低功耗模組軟件的UDP示例 基礎教程篇

本文以常用的低功耗4G模組Air724UG為例，做出關于低功耗模組軟件的UDP示例，以供大家參考。

一、UDP 概述

UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，User Datagram Protocol）是一種無連接的、不可靠的傳輸層協(xié)議，主要用于實現(xiàn)網(wǎng)絡中的快速通訊。

以下是UDP通訊的主要特點：

1.1 無連接通訊：

UDP在發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接，這大大減少了通訊的延遲。發(fā)送方只需將數(shù)據(jù)包封裝成 UDP 報文，并附上目的地址和端口號，即可直接發(fā)送。

1.2 不可靠傳輸：

UDP不保證數(shù)據(jù)包的順序性、完整性和可靠性。數(shù)據(jù)包在傳輸過程中可能會丟失、重復或亂序到達。因此，UDP 通訊需要應用層自行處理這些問題，如實現(xiàn)錯誤檢測、數(shù)據(jù)重傳等機制。

1.3 面向報文：

UDP以報文為單位進行數(shù)據(jù)傳輸，每個報文都是獨立的。這種面向報文的特性使得UDP能夠保持數(shù)據(jù)的完整性，并且便于進行錯誤檢測和處理。

1.4 高效性：

UDP的頭部結構非常簡單，只包含必要的字段，如源端口、目的端口、數(shù)據(jù)長度和校驗和。這種簡潔的頭部設計使得 UDP 在處理數(shù)據(jù)包時更加高效，減少了網(wǎng)絡延遲。

1.5 實時性：

UDP通訊具有較快的傳輸速度，適用于對實時性要求較高的應用場景，如視頻通話、在線游戲等。在這些場景中，即使數(shù)據(jù)包偶爾丟失或延遲，也不會對整體功能產(chǎn)生嚴重影響。

二、功能概述

這篇文章主要通過寶寶教學的方式，細述了 udp、以及描述各種工具的使用和演示示例。

三、準備硬件環(huán)境

3.1 Air724UG-NFM 開發(fā)板

使用 Air724UG-NFM開發(fā)板，如下圖所示：

3.2 SIM 卡

請準備一張可正常上網(wǎng)的 SIM 卡，該卡可以是物聯(lián)網(wǎng)卡或您的個人手機卡。

特別提醒：

請確保 SIM 卡未欠費且網(wǎng)絡功能正常，以便順利進行后續(xù)操作。

物聯(lián)網(wǎng)需要找卡商確認 apn 配置信息并進行配置，否則可能無法注網(wǎng)。

專網(wǎng)卡需要自備服務器或找卡商將服務器拉入白名單。

注：部分卡無法使用需要進行 apn 配置：

3.3 PC 電腦

請準備一臺配備USB接口且能夠正常上網(wǎng)的電腦。

電腦操作系統(tǒng)為：
WIN7以及以上版本的WINDOWS系統(tǒng)。

3.4 數(shù)據(jù)通信線

請準備一根用于連接 Air724UG-NFM 開發(fā)板和 PC 電腦的數(shù)據(jù)線，該數(shù)據(jù)線將實現(xiàn)業(yè)務邏輯的控制與交互。

USB 數(shù)據(jù)線（其一端為 micro-B 接口（俗稱老安卓口），用于連接 Air724UG-NFM 開發(fā)板）。通常，這種數(shù)據(jù)線的外觀如下示意圖所示：

準備一塊 TTL 串口板，這里采用了高速串口板其速率高達 12Mbps，建議購買一塊備用，有需要時方便其對模塊日志進行有效抓?。?/p>

在本教程中，我們將采用以下數(shù)據(jù)線配置進行測試和數(shù)據(jù)查看：

第一部：USB 數(shù)據(jù)線：此數(shù)據(jù)線不僅用于為測試板供電，還可用于查看抓取 lua 腳本上層和底層 core 日志。其一端為 micro-B 接口，連接 Air724UG-NFM 開發(fā)板；另一端為標準 USB 接口，連接 PC 電腦。

第二部：USB 轉 TTL 串口板：主要用于 tcp 透傳串口數(shù)據(jù)的查看和發(fā)送。

3.5 組裝硬件環(huán)境

組裝準備：

組裝過程：

1）請按照 SIM 卡槽上的指示方向正確插入 SIM 卡，務必確保插入方向正確，避免插反導致?lián)p壞！

2）安裝天線，保證其網(wǎng)絡連接和傳輸質量。

3）將 usb 公口線，連接電腦和串口板并將串口板的 ch-1 使用杜邦線或者順手在網(wǎng)上買的組裝線連接至串口 （注意板子上的絲印！）

4） 將 USB 數(shù)據(jù)線，連接電腦和 Air724UG-NFM 開發(fā)板。

5）將 usb 串口板連接至電腦：

組裝完成：

四、準備軟件環(huán)境

4.1 安裝設備驅動

跳轉以下連接按照連接教程，并完成設備驅動的安裝：https://docs.openluat.com/usb_drv/

4.2 Luatools 工具

使用說明參考：
Luatools下載和詳細使用
https://docs.openluat.com/Luatools/

4.3 源碼及固件

注：這里推薦使用第一種方式。

4.3.1 選擇打包好的工程文件：

1) 選擇打包好的 UDP 工程進行下載，下載后解壓縮后按照 4.2 Luatools 工具添加工程、lib、腳本文件.

2) 目錄結構

腳本運行 lib：請選擇 lib 文件下的腳本文件。

底層固件：請選擇 core 文件下的文件 LuatOS-Air_V4028_RDA8910。

運行腳本：請選擇 lua_run_script 文件下的 udp-uart 文件下的腳本文件。

4.3.2 自行選底層固件、lib：

https://docs.openluat.com/air724ug/luatos/app/socket/udp/

根據(jù)上述鏈接打開下載界面，在下載界面中有對 Air724 相關的固件功能、固件下載、固件更細說明、固件歷史版本下載、固件功能可自定義定制以及 lib 下載等說明。

1) 底層固件

本 demo 中選擇了歷史版本中的標準版本 LuatOS-Air_V4028_RDA8910。

2) 腳本運行 lib

3) 運行腳本
解壓壓縮包 lua_run_script，添加運行腳本。

4.4 TCP/UDP web 測試工具

為了方便測試，使用了免費的不可商用的 TCP/UDP web 測試工具：TCP/UDP web 工具 (luatos.com)

詳細使用說明參考：
TCP/UDP web測試工具使用說明
https://docs.openluat.com/TCPUDP_Test/

4.5 PC 端串口工具

串口調試工具推薦使用 SSCOM 工具。

五、AIR724 硬件資料

產(chǎn)品資料：
https://docs.openluat.com/air724ug/product/

硬件手冊：
https://docs.openluat.com/air724ug/product/

六、UDP 主要 API 介紹

6.1 SOCKET 是否可用

6.2 創(chuàng)建基于 UDP 的 socket 對象

6.3 設置域名解析參數(shù)

6.4 打印所有 socket 的狀態(tài)

以上接口函數(shù)不做詳細介紹，可通過此鏈接查看具體介紹：
API 鏈接：
https://doc.openluat.com/wiki/21?wiki_page_id=2294

七、 UDP-UART 無校驗實戰(zhàn)演示

7.1 創(chuàng)建 udp 無加密的服務器

可根據(jù) 章節(jié) 4.4（ TCP/UDP web 測試工具） 創(chuàng)建 udp 無校驗加密的 web 服務器：

7.2 修改腳本

選擇創(chuàng)建好 udp 的 web 服務，并記錄一下服務器地址和端口來修改腳本中的服務器地址和端口，注意這個位置速度要快一點，否則創(chuàng)建的服務器端口可能會失效，失效也不要慌張，重新刷新創(chuàng)建一個即可：

7.3 Luatools下載

這里只進行了工程下載的概述，詳細下載教程請查看章節(jié) 4.2 Luatools 工具講解

1) 模塊首先進行上電：

2) 模塊上電后，右側三種狀態(tài)燈會根據(jù)程序狀態(tài)進行閃爍：

3) 創(chuàng)建項目并添加對應的工程腳本進行下載，這里選擇了工程中的 lib 以及免 BOOT 下載固件和腳本：

4) Luatools打印效果：

7.4 sscom 串口工具發(fā)送數(shù)據(jù)

打開計算機右鍵，找到計算機管理，找到你連接的串口端口：

打開 sscom，發(fā)送數(shù)據(jù)，查看返回的數(shù)據(jù)，這里的數(shù)據(jù)設置了回顯，所以服務器會回復一樣的數(shù)據(jù)：

查看 web 端：

八、總結

這篇文章主要通過寶寶教學的方式，細述了 udp 如何搭配串口進行數(shù)據(jù)透傳，以及描述了一系列工具的使用和演示示例。

擴展

TCP 和 UDP

TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）和 UDP（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）都是網(wǎng)絡層之上的傳輸層協(xié)議，它們在網(wǎng)絡通訊中扮演著重要的角色，但有著顯著的區(qū)別。以下是 TCP 和 UDP 的簡化對比：

連接性：

TCP：面向連接。在數(shù)據(jù)傳輸之前，需要先建立連接（三次握手），確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

UDP：不保證數(shù)據(jù)的可靠性。數(shù)據(jù)包可能會丟失、重復或亂序到達。

可靠性：

TCP：提供可靠的傳輸服務。通過確認應答、超時重傳、錯誤校驗等機制，確保數(shù)據(jù)按順序、無錯誤地傳輸。

UDP：不保證數(shù)據(jù)的可靠性。數(shù)據(jù)包可能會丟失、重復或亂序到達。

速度：

TCP：由于需要建立連接和進行各種可靠性檢查，TCP 的傳輸速度相對較慢。

UDP：沒有連接建立和可靠性檢查的開銷，UDP 的傳輸速度通常更快。

應用場景：

TCP：適用于需要可靠傳輸?shù)膽脠鼍?，如網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸?shù)取?/p>

UDP：適用于對實時性要求較高、但對數(shù)據(jù)可靠性要求不高的應用場景，如視頻流、音頻流、在線游戲等。

流量控制：

TCP：具有流量控制和擁塞控制機制，能夠根據(jù)網(wǎng)絡狀況調整數(shù)據(jù)傳輸速率。

UDP：沒有流量控制和擁塞控制機制，數(shù)據(jù)發(fā)送速率完全取決于應用程序。

頭部開銷：

TCP：頭部開銷較大，包含源端口、目的端口、序列號、確認號、窗口大小等多個字段。

UDP：頭部開銷較小，僅包含源端口、目的端口、長度和校驗和等字段。

常見問題

sys.waitUntil("IP_READY_IND") -- 此條消息，是由底層默認注網(wǎng)流程成功后，發(fā)送此條消息，注意如果一直沒有注網(wǎng)成功，需要檢查 apn 配置啦。

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審核編輯 黃宇