ESP8266开发之旅网络篇⑩ UDP服务

授人以鱼不如授人以渔，目的不是为了教会你具体项目开发，而是学会学习的能力。希望大家分享给你周边需要的朋友或者同学，说不定大神成长之路有博哥的奠基石。。。

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一、你如果想学基于Arduino的ESP8266开发技术

一、基础篇

ESP8266开发之旅基础篇① 走进ESP8266的世界

ESP8266开发之旅基础篇② 如何安装ESP8266的Arduino开发环境

ESP8266开发之旅基础篇③ ESP8266与Arduino的开发说明

ESP8266开发之旅基础篇④ ESP8266与EEPROM

ESP8266开发之旅基础篇⑤ ESP8266 SPI通信和I2C通信

ESP8266开发之旅基础篇⑥ Ticker——ESP8266定时库

二、网络篇

ESP8266开发之旅网络篇① 认识一下Arduino Core For ESP8266

ESP8266开发之旅网络篇② ESP8266 工作模式与ESP8266WiFi库

ESP8266开发之旅网络篇③ Soft-AP——ESP8266WiFiAP库的使用

ESP8266开发之旅网络篇④ Station——ESP8266WiFiSTA库的使用

ESP8266开发之旅网络篇⑤ Scan WiFi——ESP8266WiFiScan库的使用

ESP8266开发之旅网络篇⑥ ESP8266WiFiGeneric——基础库

ESP8266开发之旅网络篇⑦ TCP Server & TCP Client

ESP8266开发之旅网络篇⑧ SmartConfig——一键配网

ESP8266开发之旅网络篇⑨ HttpClient——ESP8266HTTPClient库的使用

ESP8266开发之旅网络篇⑩ UDP服务

ESP8266开发之旅网络篇⑪ WebServer——ESP8266WebServer库的使用

ESP8266开发之旅网络篇⑫ 域名服务——ESP8266mDNS库

ESP8266开发之旅网络篇⑬ SPIFFS——ESP8266 Flash文件系统

ESP8266开发之旅网络篇⑭ web配网

ESP8266开发之旅网络篇⑮ 真正的域名服务——DNSServer

ESP8266开发之旅网络篇⑯ 无线更新——OTA固件更新

三、应用篇

ESP8266开发之旅应用篇① 局域网应用 ——炫酷RGB彩灯

ESP8266开发之旅应用篇② OLED显示天气屏

ESP8266开发之旅应用篇③ 简易版WiFi小车

四、高级篇

ESP8266开发之旅进阶篇① 代码优化 —— ESP8266内存管理

ESP8266开发之旅进阶篇② 闲聊Arduino IDE For ESP8266配置

ESP8266开发之旅进阶篇③ 闲聊 ESP8266 Flash

ESP8266开发之旅进阶篇④ 常见问题 —— 解决困扰

ESP8266开发之旅进阶篇⑤ 代码规范 —— 像写文章一样优美

ESP8266开发之旅进阶篇⑥ ESP-specific APIs说明

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 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>

2. WiFiUDP库

老规矩，先上一个博主总结的百度脑图：

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；

2.1 启动UDP服务方法

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);

2.1.2 stop —— 停止UDP服务

函数说明：

/**
 * 断开UDP连接
 */
void stop();

2.2 处理发送过来的UDP包

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）；

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();

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；

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；

2.2.5 flush —— 清除缓冲区

函数说明：

/**
 * 清除缓冲区
 */
void flush();

2.3 获取UDP 远端的信息

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();

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();

2.4 发送UDP包

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);

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);

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();

3. 实例

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：

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：

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。