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https://github.com/DuRuofu/ESP32-Guide.git
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# ESP32网络入门-UDP协议
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## 一、概述
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上一节教程[ESP32WIFI-2.TCP协议](https://www.duruofu.top/2024/03/15/4.%E7%A1%AC%E4%BB%B6%E7%9B%B8%E5%85%B3/MCU/ESP32/05.ESP32WIFI%E5%85%A5%E9%97%A8/5.2-ESP32%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%85%A5%E9%97%A8-TCP%E5%8D%8F%E8%AE%AE/ESP32%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%85%A5%E9%97%A8-TCP%E5%8D%8F%E8%AE%AE/)详细介绍了TCP协议，本机我们介绍UDP的使用。
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UDP和TCP在程序上的区别，主要如下图：
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>图来自[Michael_ee](https://space.bilibili.com/1338335828)的UDP教程。
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最大的区别就是UDP没有建立连接的过程。
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UDP和TCP的对比如下：
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## 二、使用
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> 学习了上一节TCP这部分就会很简单,足够简单就不多描述了。
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### 2.1 UDP客户端
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首先我们要初始化WIFI，连接WIFI，这是编写UDP程序的基础，连接WIFI在此不再赘述。
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>后面的部分，默认已经连接好网络
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#### 2.1.1 创建socket
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```c
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// 创建socket
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int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
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if (sock < 0) // 创建失败返回-1
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{
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ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
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return;
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}
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```
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#### 2.1.2 配置发送目标服务器信息
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```c
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// 目标服务器地址端口
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#define UDP_SREVER_ADDR "255.255.255.255"
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#define UDP_SREVER_PORT 8080
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||
// 设置服务器(IPV4)
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||
struct sockaddr_in server_config;
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||
server_config.sin_addr.s_addr = inet_addr(UDP_SREVER_ADDR);
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||
server_config.sin_family = AF_INET;
|
||
server_config.sin_port = htons(UDP_SREVER_PORT); // 宏htons 用于将主机的无符号短整型数据转换成网络字节顺序(小端转大端)
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```
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服务器的地址选择 `255.255.255.255`，意思是不指定局域网内的某一设备，局域网所有的设备如果监听了这个端口号，那么都可以收到ESP32发来的消息
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#### 2.1.3 发送数据
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```c
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||
// 发送数据
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const char *data = "Hello World!";
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int err = sendto(sock, data, strlen(data), 0, (struct sockaddr *)&server_config, sizeof(server_config));
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||
if (err < 0)
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during sending: errno %d", errno);
|
||
close(sock);
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||
}
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```
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#### 2.1.4 接收数据
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||
```c
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char rx_buffer[1024];
|
||
// 接收数据,并发回
|
||
while(1)
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||
{
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||
// 清空缓存
|
||
memset(rx_buffer, 0, sizeof(rx_buffer));
|
||
// 接收数据
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||
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||
struct sockaddr_in source_addr;
|
||
socklen_t socklen = sizeof(source_addr);
|
||
int len = recvfrom(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&source_addr, &socklen);
|
||
if (len < 0)
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during receiving: errno %d", errno);
|
||
break;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
// 打印接收到的数据
|
||
ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes: %s", len, rx_buffer);
|
||
}
|
||
}
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||
```
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### 2.2 UDP服务端
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>后面的部分，默认已经连接好网络
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#### 2.2.1 创建socket
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||
```c
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||
// 创建socket
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int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
|
||
if (sock < 0) // 创建失败返回-1
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
|
||
return;
|
||
}
|
||
```
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||
#### 2.2.2 配置服务器信息
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||
``` c
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||
// 服务器地址端口
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||
#define UDP_SREVER_PORT 8080
|
||
// 设置服务器(IPV4)
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||
struct sockaddr_in server_config;
|
||
server_config.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
|
||
server_config.sin_family = AF_INET;
|
||
server_config.sin_port = htons(UDP_SREVER_PORT); // 宏htons 用于将主机的无符号短整型数据转换成网络字节顺序(小端转大端)
|
||
```
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||
这里就不需要配置服务器IP了，使用ESP32自身分配到的IP。
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#### 2.2.3 绑定端口
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```c
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||
// 绑定端口
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||
int err = bind(sock, (struct sockaddr *)&server_config, sizeof(server_config));
|
||
if (err < 0)
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to bind: errno %d", errno);
|
||
}
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||
ESP_LOGI(TAG, "Socket bound, port %d", UDP_SREVER_PORT);
|
||
|
||
```
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#### 2.2.4 接收数据
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||
```c
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||
char rx_buffer[1024];
|
||
// 接收数据,并发回
|
||
while(1)
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||
{
|
||
// 清空缓存
|
||
memset(rx_buffer, 0, sizeof(rx_buffer));
|
||
// 接收数据
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||
|
||
struct sockaddr_in source_addr;
|
||
socklen_t socklen = sizeof(source_addr);
|
||
int len = recvfrom(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&source_addr, &socklen);
|
||
if (len < 0)
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during receiving: errno %d", errno);
|
||
break;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
// 打印接收到的数据
|
||
ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes: %s", len, rx_buffer);
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
#### 2.2.5 发送数据
|
||
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```c
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||
// 发送数据
|
||
int err = sendto(sock, rx_buffer, len, 0, (struct sockaddr *)&source_addr, sizeof(source_addr));
|
||
if (err < 0)
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during sending: errno %d", errno);
|
||
break;
|
||
}
|
||
ESP_LOGI(TAG, "Send success");
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```
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>有没有发现这服务端代码相比UDP客户端除了多一个使用`bind`函数绑定地址，剩下都一模一样。（可不是我在水字数😀）
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这就涉及到UDP本身的知识了，从套接字编程的角度来看，它是完全相同的。由于UDP是无连接的，因此服务器和客户端都将使用相同的sendto和recvfrom方法。
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但是我们在通信时，一般来说以主从通信为主，我们更喜欢把主机称作为服务端。相比客户端，在DUP里服务端唯一的不同就是服务端的端口和地址是确定的。这样其他客户端才能准确无误向服务端发送消息。
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所以上面的示例代码了，服务端多了一个绑定端口的步骤。其余的都是一样的。
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使用我们使用网络调试助手会发现，协议类型一栏不分客户端和服务端。
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## 三、案例（完整代码）
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### 3.1 UDP客户端
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>代码:https://github.com/DuRuofu/ESP32_Learning/tree/master/05.wifi/wifi_udp_client
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```c
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#include <stdio.h>
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||
#include <string.h>
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||
#include "freertos/FreeRTOS.h"
|
||
#include "freertos/event_groups.h"
|
||
#include "esp_wifi.h"
|
||
#include "esp_log.h"
|
||
#include "esp_event.h"
|
||
#include "nvs_flash.h"
|
||
#include "esp_mac.h"
|
||
#include "esp_netif.h"
|
||
#include <sys/socket.h>
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||
// 要连接的WIFI
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#define ESP_WIFI_STA_SSID "duruofu_win10"
|
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#define ESP_WIFI_STA_PASSWD "1234567890"
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|
||
// 目标服务器地址端口
|
||
#define UDP_SREVER_ADDR "255.255.255.255"
|
||
#define UDP_SREVER_PORT 8080
|
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||
static const char *TAG = "main";
|
||
|
||
void WIFI_CallBack(void *event_handler_arg, esp_event_base_t event_base, int32_t event_id, void *event_data)
|
||
{
|
||
static uint8_t connect_count = 0;
|
||
// WIFI 启动成功
|
||
if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_START)
|
||
{
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "WIFI_EVENT_STA_START");
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_connect());
|
||
}
|
||
// WIFI 连接失败
|
||
if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED)
|
||
{
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED");
|
||
connect_count++;
|
||
if (connect_count < 6)
|
||
{
|
||
vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_connect());
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED 10 times");
|
||
}
|
||
}
|
||
// WIFI 连接成功(获取到了IP)
|
||
if (event_base == IP_EVENT && event_id == IP_EVENT_STA_GOT_IP)
|
||
{
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "WIFI_EVENT_STA_GOT_IP");
|
||
ip_event_got_ip_t *info = (ip_event_got_ip_t *)event_data;
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "got ip:" IPSTR "", IP2STR(&info->ip_info.ip));
|
||
}
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||
}
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||
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||
// udp客户端
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||
static void udp_client_task(void *pvParameters)
|
||
{
|
||
// 等待wifi连接成功(暂时这样处理)
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||
vTaskDelay(5000 / portTICK_PERIOD_MS);
|
||
ESP_LOGI("udp_client_task", "udp_client_task start");
|
||
|
||
// 创建socket
|
||
int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
|
||
if (sock < 0) // 创建失败返回-1
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||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
// 设置服务器(IPV4)
|
||
struct sockaddr_in server_config;
|
||
server_config.sin_addr.s_addr = inet_addr(UDP_SREVER_ADDR);
|
||
server_config.sin_family = AF_INET;
|
||
server_config.sin_port = htons(UDP_SREVER_PORT); // 宏htons 用于将主机的无符号短整型数据转换成网络字节顺序(小端转大端)
|
||
|
||
|
||
// 发送数据
|
||
const char *data = "Hello World!";
|
||
int err = sendto(sock, data, strlen(data), 0, (struct sockaddr *)&server_config, sizeof(server_config));
|
||
if (err < 0)
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during sending: errno %d", errno);
|
||
close(sock);
|
||
}
|
||
|
||
char rx_buffer[1024];
|
||
// 接收数据,并发回
|
||
while(1)
|
||
{
|
||
// 清空缓存
|
||
memset(rx_buffer, 0, sizeof(rx_buffer));
|
||
// 接收数据
|
||
|
||
struct sockaddr_in source_addr;
|
||
socklen_t socklen = sizeof(source_addr);
|
||
int len = recvfrom(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&source_addr, &socklen);
|
||
if (len < 0)
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during receiving: errno %d", errno);
|
||
break;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
// 打印接收到的数据
|
||
ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes: %s", len, rx_buffer);
|
||
}
|
||
}
|
||
// 关闭socket
|
||
close(sock);
|
||
vTaskDelete(NULL);
|
||
}
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||
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||
// wifi初始化
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static void wifi_sta_init(void)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
|
||
|
||
// 注册事件(wifi启动成功)
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_instance_register(WIFI_EVENT, WIFI_EVENT_STA_START, WIFI_CallBack, NULL, NULL));
|
||
// 注册事件(wifi连接失败)
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_instance_register(WIFI_EVENT, WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED, WIFI_CallBack, NULL, NULL));
|
||
// 注册事件(wifi连接失败)
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_instance_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP, WIFI_CallBack, NULL, NULL));
|
||
|
||
// 初始化STA设备
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||
esp_netif_create_default_wifi_sta();
|
||
|
||
/*Initialize WiFi */
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||
wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
|
||
// WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT 是一个默认配置的宏
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||
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));
|
||
|
||
//----------------配置阶段-------------------
|
||
// 初始化WIFI设备( 为 WiFi 驱动初始化 WiFi 分配资源，如 WiFi 控制结构、RX/TX 缓冲区、WiFi NVS 结构等，这个 WiFi 也启动 WiFi 任务。必须先调用此API，然后才能调用所有其他WiFi API)
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA));
|
||
|
||
// STA详细配置
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||
wifi_config_t sta_config = {
|
||
.sta = {
|
||
.ssid = ESP_WIFI_STA_SSID,
|
||
.password = ESP_WIFI_STA_PASSWD,
|
||
.bssid_set = false,
|
||
},
|
||
};
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &sta_config));
|
||
|
||
//----------------启动阶段-------------------
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
|
||
|
||
//----------------配置省电模式-------------------
|
||
// 不省电(数据传输会更快)
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_ps(WIFI_PS_NONE));
|
||
}
|
||
|
||
void app_main(void)
|
||
{
|
||
// Initialize NVS
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||
esp_err_t ret = nvs_flash_init();
|
||
if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
|
||
{
|
||
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
|
||
ret = nvs_flash_init();
|
||
}
|
||
ESP_ERROR_CHECK(ret);
|
||
|
||
// 创建默认事件循环
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());
|
||
|
||
// 配置启动WIFI
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||
wifi_sta_init();
|
||
|
||
// 创建TCP客户端任务
|
||
xTaskCreate(udp_client_task, "udp_client_task", 4096, NULL, 5, NULL);
|
||
}
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||
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||
```
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||
效果：
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### 3.2 UDP服务端
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>代码：https://github.com/DuRuofu/ESP32_Learning/tree/master/05.wifi/wifi_udp_server
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||
|
||
```c
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||
#include <stdio.h>
|
||
#include <string.h>
|
||
#include "freertos/FreeRTOS.h"
|
||
#include "freertos/event_groups.h"
|
||
#include "esp_wifi.h"
|
||
#include "esp_log.h"
|
||
#include "esp_event.h"
|
||
#include "nvs_flash.h"
|
||
#include "esp_mac.h"
|
||
#include "esp_netif.h"
|
||
#include <sys/socket.h>
|
||
#include "lwip/err.h"
|
||
#include "lwip/sys.h"
|
||
#include <lwip/netdb.h>
|
||
|
||
|
||
// 要连接的WIFI
|
||
#define ESP_WIFI_STA_SSID "duruofu_win10"
|
||
#define ESP_WIFI_STA_PASSWD "1234567890"
|
||
|
||
// 服务器端口
|
||
#define UDP_SREVER_PORT 8080
|
||
|
||
static const char *TAG = "main";
|
||
|
||
void WIFI_CallBack(void *event_handler_arg, esp_event_base_t event_base, int32_t event_id, void *event_data)
|
||
{
|
||
static uint8_t connect_count = 0;
|
||
// WIFI 启动成功
|
||
if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_START)
|
||
{
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "WIFI_EVENT_STA_START");
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_connect());
|
||
}
|
||
// WIFI 连接失败
|
||
if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED)
|
||
{
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED");
|
||
connect_count++;
|
||
if (connect_count < 6)
|
||
{
|
||
vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_connect());
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED 10 times");
|
||
}
|
||
}
|
||
// WIFI 连接成功(获取到了IP)
|
||
if (event_base == IP_EVENT && event_id == IP_EVENT_STA_GOT_IP)
|
||
{
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "WIFI_EVENT_STA_GOT_IP");
|
||
ip_event_got_ip_t *info = (ip_event_got_ip_t *)event_data;
|
||
ESP_LOGI("WIFI_EVENT", "got ip:" IPSTR "", IP2STR(&info->ip_info.ip));
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
// udp客户端
|
||
static void udp_server_task(void *pvParameters)
|
||
{
|
||
// 等待wifi连接成功(暂时这样处理)
|
||
vTaskDelay(5000 / portTICK_PERIOD_MS);
|
||
ESP_LOGI("udp_server_task", "udp_server_task start");
|
||
|
||
// 创建socket
|
||
int sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
|
||
if (sock < 0) // 创建失败返回-1
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
// 设置服务器(IPV4)
|
||
struct sockaddr_in server_config;
|
||
server_config.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
|
||
server_config.sin_family = AF_INET;
|
||
server_config.sin_port = htons(UDP_SREVER_PORT); // 宏htons 用于将主机的无符号短整型数据转换成网络字节顺序(小端转大端)
|
||
|
||
// 绑定端口
|
||
int err = bind(sock, (struct sockaddr *)&server_config, sizeof(server_config));
|
||
if (err < 0)
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to bind: errno %d", errno);
|
||
}
|
||
ESP_LOGI(TAG, "Socket bound, port %d", UDP_SREVER_PORT);
|
||
|
||
char rx_buffer[1024];
|
||
// 接收数据,并发回
|
||
while(1)
|
||
{
|
||
// 清空缓存
|
||
memset(rx_buffer, 0, sizeof(rx_buffer));
|
||
// 接收数据
|
||
|
||
struct sockaddr_in source_addr;
|
||
socklen_t socklen = sizeof(source_addr);
|
||
int len = recvfrom(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&source_addr, &socklen);
|
||
if (len < 0)
|
||
{
|
||
ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during receiving: errno %d", errno);
|
||
break;
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
// 打印接收到的数据
|
||
ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes: %s", len, rx_buffer);
|
||
// 发送数据
|
||
int err = sendto(sock, rx_buffer, len, 0, (struct sockaddr *)&source_addr, sizeof(source_addr));
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if (err < 0)
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{
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ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during sending: errno %d", errno);
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break;
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}
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ESP_LOGI(TAG, "Send success");
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||
}
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}
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// 关闭socket
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close(sock);
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vTaskDelete(NULL);
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||
}
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// wifi初始化
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static void wifi_sta_init(void)
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{
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ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
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// 注册事件(wifi启动成功)
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ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_instance_register(WIFI_EVENT, WIFI_EVENT_STA_START, WIFI_CallBack, NULL, NULL));
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||
// 注册事件(wifi连接失败)
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||
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_instance_register(WIFI_EVENT, WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED, WIFI_CallBack, NULL, NULL));
|
||
// 注册事件(wifi连接失败)
|
||
ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_instance_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP, WIFI_CallBack, NULL, NULL));
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// 初始化STA设备
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esp_netif_create_default_wifi_sta();
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/*Initialize WiFi */
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wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
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// WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT 是一个默认配置的宏
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ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));
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//----------------配置阶段-------------------
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// 初始化WIFI设备( 为 WiFi 驱动初始化 WiFi 分配资源，如 WiFi 控制结构、RX/TX 缓冲区、WiFi NVS 结构等，这个 WiFi 也启动 WiFi 任务。必须先调用此API，然后才能调用所有其他WiFi API)
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ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA));
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// STA详细配置
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wifi_config_t sta_config = {
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.sta = {
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.ssid = ESP_WIFI_STA_SSID,
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.password = ESP_WIFI_STA_PASSWD,
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||
.bssid_set = false,
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},
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};
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ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &sta_config));
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//----------------启动阶段-------------------
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ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());
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//----------------配置省电模式-------------------
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// 不省电(数据传输会更快)
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ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_ps(WIFI_PS_NONE));
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||
}
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void app_main(void)
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{
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// Initialize NVS
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esp_err_t ret = nvs_flash_init();
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if (ret == ESP_ERR_NVS_NO_FREE_PAGES || ret == ESP_ERR_NVS_NEW_VERSION_FOUND)
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||
{
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||
ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_erase());
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||
ret = nvs_flash_init();
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||
}
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ESP_ERROR_CHECK(ret);
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||
// 创建默认事件循环
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ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());
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// 配置启动WIFI
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||
wifi_sta_init();
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// 创建TCP客户端任务
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xTaskCreate(udp_server_task, "udp_server_task", 4096, NULL, 5, NULL);
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}
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```
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效果：
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# 参考链接
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1. https://www.bilibili.com/video/BV1iG411j7Gq/?spm_id_from=333.788&vd_source=ef5a0ab0106372751602034cdd9ab98e |