ESP8266开发之旅 网络篇⑩ UDP服务
2019-06-06 本文已影响3人
单片机菜鸟博哥
1.1 前言
前面的博文中，博主讲述的内容基本上都是Tcp以及Http通信的内容，那么我们当然得讲解一下Tcp的另外一个兄弟——UDP。
1.1.1 TCP与UDP优缺点
- TCP是面向连接，也就是发送数据之前是需要建立连接;UDP是面向无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。
- TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力做到可靠，即不保证绝对可靠。
- UDP具有较好的实时性，工作效率比TCP高，适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。
- 每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信。
- TCP对系统资源要求较多，UDP对系统资源要求较少。
UDP 是 User Datagram Protocol 的简称，是一种无连接、不可靠的协议，每一个数据报都是一个独立的信息，它在网络上以任何可能的路径传到目的地，但不保证是否真的传到目的地、是否过程中真的保证了数据的完整性！
UDP就好像无手机时代，你要去探望亲戚，但是你不知道亲戚有没有在家（也就是说可能会丢包）；
TCP就好像有手机时代，你要去探望亲戚，你会打电话过去提前沟通好，你会确保亲戚在家里才会买东西过去探望（数据不会丢包）；
使用UDP服务，请在代码前加入一下头文件：
#include <WiFiUdp.h>
1.2 WiFiUDP库
老规矩，先上一个博主总结的百度脑图：
image
总体上，根据功能可以把方法分为4大类：
- 启动UDP服务方法；
- 处理发送过来的UDP包；
- 获取UDP client的信息；
- 发送UDP包；
1.2.1 启动UDP服务方法
1.2.1.1 begin —— 开启UDP服务
函数说明：
/**
* 初始化TCP服务，开始监听特定端口
* @return 1 表示成功
* 0 表示没有有效的socket可以用
*/
uint8_t begin(uint16_t port);
1.2.1.2 stop —— 停止UDP服务
函数说明：
/**
* 断开UDP连接
*/
void stop();
1.2.2 处理发送过来的UDP包
1.2.2.1 parsePacket —— 解析UDP数据包
函数说明：
/**
* 开始处理进来的UDP请求
* @return int 返回当前UDP包的大小，如果没有就返回0
*/
int parsePacket();
注意点：
- 此方法要在 available、read、peek之前调用（总结来说，就是读取数据之前应该解析数据）；
1.2.2.2 available —— 判断UDP数据包可读大小
函数说明：
/**
* 返回当前udp包的可读剩余字节数据
*/
int available();
1.2.2.3 read —— 读取数据并清除
函数说明：
/**
* 读取当前udp数据包的一个字节，并从缓冲区清除该字节
* @return 单字节数据
*/
int read();
/**
* 读取当前udp数据包的len长度的数据，并从缓冲区清除该字节
* @param buffer 存储数据的内存空间
* @param len 需要读取的长度
* @return 读取成功字节数
*/
int read(unsigned char* buffer, size_t len);
注意点：
- 此方法读取完数据之后会把数据从缓冲区去掉；
1.2.2.4 peek —— 读取数据
函数说明：
/**
* 读取当前udp数据包的一个字节
* @return 单字节数据
*/
int peek();
注意点：
- 此方法读取完数据之后会不会把数据从缓冲区去掉；
- 建议尽量使用批量处理函数；
1.2.2.5 flush —— 清除缓冲区
函数说明：
/**
* 清除缓冲区
*/
void flush();
1.2.3 获取UDP 远端的信息
1.2.3.1 remoteIP —— 远端IP地址
函数说明：
/**
* 获取发送当前UDP包的主机IP地址
* @return IPAddress ip地址
*/
IPAddress remoteIP();
1.2.3.2 remotePort —— 远端端口
函数说明：
/**
* 获取发送当前UDP包的主机端口
* @return uint16_t 端口
*/
uint16_t remotePort();
1.2.4 发送UDP包
1.2.4.1 beginPacket —— 配置ip和port
函数说明：
/**
* 开始创建需要发送给远端主机的udp包
* @param ip 远端主机ip地址
* @param port 远端主机端口号
* @return 1 创建成功
* 0 创建失败
*/
int beginPacket(IPAddress ip, uint16_t port);
int beginPacket(const char *host, uint16_t port);
1.2.4.2 write —— 把数据写入发送缓冲区
函数说明：
/**
* 写入一字节数据到创建好的udp包
* @param uint8_t 单字节数据
* @return 1 写入成功
* 0 写入失败
*/
size_t write(uint8_t);
/**
* 写入字节数据到创建好的udp包
* @param buffer 字节数据缓冲区
* @return size_t 返回写入成功的字节数
*/
size_t write(const uint8_t *buffer);
/**
* 写入size字节数据到创建好的udp包
* @param buffer 字节数据缓冲区
* @param size 字节数据长度
* @return size_t 返回写入成功的字节数
*/
size_t write(const uint8_t *buffer, size_t size);
1.2.4.3 endPacket —— 发送数据
函数说明：
/**
* 把udp数据包发送出去
* @param uint8_t 单字节数据
* @return 1 发送成功
* 0 发送失败
*/
int endPacket();
1.3 实例
1.3.1 通过UDP收发数据
实例说明
- ESP8266作为UDP服务端，把电脑UDP客户端发过来的数据打印到串口调试器，并回复应答信息；
源码：
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>
const char* ssid = "********";//wifi账号
const char* password = "********";//wifi密码
WiFiUDP Udp;
unsigned int localUdpPort = 4210; // 本地监听端口
char incomingPacket[255]; // 存储Udp客户端发过来的数据
char replyPacket[] = "Hi there! Got the message :-)"; // 应答信息
void setup()
{
Serial.begin(115200);
Serial.println();
Serial.printf("Connecting to %s ", ssid);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
{
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println(" connected");
//启动Udp监听服务
Udp.begin(localUdpPort);
//打印本地ip地址，udp client端会使用到
Serial.printf("Now listening at IP %s, UDP port %d\n", WiFi.localIP().toString().c_str(), localUdpPort);
}
void loop()
{
//解析Udp数据包
int packetSize = Udp.parsePacket();
if (packetSize)
{
// 收到Udp数据包
Serial.printf("Received %d bytes from %s, port %d\n", packetSize, Udp.remoteIP().toString().c_str(), Udp.remotePort());
// 读取Udp数据包
int len = Udp.read(incomingPacket, 255);
if (len > 0)
{
incomingPacket[len] = 0;
}
//向串口调试器打印信息
Serial.printf("UDP packet contents: %s\n", incomingPacket);
//往udp 远端发送应答信息
Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort());
Udp.write(replyPacket);
Udp.endPacket();
}
}
注意点：
- 为了模拟UDP客户端请求，请下载使用以下软件 Packet Sender；
测试结果：
- ESP8266先开启UDP服务，然后Packet Sender发送UDP数据：
image
image
1.3.2 通过UDP控制LED
实例说明
- ESP8266作为UDP服务端，把电脑UDP客户端发过来的命令用来控制板载LED灯，其中 LED_ON 表示开灯,LED_OFF表示关灯，操作完毕后需要回复信息；
源码：
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>
const char *ssid = "********"; //wifi名称
const char *password = "********"; //wifi密码
WiFiUDP Udp;
unsigned int localUdpPort = 4210; // 本地端口号
char incomingPacket[255]; // 接收缓冲区
void setup()
{
//以下为基本功能初始化，初始化串口和网络和LED
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
Serial.begin(115200);
Serial.println();
Serial.printf("Connecting to %s ", ssid);
WiFi.mode(WIFI_STA);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED)
{
delay(500);
Serial.print(".");
}
Serial.println(" connected");
//以下开启UDP监听并打印输出信息
Udp.begin(localUdpPort);
Serial.printf("Now listening at IP %s, UDP port %d\n", WiFi.localIP().toString().c_str(), localUdpPort);
}
void loop()
{
int packetSize = Udp.parsePacket(); //获取当前队首数据包长度
if (packetSize) // 有数据可用
{
Serial.printf("Received %d bytes from %s, port %d\n", packetSize, Udp.remoteIP().toString().c_str(), Udp.remotePort());
int len = Udp.read(incomingPacket, 255); // 读取数据到incomingPacket
if (len > 0) // 如果正确读取
{
incomingPacket[len] = 0; //末尾补0结束字符串
Serial.printf("UDP packet contents: %s\n", incomingPacket);
if (strcmp(incomingPacket, "LED_OFF") == 0) // 命令LED_OFF
{
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // 熄灭LED
sendCallBack("LED has been turn off");
}
else if (strcmp(incomingPacket, "LED_ON") == 0) // 如果收到LED_ON
{
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // 点亮LED
sendCallBack("LED has been turn on");
}
else // 如果非指定消息
{
sendCallBack("Command Error!");
}
}
}
}
/**
* 发送响应信息
*/
void sendCallBack(const char *buffer){
Udp.beginPacket(Udp.remoteIP(), Udp.remotePort());
Udp.write(buffer); //回复内容
Udp.endPacket();
}
测试结果：
-
ESP8266先开启UDP服务，然后Packet Sender发送UDP命令：
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1.4 总结
使用Arduino for esp8266可以非常简单实现UDP通讯过程。最重要需要记住的一点，那就是UDP面向无连接，发送出去的数据不会理会是否被收到。
