- 源码地址:https://github.com/HX-IoT/ESP32-Developer-Guide
- ESP32开发指南QQ群:824870185,内有pdf版,排版整洁。
学习目的及目标
- 掌握UDP原理和工作过程
- 掌握乐鑫ESP32的UDP的程序设计
- 主要掌握UDP源码过程
UDP科普(来自百度百科)
UDP 是User Datagram Protocol的简称, 中文名是用户数据报协议,是OSI(Open System Interconnection,开放式系统互联) 参考模型中一种无连接的传输层协议,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务,IETF RFC 768是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17。
UDP协议全称是用户数据报协议,在网络中它与TCP协议一样用于处理数据包,是一种无连接的协议。在OSI模型中,在第四层——传输层,处于IP协议的上一层。UDP有不提供数据包分组、组装和不能对数据包进行排序的缺点,也就是说,当报文发送之后,是无法得知其是否安全完整到达的。UDP用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年,虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖,但是即使是在今天UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。
与所熟知的TCP(传输控制协议)协议一样,UDP协议直接位于IP(网际协议)协议的顶层。根据OSI(开放系统互连)参考模型,UDP和TCP都属于传输层协议。UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据包的形式。一个典型的数据包就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据包的前8个字节用来包含报头信息,剩余字节则用来包含具体的传输数据。
UDP是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议,它主要用于不要求分组顺序到达的传输中,分组传输顺序的检查与排序由应用层完成,提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。UDP 协议基本上是IP协议与上层协议的接口。UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。
UDP提供了无连接通信,且不对传送数据包进行可靠性保证,适合于一次传输少量数据,UDP传输的可靠性由应用层负责。常用的UDP端口号有:
应用协议 |
端口号 |
DNS |
53 |
TFTP |
69 |
SNMP |
161 |
UDP报文没有可靠性保证、顺序保证和流量控制字段等,可靠性较差。但是正因为UDP协议的控制选项较少,在数据传输过程中延迟小、数据传输效率高,适合对可靠性要求不高的应用程序,或者可以保障可靠性的应用程序,如DNS、TFTP、SNMP等。
UDP特点和流程
上面的原理很重要,但毕竟我们只是在API之上做应用。只需要了解特点和流程。知道特点可以做方案时候考量可行性,流程就是可行后的实施。
UDP特点:
- 无连接的:发数据前不需要建立连接。
- 不可靠:尽最大努力交付,即不保证可靠交付。
- 支持一对一,一对多,多对一和多对多的交互通信
- 占用资源少,发送数据快。
UDP流程: (本段来源)
UDP编程的客户端一般步骤是:
- 1.创建 UDP socket套接字,用socket()函数。
- 2.用sendto()函数往指定的IP,地址发送信息。
TCP编程的服务器端一般步骤是:
- 创建 UDP socket套接字,用socket函数。
- 设置socket的属性,用setsockopt()函数,(可选)
- 绑定包含 IP信息,地址信息的(IPv4)结构体。用bind()函数
- 循环接收消息,用recvfrom()函数
- 关闭socket套接字
TCP团伙和UDP团伙
软件设计
ESP32的UDP详细过程
ESP32的UDP Client接口介绍
连接函数:connect();
关闭socket函数:close();
获取socket错误代码:getsocketopt();
接收数据函数:recvfrom();
发送数据函数:sendto();
更多更详细接口请参考官方指南。
ESP32的UDP总结
初始化wifi配置后,程序会根据WIFI的实时状态,在回调函数中给出状态返回,所以只需要在回调中进行相关操作,STA开始事件触发UDP工作,上后就可以进行数据的广播。
UDP新建任务编写
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esp_err_t create_udp_client() { ESP_LOGI(TAG, "will connect gateway ssid : %s port:%d", UDP_ADRESS, UDP_PORT); //新建socket connect_socket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /*参数和TCP不同*/ if (connect_socket < 0) { //打印报错信息 show_socket_error_reason("create client", connect_socket); //新建失败后,关闭新建的socket,等待下次新建 close(connect_socket); return ESP_FAIL; } //配置连接服务器信息 client_addr.sin_family = AF_INET; client_addr.sin_port = htons(UDP_PORT); client_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(UDP_ADRESS);
int len = 0; //长度 char databuff[1024] = "Hello Server,Please ack!!"; //缓存 //测试udp server,返回发送成功的长度 len = sendto(connect_socket, databuff, 1024, 0, (struct sockaddr *) &client_addr, sizeof(client_addr)); if (len > 0) { ESP_LOGI(TAG, "Transfer data to %s:%u,ssucceed\n", inet_ntoa(client_addr.sin_addr), ntohs(client_addr.sin_port)); } else { show_socket_error_reason("recv_data", connect_socket); close(connect_socket); return ESP_FAIL; } return ESP_OK; } |
UDP接收任务代码
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 |
void recv_data(void *pvParameters) { int len = 0; //长度 char databuff[1024]; //缓存 while (1) { //清空缓存 memset(databuff, 0x00, sizeof(databuff)); //读取接收数据 len = recvfrom(connect_socket, databuff, sizeof(databuff), 0, (struct sockaddr *) &client_addr, &socklen); if (len > 0) { //打印接收到的数组 ESP_LOGI(TAG, "UDP Client recvData: %s", databuff); //接收数据回发 sendto(connect_socket, databuff, strlen(databuff), 0, (struct sockaddr *) &client_addr, sizeof(client_addr)); } else { //打印错误信息 show_socket_error_reason("UDP Client recv_data", connect_socket); break; } } close_socket(); vTaskDelete(NULL); } |
测试流程和效果展示
测试流程
修改AP和STA的账号密码
修改UDP Port
使用手机或者电脑使用助手工具进行UDP广播测试
效果展示
测试发送数据
收发小测
发送100次,看看不可靠的程度
UDP总结
底层重原理,应用中流程+接口。
此源码没有异常处理,自己移植需要适当修改,在接收任务中看返回值,决定是否重新新建UDP Client,与TCP类似的操作。
源码地址:https://github.com/xiaolongba/wireless-tech
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