一、TCP與UDP優缺點

1、TCP面向連接配接（如打電話要先撥号建立連接配接）;UDP是無連接配接的，即發送資料之前不需要建立連接配接。

2、TCP提供可靠的服務。也就是說，通過TCP連接配接傳送的資料，無差錯，不丢失，不重複，且按序到達;UDP盡最大努力傳遞，即不保證可靠傳遞。

TCP通過校驗和，重傳控制，序号辨別，滑動視窗、确認應答實作可靠傳輸。如丢包時的重發控制，還可以對次序亂掉的分包進行順序控制。

3、UDP具有較好的實時性，工作效率比TCP高，适用于對高速傳輸和實時性有較高的通信或廣播通信。

4、每一條TCP連接配接隻能是點到點的;UDP支援一對一，一對多，多對一和多對多的互動通信。

5、TCP對系統資源要求較多，UDP對系統資源要求較少。

二、概述

ESP-IDF使用開源 lwIP輕量級的TCP / IP堆棧。ESP-IDF版本lwIP（esp-lwip）與上遊項目相比有一些修改和補充。

ESP-IDF支援以下功能 lwIP TCP / IP堆棧功能：

BSD套接字API
Netconn API已啟用，但ESP-IDF應用程式未正式支援

BSD套接字API

BSD套接字API是一個通用的跨平台TCP / IP套接字API，該API起源于UNIX的Berkeley标準發行版，但現在已在POSIX規範的一部分中進行了标準化。BSD套接字有時稱為POSIX套接字或Berkeley套接字。

正如ESP-IDF中實施的那樣，lwIP支援BSD套接字API的所有常用用法。

ESP-IDF 程式設計指南——ESP-NETIF

ESP-IDF 程式設計指南——lwIP

三、API說明

以下 BSD Socket 接口位于 lwip/lwip/src/include/lwip/sockets.h。

socket()
bind()
accept()
shutdown()
getpeername()
getsockopt() ＆ setsockopt() （請參閱套接字選項）
close() （通過虛拟檔案系統元件）
read() ， readv() ， write() ， writev() （經由虛拟檔案系統部件）
recv() ， recvmsg() ， recvfrom()
send() ， sendmsg() ， sendto()
select() （通過虛拟檔案系統元件）
poll() （注意：在ESP-IDF上， poll() 是通過内部調用select來實作的，是以， select() 如果有可用的方法選擇，建議直接使用。）
fcntl() （請參閱fcntl）

非标準功能：

ioctl() （請參閱ioctls）

四、UDP服務端

4.1 主要流程

ESP32學習筆記（11）——UDP服務端一、TCP與UDP優缺點二、概述三、API說明四、UDP服務端

4.1.1 第一步：建立socket

int addr_family = 0;
int ip_protocol = 0;

addr_family = AF_INET;
ip_protocol = IPPROTO_IP;

int sock =  socket(addr_family, SOCK_DGRAM, ip_protocol);
if(sock < 0) 
{
    ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
}

4.1.2 第二步：配置伺服器資訊

#define UDP_PORT        3333                 // UDP伺服器端口号

struct sockaddr_in dest_addr;
dest_addr.sin_family = AF_INET;
dest_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
dest_addr.sin_port = htons(UDP_PORT);

4.1.3 第三步：綁定位址

int err = bind(sock, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
if(err < 0)
{
    ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to bind: errno %d", errno);
    close(sock);
}
ESP_LOGI(TAG, "Socket bound, port %d", PORT);

4.1.4 第四步：接收資料

char rx_buffer[128];
char host_ip[] = HOST_IP_ADDR;

while(1)
{
    ······
    // 清空緩存
    memset(rx_buffer, 0, sizeof(rx_buffer));

    struct sockaddr_in source_addr; // Large enough for both IPv4 or IPv6
    socklen_t socklen = sizeof(source_addr);
    int len = recvfrom(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer), 0, (struct sockaddr *)&source_addr, &socklen);

    // Error occurred during receiving
    if(len < 0) 
    {
        ESP_LOGE(TAG, "recvfrom failed: errno %d", errno);
        break;
    }
    // Data received
    else 
    {
        ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes from %s:", len, host_ip);
        ESP_LOGI(TAG, "%s", rx_buffer);
    }
}
close(sock);

4.1.5 第五步：發送資料

static const char *payload = "Message from ESP32 ";

int err = sendto(sock, payload, strlen(payload), 0, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
if(err < 0) 
{
    ESP_LOGE(TAG, "Error occurred during sending: errno %d", errno);
    close(sock);
}

4.2 配置SSID和密碼連接配接WIFI建立UDP服務端

UDP Server類似

ESP32學習筆記（11）——UDP服務端一、TCP與UDP優缺點二、概述三、API說明四、UDP服務端

使用 esp-idf\examples\protocols\sockets\udp_server 中的例程

/* BSD Socket API Example

   This example code is in the Public Domain (or CC0 licensed, at your option.)

   Unless required by applicable law or agreed to in writing, this
   software is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR
   CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
*/
#include <string.h>
#include <sys/param.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_system.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "esp_log.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "esp_netif.h"
#include "protocol_examples_common.h"

#include "lwip/err.h"
#include "lwip/sockets.h"
#include "lwip/sys.h"
#include <lwip/netdb.h>

#define PORT CONFIG_EXAMPLE_PORT

static const char *TAG = "example";

static void udp_server_task(void *pvParameters)
{
    char rx_buffer[128];
    char addr_str[128];
    int addr_family = (int)pvParameters;
    int ip_protocol = 0;
    struct sockaddr_in6 dest_addr;

    while (1) {

        if (addr_family == AF_INET) {
            struct sockaddr_in *dest_addr_ip4 = (struct sockaddr_in *)&dest_addr;
            dest_addr_ip4->sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
            dest_addr_ip4->sin_family = AF_INET;
            dest_addr_ip4->sin_port = htons(PORT);
            ip_protocol = IPPROTO_IP;
        } else if (addr_family == AF_INET6) {
            bzero(&dest_addr.sin6_addr.un, sizeof(dest_addr.sin6_addr.un));
            dest_addr.sin6_family = AF_INET6;
            dest_addr.sin6_port = htons(PORT);
            ip_protocol = IPPROTO_IPV6;
        }

        int sock = socket(addr_family, SOCK_DGRAM, ip_protocol);
        if (sock < 0) {
            ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket created");

#if defined(CONFIG_EXAMPLE_IPV4) && defined(CONFIG_EXAMPLE_IPV6)
        if (addr_family == AF_INET6) {
            // Note that by default IPV6 binds to both protocols, it is must be disabled
            // if both protocols used at the same time (used in CI)
            int opt = 1;
            setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
            setsockopt(sock, IPPROTO_IPV6, IPV6_V6ONLY, &opt, sizeof(opt));
        }
#endif

        int err = bind(sock, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
        if (err < 0) {
            ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to bind: errno %d", errno);
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket bound, port %d", PORT);

        while (1) {

            ESP_LOGI(TAG, "Waiting for data");
            struct sockaddr_in6 source_addr; // Large enough for both IPv4 or IPv6
            socklen_t socklen = sizeof(source_addr);
            int len = recvfrom(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&source_addr, &socklen);

            // Error occurred during receiving
            if (len < 0) {
                ESP_LOGE(TAG, "recvfrom failed: errno %d", errno);
                break;
            }
            // Data received
            else {
                // Get the sender's ip address as string
                if (source_addr.sin6_family == PF_INET) {
                    inet_ntoa_r(((struct sockaddr_in *)&source_addr)->sin_addr.s_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1);
                } else if (source_addr.sin6_family == PF_INET6) {
                    inet6_ntoa_r(source_addr.sin6_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1);
                }

                rx_buffer[len] = 0; // Null-terminate whatever we received and treat like a string...
                ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes from %s:", len, addr_str);
                ESP_LOGI(TAG, "%s", rx_buffer);

                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;
                }
            }
        }

        if (sock != -1) {
            ESP_LOGE(TAG, "Shutting down socket and restarting...");
            shutdown(sock, 0);
            close(sock);
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());

    /* This helper function configures Wi-Fi or Ethernet, as selected in menuconfig.
     * Read "Establishing Wi-Fi or Ethernet Connection" section in
     * examples/protocols/README.md for more information about this function.
     */
    ESP_ERROR_CHECK(example_connect());

#ifdef CONFIG_EXAMPLE_IPV4
    xTaskCreate(udp_server_task, "udp_server", 4096, (void*)AF_INET, 5, NULL);
#endif
#ifdef CONFIG_EXAMPLE_IPV6
    xTaskCreate(udp_server_task, "udp_server", 4096, (void*)AF_INET6, 5, NULL);
#endif

}

idf.py menuconfig

配置伺服器端口

ESP32學習筆記（11）——UDP服務端一、TCP與UDP優缺點二、概述三、API說明四、UDP服務端

配置SSID和密碼

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然後

idf.py flash

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檢視列印：

ESP32學習筆記（11）——UDP服務端一、TCP與UDP優缺點二、概述三、API說明四、UDP服務端

4.3 作為AP建立UDP服務端

根據 esp-idf\examples\protocols\sockets\udp_server 中的例程修改

/* BSD Socket API Example

   This example code is in the Public Domain (or CC0 licensed, at your option.)

   Unless required by applicable law or agreed to in writing, this
   software is distributed on an "AS IS" BASIS, WITHOUT WARRANTIES OR
   CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
*/
#include <string.h>
#include <sys/param.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_system.h"
#include "esp_wifi.h"
#include "esp_event.h"
#include "esp_log.h"
#include "nvs_flash.h"
#include "esp_netif.h"
#include "protocol_examples_common.h"

#include "lwip/err.h"
#include "lwip/sockets.h"
#include "lwip/sys.h"
#include <lwip/netdb.h>

#define PORT CONFIG_EXAMPLE_PORT

#define EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID      "ESP32_TEST"
#define EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS      "12345678"
#define EXAMPLE_ESP_WIFI_CHANNEL   1
#define EXAMPLE_MAX_STA_CONN       4

static const char *TAG = "example";

static void wifi_event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,
                                    int32_t event_id, void* event_data)
{
    if (event_id == WIFI_EVENT_AP_STACONNECTED) {
        wifi_event_ap_staconnected_t* event = (wifi_event_ap_staconnected_t*) event_data;
        ESP_LOGI(TAG, "station "MACSTR" join, AID=%d",
                 MAC2STR(event->mac), event->aid);
    } else if (event_id == WIFI_EVENT_AP_STADISCONNECTED) {
        wifi_event_ap_stadisconnected_t* event = (wifi_event_ap_stadisconnected_t*) event_data;
        ESP_LOGI(TAG, "station "MACSTR" leave, AID=%d",
                 MAC2STR(event->mac), event->aid);
    }
}

void wifi_init_softap(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());
    esp_netif_create_default_wifi_ap();

    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_init(&cfg));

    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_handler_instance_register(WIFI_EVENT,
                                                        ESP_EVENT_ANY_ID,
                                                        &wifi_event_handler,
                                                        NULL,
                                                        NULL));

    wifi_config_t wifi_config = {
        .ap = {
            .ssid = EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID,
            .ssid_len = strlen(EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID),
            .channel = EXAMPLE_ESP_WIFI_CHANNEL,
            .password = EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS,
            .max_connection = EXAMPLE_MAX_STA_CONN,
            .authmode = WIFI_AUTH_WPA_WPA2_PSK
        },
    };
    if (strlen(EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS) == 0) {
        wifi_config.ap.authmode = WIFI_AUTH_OPEN;
    }

    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_AP));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_set_config(ESP_IF_WIFI_AP, &wifi_config));
    ESP_ERROR_CHECK(esp_wifi_start());

    ESP_LOGI(TAG, "wifi_init_softap finished. SSID:%s password:%s channel:%d",
             EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID, EXAMPLE_ESP_WIFI_PASS, EXAMPLE_ESP_WIFI_CHANNEL);
}

static void udp_server_task(void *pvParameters)
{
    char rx_buffer[128];
    char addr_str[128];
    int addr_family = (int)pvParameters;
    int ip_protocol = 0;
    struct sockaddr_in6 dest_addr;

    while (1) {

        if (addr_family == AF_INET) {
            struct sockaddr_in *dest_addr_ip4 = (struct sockaddr_in *)&dest_addr;
            dest_addr_ip4->sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
            dest_addr_ip4->sin_family = AF_INET;
            dest_addr_ip4->sin_port = htons(PORT);
            ip_protocol = IPPROTO_IP;
        } else if (addr_family == AF_INET6) {
            bzero(&dest_addr.sin6_addr.un, sizeof(dest_addr.sin6_addr.un));
            dest_addr.sin6_family = AF_INET6;
            dest_addr.sin6_port = htons(PORT);
            ip_protocol = IPPROTO_IPV6;
        }

        int sock = socket(addr_family, SOCK_DGRAM, ip_protocol);
        if (sock < 0) {
            ESP_LOGE(TAG, "Unable to create socket: errno %d", errno);
            break;
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket created");

#if defined(CONFIG_EXAMPLE_IPV4) && defined(CONFIG_EXAMPLE_IPV6)
        if (addr_family == AF_INET6) {
            // Note that by default IPV6 binds to both protocols, it is must be disabled
            // if both protocols used at the same time (used in CI)
            int opt = 1;
            setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
            setsockopt(sock, IPPROTO_IPV6, IPV6_V6ONLY, &opt, sizeof(opt));
        }
#endif

        int err = bind(sock, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(dest_addr));
        if (err < 0) {
            ESP_LOGE(TAG, "Socket unable to bind: errno %d", errno);
        }
        ESP_LOGI(TAG, "Socket bound, port %d", PORT);

        while (1) {

            ESP_LOGI(TAG, "Waiting for data");
            struct sockaddr_in6 source_addr; // Large enough for both IPv4 or IPv6
            socklen_t socklen = sizeof(source_addr);
            int len = recvfrom(sock, rx_buffer, sizeof(rx_buffer) - 1, 0, (struct sockaddr *)&source_addr, &socklen);

            // Error occurred during receiving
            if (len < 0) {
                ESP_LOGE(TAG, "recvfrom failed: errno %d", errno);
                break;
            }
            // Data received
            else {
                // Get the sender's ip address as string
                if (source_addr.sin6_family == PF_INET) {
                    inet_ntoa_r(((struct sockaddr_in *)&source_addr)->sin_addr.s_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1);
                } else if (source_addr.sin6_family == PF_INET6) {
                    inet6_ntoa_r(source_addr.sin6_addr, addr_str, sizeof(addr_str) - 1);
                }

                rx_buffer[len] = 0; // Null-terminate whatever we received and treat like a string...
                ESP_LOGI(TAG, "Received %d bytes from %s:", len, addr_str);
                ESP_LOGI(TAG, "%s", rx_buffer);

                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;
                }
            }
        }

        if (sock != -1) {
            ESP_LOGE(TAG, "Shutting down socket and restarting...");
            shutdown(sock, 0);
            close(sock);
        }
    }
    vTaskDelete(NULL);
}

void app_main(void)
{
    ESP_ERROR_CHECK(nvs_flash_init());
    //ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
    //ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());

    /* This helper function configures Wi-Fi or Ethernet, as selected in menuconfig.
     * Read "Establishing Wi-Fi or Ethernet Connection" section in
     * examples/protocols/README.md for more information about this function.
     */
    //ESP_ERROR_CHECK(example_connect());
    wifi_init_softap();

#ifdef CONFIG_EXAMPLE_IPV4
    xTaskCreate(udp_server_task, "udp_server", 4096, (void*)AF_INET, 5, NULL);
#endif
#ifdef CONFIG_EXAMPLE_IPV6
    xTaskCreate(udp_server_task, "udp_server", 4096, (void*)AF_INET6, 5, NULL);
#endif

}

idf.py menuconfig

配置伺服器端口

ESP32學習筆記（11）——UDP服務端一、TCP與UDP優缺點二、概述三、API說明四、UDP服務端

然後

idf.py flash

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檢視列印：

ESP32學習筆記（11）——UDP服務端一、TCP與UDP優缺點二、概述三、API說明四、UDP服務端

• 由 Leung 寫于 2021 年 5 月 6 日

• 參考：第十七章 ESP32的UDP廣播

　　　　樂鑫Esp32學習之旅⑧ esp32上實作本地 UDP 用戶端和服務端角色，在區域網路内實作通訊

　　　　ESP32UDP 通信

ESP32學習筆記（11）——UDP服務端一、TCP與UDP優缺點二、概述三、API說明四、UDP服務端

一、TCP與UDP優缺點

二、概述

三、API說明

四、UDP服務端

4.1 主要流程

4.1.1 第一步：建立socket

4.1.2 第二步：配置伺服器資訊

4.1.3 第三步：綁定位址

4.1.4 第四步：接收資料

4.1.5 第五步：發送資料

4.2 配置SSID和密碼連接配接WIFI建立UDP服務端

4.3 作為AP建立UDP服務端

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