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UDP

一、UDP 概述

UDP（用户数据报协议，User Datagram Protocol）是一种无连接的、不可靠的传输层协议，主要用于实现网络中的快速通讯。以下是 UDP 通讯的主要特点：

1.1 无连接通讯：

UDP 在发送数据之前不需要建立连接，这大大减少了通讯的延迟。发送方只需将数据包封装成 UDP 报文，并附上目的地址和端口号，即可直接发送。

1.2 不可靠传输：

UDP 不保证数据包的顺序性、完整性和可靠性。数据包在传输过程中可能会丢失、重复或乱序到达。因此，UDP 通讯需要应用层自行处理这些问题，如实现错误检测、数据重传等机制。

1.3 面向报文：

UDP 以报文为单位进行数据传输，每个报文都是独立的。这种面向报文的特性使得 UDP 能够保持数据的完整性，并且便于进行错误检测和处理。

1.4 高效性：

UDP 的头部结构非常简单，只包含必要的字段，如源端口、目的端口、数据长度和校验和。这种简洁的头部设计使得 UDP 在处理数据包时更加高效，减少了网络延迟。

1.5 实时性：

UDP 通讯具有较快的传输速度，适用于对实时性要求较高的应用场景，如视频通话、在线游戏等。在这些场景中，即使数据包偶尔丢失或延迟，也不会对整体功能产生严重影响。

二、功能概述

这篇文章主要通过宝宝教学的方式，细述了 udp、以及描述各种工具的使用和演示示例。

三、准备硬件环境

3.1 Air724UG-NFM 开发板

使用 Air724UG-NFM 开发板，如下图所示：

淘宝购买链接：Air724UG-NFM 开发板淘宝购买链接 。

3.2 SIM 卡

请准备一张可正常上网的 SIM 卡，该卡可以是物联网卡或您的个人手机卡。

特别提醒：

  • 请确保 SIM 卡未欠费且网络功能正常，以便顺利进行后续操作。
  • 物联网需要找卡商确认 apn 配置信息并进行配置，否则可能无法注网。
  • 专网卡需要自备服务器或找卡商将服务器拉入白名单。

注：部分卡无法使用需要进行 apn 配置：

require "ril"  --引入ril库

-- AT+CGDCONT 设置apn参数，PDP 上下文定义
-- AT+CPNETAPN 专网卡设置 APN、用户名、密码和鉴权方式
-- 具体at指令请v查看at手册进行配置
-- https://docs.openluat.com/air724ug/at/firmware/
ril.request("AT指令")

3.3 PC 电脑

请准备一台配备 USB 接口且能够正常上网的电脑。

电脑操作系统为：WIN7以及以上版本的WINDOWS系统。

3.4 数据通信线

请准备一根用于连接 Air724UG-NFM 开发板和 PC 电脑的数据线，该数据线将实现业务逻辑的控制与交互。

  • USB 数据线（其一端为 micro-B 接口（俗称老安卓口），用于连接 Air724UG-NFM 开发板）。通常，这种数据线的外观如下示意图所示：

  • 准备一块 TTL 串口板，这里采用了高速串口板其速率高达 12Mbps，建议购买一块备用，有需要时方便其对模块日志进行有效抓取：

【淘宝】 MF3543 「USB 转 4 路串口 TTLRS232RS485 串口转 USB 模块 FT4232HL5V3.3V2.5V1.8」

在本教程中，我们将采用以下数据线配置进行测试和数据查看：

  • 第一步：USB 数据线：此数据线不仅用于为测试板供电，还可用于查看抓取 lua 脚本上层和底层 core 日志。其一端为 micro-B 接口，连接 Air724UG-NFM 开发板；另一端为标准 USB 接口，连接 PC 电脑。
  • 第二步：USB 转 TTL 串口板：主要用于 udp 透传串口数据的查看和发送。

3.5 组装硬件环境

组装准备：

组装过程：

1 、请按照 SIM 卡槽上的指示方向正确插入 SIM 卡，务必确保插入方向正确，避免插反导致损坏！

2 、安装天线，保证其网络连接和传输质量。

3、将 usb 公口线，连接电脑和串口板并将串口板的 ch-1 使用杜邦线或着顺手在淘宝店铺买的组装线连接至串口 2，注意板子上的丝印！

4、 将 USB 数据线，连接电脑和 Air724UG-NFM 开发板。

5、将 usb 串口板连接至电脑：

组装完成：

四、准备软件环境

4.1 安装设备驱动

跳转以下连接按照连接教程，并完成设备驱动的安装：https://docs.openluat.com/usb_drv/

4.2 Luatools 工具

使用说明参考：Luatools 下载和详细使用

4.3 源码及固件

注：这里推荐使用第一种方式。

4.3.1 选择打包好的工程文件：

1、下载解压 点我,下载完整压缩文件包 选择打包好的 UDP 工程进行下载，下载后解压缩后按照 4.2 Luatools 工具添加工程、lib、脚本文件.

2、 目录结构

  • 脚本运行 lib：请选择 lib 文件下的脚本文件。
  • 底层固件：请选择 core 文件下的文件 LuatOS-Air_V4028_RDA8910。
  • 运行脚本：请选择 lua_run_script 文件下的 udp-uart 文件下的脚本文件。

4.3.2 自行选底层固件、lib：

点击浏览选择下载：downlod-luatos-core-lib

根据上述链接打开下载界面，在下载界面中有对 Air724 相关的固件功能、固件下载、固件更细说明、固件历史版本下载、固件功能可自定义定制以及 lib 下载等说明。

1、底层固件

本 demo 中选择了历史版本中的标准版本 LuatOS-Air_V4028_RDA8910。

2、脚本运行 lib

3、运行脚本 点我,下载完整压缩文件包 解压压缩包 lua_run_script，添加运行脚本。

4.4 合宙 TCP/UDP web 测试工具

为了方便测试，合宙提供了免费的不可商用的 TCP/UDP web 测试工具：合宙 TCP/UDP web 工具 (luatos.com)

详细使用说明参考：合宙 TCP/UDP web 测试工具使用说明 。

4.5 PC 端串口工具

串口调试工具推荐使用 SSCOM 工具。

工具使用说明：由于 docs 上还没有移植过来，此处链接先空着。

五、AIR724 硬件资料

六、UDP 主要 API 介绍

6.1 SOCKET 是否可用

--- SOCKET 是否可用
-- @return 可用true,不可用false
socket.isReady()

6.2 创建基于 UDP 的 socket 对象

-- @bool[ipv6=nil] ipv6 是否为ipv6连接，true表示是，其余表示否
-- @return client，创建成功返回socket客户端对象；创建失败返回nil
-- @usage c = socket.udp()
socket.udp()

6.3 设置域名解析参数

--- 设置域名解析参数
-- 注意：0027以及之后的core版本才支持此功能
-- @number[opt=4] retryCnt 重传次数；取值范围1到8
-- @number[opt=4] retryTimeoutMulti 重传超时时间倍数，取值范围1到5
--                第n次重传超时时间的计算方式为：第n次的重传超时基数*retryTimeoutMulti，单位为秒
--                重传超时基数表为{1, 1, 2, 4, 4, 4, 4, 4}
--                第1次重传超时时间为：1*retryTimeoutMulti 秒
--                第2次重传超时时间为：1*retryTimeoutMulti 秒
--                第3次重传超时时间为：2*retryTimeoutMulti 秒
--                ...........................................
--                第8次重传超时时间为：8*retryTimeoutMulti 秒
-- @return nil
-- @usage
socket.setDnsParsePara(8,5)

6.4 打印所有 socket 的状态

-- @return 无
printStatus()

以上接口函数不做详细介绍，可通过此链接查看具体介绍：API 链接

七、 UDP-UART 无校验实战演示

7.1 创建 udp 无加密的服务器

可根据 章节 4.4（合宙 TCP/UDP web 测试工具） 创建 udp 无校验加密的 web 服务器：

7.2 修改脚本

选择创建好 udp 的 web 服务，并记录一下服务器地址和端口来修改脚本中的服务器地址和端口，注意这个位置速度要快一点，否则创建的服务器端口可能会失效，失效也不要慌张，重新刷新创建一个即可：

7.3 Luatools下载

这里只进行了工程下载的概述，详细下载教程请查看章节 4.2 Luatools 工具讲解

1. 模块首先进行上电：

2. 模块上电后，右侧三种状态灯会根据程序状态进行闪烁：

3. 创建项目并添加对应的工程脚本进行下载，这里选择了工程中的 lib 以及免 BOOT 下载固件和脚本：

4. Luatools打印效果：

7.4 sscom 串口工具发送数据

  • 打开计算机右键，找到计算机管理，找到你连接的串口端口：

  • 打开 sscom，发送数据，查看返回的数据，这里的数据设置了回显，所以服务器会回复一样的数据：

  • 查看 web 端：

八、总结

这篇文章主要通过宝宝教学的方式，细述了 udp 如何搭配串口进行数据透传，以及描述了一系列工具的使用和演示示例。

扩展

TCP 和 UDP

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和 UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）都是网络层之上的传输层协议，它们在网络通讯中扮演着重要的角色，但有着显著的区别。以下是 TCP 和 UDP 的简化对比：

连接性：

  • TCP：面向连接。在数据传输之前，需要先建立连接（三次握手），确保数据传输的可靠性。
  • UDP：不保证数据的可靠性。数据包可能会丢失、重复或乱序到达。

可靠性：

  • TCP：提供可靠的传输服务。通过确认应答、超时重传、错误校验等机制，确保数据按顺序、无错误地传输。
  • UDP：不保证数据的可靠性。数据包可能会丢失、重复或乱序到达。

速度：

  • TCP：由于需要建立连接和进行各种可靠性检查，TCP 的传输速度相对较慢。
  • UDP：没有连接建立和可靠性检查的开销，UDP 的传输速度通常更快。

应用场景：

  • TCP：适用于需要可靠传输的应用场景，如网页浏览、文件传输等。
  • UDP：适用于对实时性要求较高、但对数据可靠性要求不高的应用场景，如视频流、音频流、在线游戏等。

流量控制：

  • TCP：具有流量控制和拥塞控制机制，能够根据网络状况调整数据传输速率。
  • UDP：没有流量控制和拥塞控制机制，数据发送速率完全取决于应用程序。

头部开销：

  • TCP：头部开销较大，包含源端口、目的端口、序列号、确认号、窗口大小等多个字段。
  • UDP：头部开销较小，仅包含源端口、目的端口、长度和校验和等字段。

常见问题

sys.waitUntil("IP_READY_IND") -- 此条消息，是由底层默认注网流程成功后，发送此条消息，注意如果一直没有注网成功，需要检查 apn 配置啦。

给读者的话

本篇文章由 dreamchen 开发；

本篇文章描述的内容，如果有错误、细节缺失、细节不清晰或者其他任何问题，总之就是无法解决您遇到的问题；

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