UDP 协议实验
UDP 是一种无连接的传输层协议，适用于需要快速、简单数据传输而无需建立和维护连接的应用，它不需要预先建立连接就可以发送数据。每个数据报独立发送，不需要建立和维持连接状态。
使用 UDP 协议进行通信的工作流程如下：
- 创建
UDP套接字 ：每个设备（主机）首先需要创建一个UDP套接字； - 绑定到端口 ：每个
UDP套接字都会绑定到一个特定的端口号，这个端口号就像是主机上的一个特定的门牌号，使得外部的数据包能够找到正确的应用程序； - 发送数据 ：当主机需要发送数据时，它会将数据传递给
UDP协议，UDP协议会在数据前面添加一个UDP头，然后将数据（现在称为"**数据报**"）发送到网络； - 接收数据：在接收端，数据报被路由到正确的主机和端口，然后传递给相应的应用程序。
以下代码可以在我们提供的资料包中 elegance-devkit v1\Demo\43 ETH_UDP 文件夹找到。
接下来，我们进行 UDP 实验，在树莓派 Pico 上使用 MicroPytho 控制 Wiznet W5500 以太网模块监听 UDP 数据包，并将接收到的数据原样返回给发送方，示例代码如下：
Python
# Python env : MicroPython v1.23.0 on Wiznet W5500
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2024/8/8 下午2:28
# @Author : 李清水
# @File : main.py
# @Description : 以太网类实验，进行UDP协议测试
# ======================================== 导入相关模块 ========================================
# 导入用于创建和管理网络连接的套接字模块
from usocket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
# 导入硬件相关模块
from machine import Pin,SPI
# 导入时间相关模块
import time
# 导入网络相关模块
import network
# ======================================== 全局变量 ============================================
# 设备IP地址
ip = '192.168.1.20'
sn = '255.255.255.0'
gw = '192.168.1.1'
dns= '8.8.8.8'
# 用于网络连接的元组对象
netinfo=(ip, sn, gw, dns)
# 监听端口
localport = 8000
# ======================================== 功能函数 ============================================
# 初始化网络接口
def w5x00_init() -> network.WIZNET5K:
"""
初始化 network.WIZNET5K 实例，设置静态 IP 地址并进行网络连接。
Args:
None
Returns:
network.WIZNET5K: 初始化并连接成功的 network.WIZNET5K 实例。
Raises:
None
"""
# 声明全局变量
global localport
# 初始化SPI对象
spi = SPI(0, 2_000_000, mosi=Pin(19), miso=Pin(16), sck=Pin(18))
# 实例化network.WIZNET5K类，传入使用的片选引脚CS和复位引脚RST
nic = network.WIZNET5K(spi, Pin(17), Pin(20))
# 激活网络接口
nic.active(True)
# 设置静态IP地址：主机地址、子网掩码、网关地址和DNS服务器地址
nic.ifconfig(netinfo)
# 若是没有连接网络，则循环执行
while not nic.isconnected():
time.sleep(1)
# 输出寄存器信息
print(nic.regs())
# 打印设置的IP地址
print('ip :', nic.ifconfig()[0])
print('sn :', nic.ifconfig()[1])
print('gw :', nic.ifconfig()[2])
print('dns:', nic.ifconfig()[3])
# 返回network.WIZNET5K实例
return nic
def udp_loop(nic: 'network.WIZNET5K') -> None:
"""
UDP循环监听，接收并打印UDP数据包。
Args:
nic (network.WIZNET5K): network.WIZNET5K实例，用于获取网络接口配置。
Returns:
None: 该函数没有返回值。
Raises:
None: 该函数不抛出异常。
"""
# 声明全局变量
global localport
# 创建一个UDP套接字
# AF_INET 是地址簇(Address Family)的一种,表示使用 IPv4 协议族
# SOCK_DGRAM 是套接字类型的一种，表示使用UDP协议
s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
# 绑定套接字到指定的IP地址和端口
s.bind((nic.ifconfig()[0], localport))
# 打印打开UDP循环监听的信息，包括IP地址和端口
print(f"Opened UDP loopback\r\nip:{nic.ifconfig()[0]},port:{localport}")
# 等待1秒钟，确保套接字准备就绪
time.sleep(1)
# 无限循环以持续监听UDP数据包
while True:
# 接收最多2048个字节的数据包，返回数据和发送方的地址
# 阻塞式的调用,即当没有数据可接收时,程序会在此处等待,直到接收到数据为止
data, addr = s.recvfrom(2048)
# 打印接收到的数据和发送方的地址
print(f'Received:{data} from:{addr}')
# 将接收到的数据发送回发送方
s.sendto(b'%s' % data, addr)
# ======================================== 自定义类 ============================================
# ======================================== 初始化配置 ==========================================
# 延时3s，等待器件上电
time.sleep(3)
# 打印调试信息
print("FreakStudio : Using W5x00 Ethernet to do UDP Connect Test")
# 初始化w5500模块
nic = w5x00_init()
# ======================================== 主程序 ===========================================
# 运行UDP循环
udp_loop(nic)在 UDP 服务器主循环 (udp_loop() 函数)中，我们进行如下操作：
- 创建
UDP套接字 ：使用IPv4地址簇（AF_INET）和UDP协议（SOCK_DGRAM）； - 绑定套接字 ：将套接字绑定到
W5500的IP地址和指定的端口； - 打印监听信息 ：输出当前监听的
IP地址和端口号； - 等待数据包 ：在一个无限循环中，阻塞等待接收 UDP 数据包（
recvfrom）； - 打印并回传数据 ：接收到数据后，打印发送方地址和数据内容，然后将数据发送回发送方（
sendto）。
需要注意的是，在 UDP 监听过程中，不需要预先指定发送方的 IP 地址和端口。UDP 服务器只需要绑定自己的本地 IP 地址和端口号，就可以监听并接收来自任何发送方的数据包，并通过 **recvfrom()函数获取发送设备的地址信息。**
烧录代码，打开终端，可以看到显示如下信息：
我们打开 NetAssist 软件，选择协议类型为 UDP，配置远程本地地址为电脑
地址（198.168.1.6） ，本地主机端口设置默认即可，为 8080，其余选项均为默认，点击"**打开**"按钮：
输入数据，可以看到 Pico 和 w5500 模块正常接收并回传了相关数据。
