海思Hi3516开发日记之UDP通信

1 UDP简介

UDP（User Datagram Protocol，即用户数据报协议）是一个轻量级的，不可靠的，面向数据报的无连接协议。由于UDP的特性：它不属于连接型协议，因而具有资源消耗小，处理速度快的优点，所以通常音频、视频和普通数据在传送时使用UDP较多，因为它们即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。

UDP通信示意图如下：

UDP消息传送有三种模式，分别是单播、广播和组播三种模式。

①单播（unicast）：单播用于两个主机之间的端对端通信，需要知道对方的IP地址与端口。

②广播(broadcast）：广播UDP与单播UDP的区别就是IP地址不同，广播一般使用广播地址255.255.255.255，将消息发送到在同一广播（也就是局域网内同一网段）网络上的每个主机。

③组播（multicast）：组播（多点广播），也称为多播，将网络中同一业务类型主机进行了逻辑上的分组，进行数据收发的时候其数据仅仅在同一分组中进行，其他的主机没有加入此分组不能收发对应的数据。

在广域网上广播的时候，其中的交换机和路由器只向需要获取数据的主机复制并转发数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组，网络中的路由器和交换机有选择地复制并传输数据，将数据仅仅传输给组内的主机。多播的这种功能，可以一次将数据发送到多个主机，又能保证不影响其他不需要（未加入组）的主机的其他通信。

注意：单播一样和多播是允许在广域网即Internet上进行传输的，而广播仅仅在同一局域网上才能进行。

2 与TCP对比

（1）通信方式

TCP：Qt中使用QTcpServer和QTcpSocket两个类来实现基于TCP的通信。QTcpServer用于创建服务器端应用程序，而QTcpSocket既可以用于创建客户端。TCP是面向连接的，所以在使用QTcpSocket时，需要先调用connectToHost方法来建立连接，然后才能发送和接收数据。连接建立后，数据传输是双向的，可以同时进行发送和接收。所以在TCP通信的中我们不仅实现了TCP客户端还实现了TCP服务器。
UDP：Qt中使用QUdpSocket一个类来实现基于UDP的通信。UDP是无连接的，使用QUdpSocket时可以直接发送数据，不需要建立连接。发送和接收数据是独立的操作，发送数据使用write方法，接收数据则是通过信号readyRead来处理。所以UDP通信实现起来更加容易，UDP不分客户端和服务器，只需要创建一个工程即可。

（2）数据流与数据报

TCP：QTcpSocket处理的是面向流的数据，数据在发送和接收时是以连续的字节流形式进行的，没有明确的数据边界。
UDP：QUdpSocket处理的是数据报，每个发送和接收的数据单元都是独立的，具有明确的边界。这使得UDP在处理某些需要独立数据包的应用时更为方便。

（3）可靠性与效率

TCP：使用QTcpSocket时，Qt会自动处理数据的可靠性，包括数据的顺序、完整性和重传机制。这使得TCP通信更加稳定，但也意味着会有更多的开销。
UDP：使用QUdpSocket时，开发者需要自己处理数据的顺序和完整性。UDP通信效率更高，但可能会有丢包的情况发生。

（4）错误处理

TCP：QTcpSocket提供了一些错误信号，如disconnected、error等，可以用来处理连接断开或通信错误的情况。
UDP：QUdpSocket同样提供了error信号，但由于UDP的特性，错误处理通常更加简单，主要是处理无法发送或接收数据的情况。

3 设计ui

（1）打开主ui文件，添加一个按钮，功能为UDP测试。并将相应的槽函数设置为跳转到UDP测试页面。

（2）新建socket类，打开ui文件，添加两个按钮，功能分别为打开GPIO7_2引脚和关闭GPIO7_2引脚，添加两个单行输入框（LineEdit）。

4 设置UDP

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udpSocket = new QUdpSocket(this);
udpSocket->bind(QHostAddress::Any, 50053);
connect(udpSocket, SIGNAL(readyRead()), this, SLOT(readPendingDatagrams()));

5 按钮槽函数

/*
 * 函数名称：void on_PbSend_released()
 * 函数功能：发送UDP数据按钮的槽函数
 * 作者：JR.Wang
 * 日期：2024.07.28
 */
void socket::on_PbSend_released()
{
    QString sendbuf=ui->LineEditSend->text();
    QString  IP="192.168.10.200";
    QString  port="6666";
    sendMsgToSever(sendbuf,IP,port);
}

/*
 * 函数名称：void on_PbClear_released()
 * 函数功能：清空接收区按钮的槽函数
 * 作者：JR.Wang
 * 日期：2024.07.28
 */
void socket::on_PbClear_released()
{
    ui->LineEditReceive->clear();
}

6 接收信号槽函数

/*
 * 函数名称：void readPendingDatagrams()
 * 函数功能：读取UDP数据
 * 作者：JR.Wang
 * 日期：2024.07.28
 */
void socket::readPendingDatagrams()
{
    while (udpSocket->hasPendingDatagrams())
    {
        QByteArray datagram;
        datagram.resize(udpSocket->pendingDatagramSize());
        udpSocket->readDatagram(datagram.data(),datagram.size());
        qDebug()<<datagram;
        ui->LineEditReceive->setText(datagram);
    }
}