低功耗模组软件的UDP示例 基础教程篇

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描述

本文以常用的低功耗4G模组Air724UG为例,做出关于低功耗模组软件的UDP示例,以供大家参考。

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:

UDP

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:

UDP

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:

UDP

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:

UDP


 

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:

第一部: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。

第二部:USB 转 TTL 串口板:主要用于 tcp 透传串口数据的查看和发送。

3.5 组装硬件环境

组装准备:

UDP

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!

UDPUDP

2)安装天线,保证其网络连接和传输质量。

UDP

3)将 usb 公口线,连接电脑和串口板并将串口板的 ch-1 使用杜邦线或者顺手在网上买的组装线连接至串口 (注意板子上的丝印!)

UDPUDP

4) 将 USB 数据线,连接电脑和 Air724UG-NFM 开发板。

UDP


 

5)将 usb 串口板连接至电脑:

UDP

组装完成:
 

UDP

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
https://docs.openluat.com/Luatools/

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)  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.

UDP

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。

UDP

4.3.2 自行选底层固件、lib:

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

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。

UDP

2)  脚本运行 lib

UDP

3)  运行脚本
解压压缩包 lua_run_script,添加运行脚本。

4.4 TCP/UDP web 测试工具

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

详细使用说明参考:
TCP/UDP web测试工具使用说明 
https://docs.openluat.com/TCPUDP_Test/

4.5 PC 端串口工具

串口调试工具推荐使用 SSCOM 工具。

五、AIR724 硬件资料

产品资料:
https://docs.openluat.com/air724ug/product/

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

六、UDP 主要 API 介绍

6.1 SOCKET 是否可用

UDP

6.2 创建基于 UDP 的 socket 对象

UDP

6.3 设置域名解析参数

UDP

6.4 打印所有 socket 的状态

UDP

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:
https://doc.openluat.com/wiki/21?wiki_page_id=2294

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( TCP/UDP web 测试工具) 创建 udp 无校验加密的 web 服务器:

UDP

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:

UDP

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:

UDP


 

2)  模块上电后,右侧三种状态灯会根据程序状态进行闪烁:

UDP


 

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:

UDP

4)  Luatools打印效果:

UDP

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:

UDP

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:

UDP

查看 web 端:

UDP

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。

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审核编辑 黄宇

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