();
    httpd_start(&server, &config);

    httpd_uri_t uri_get = {
        .uri       = "/",
        .method    = HTTP_GET,
        .handler   = root_handler,
    };
    httpd_register_uri_handler(server, &uri_get);

    httpd_uri_t uri_post = {
        .uri       = "/save_wifi",
        .method    = HTTP_POST,
        .handler   = save_wifi_handler,
    };
    httpd_register_uri_handler(server, &uri_post);
}

是不是很像Node.js写法？只不过跑在32位MCU上 😎

现在用户连上AP热点，打开浏览器输入 192.168.4.1 ，就能看到一个表单，提交后设备就会尝试连接指定Wi-Fi。整个过程就像给路由器“代打卡”。

当然，实际工程中还有很多细节需要打磨：

🛠️ 信道干扰优化

建议将AP默认信道设为6或11（避开拥挤的1、6、11之外的中间信道），减少同频干扰。虽然ESP32会自动跟随STA信道，但在多设备部署时手动固定更稳定。

💾 内存管理

开启双Wi-Fi + Web服务器大约消耗60~80KB RAM。如果你还打算跑TLS加密或WebSocket，记得留足余量，避免OOM崩溃。

🔐 安全加固

  • AP热点一定要设密码！开放网络等于裸奔。
  • 敏感操作加Token验证，防止CSRF攻击。
  • 配网完成后可选择关闭AP以降低功耗和暴露面。

🔄 异常恢复机制

加入超时重试逻辑：若STA连接失败超过3次，自动重启AP等待重新配置；也可以用GPIO按键触发“恢复出厂设置”。

🔋 电池供电场景

对于门锁、传感器这类低功耗设备，正常运行时不开启AP，仅在长按按钮或收到唤醒信号时才临时开启用于维护。

最终系统架构大概是这样： 

graph LR
    Internet --> Router
    Router <--(STA)-- ESP32 --(AP)--> Smartphone
    ESP32 -->|MQTT/HTTP| CloudService
    Smartphone -->|Local Access| ESP32
  • 手机通过AP直连设备完成配置；
  • 设备通过STA连接路由器上传数据；
  • 即使断网也能本地调试，真正实现“离线可用”。

这种设计不只是技术炫技，更是用户体验的跃迁。

想象一下：老人不会用App，你可以直接告诉他：“连这个叫‘LivingRoom_Lamp’的Wi-Fi，打开网页就能改亮度。” 不依赖厂商App，不依赖云服务，纯粹靠标准协议交互。

这才是物联网该有的样子：开放、自主、可靠。

而ESP32的AP+STA共存模式，正以极低的成本，把这种可能性带进了千家万户。未来哪怕Matter普及、Wi-Fi 6成为主流，这种“自组织网络 + 双向通信”的范式依然不会过时。

毕竟， 一个好的设备，不该要求用户先学会怎么让它联网，而是主动伸出连接之手。

而这，正是AP+STA的意义所在 ✨

创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考

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