第 13.4 節

UDP通信

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Linux UDP 通信

UDP 通信是 Linux 网络编程中非常常见的一种通信方式。

相比 TCP，UDP 不需要提前建立连接，发送方可以直接向指定 IP 和端口发送数据。它的特点是简单、延迟低、开销小，但不保证数据一定送达，也不保证顺序。

在机器人项目中，UDP 常用于高频、实时、允许少量丢包的数据传输场景。

在实际项目中，UDP 通信常见于：

UDP 的核心特点是快，但不可靠。因此它更适合“持续发送的数据流”，而不是“必须保证每条消息都送达”的场景。

UDP，全称 User Datagram Protocol，是一种无连接的传输协议。

和 TCP 不同，UDP 通信不需要建立连接。只要知道目标 IP 和端口，就可以直接发送数据。

典型结构如下：

UDP Sender
    ↓
UDP Receiver

也可以是双向通信：

程序 A  ←UDP→  程序 B

常见概念包括：

UDP 和 TCP 最大的区别是：TCP 是可靠字节流，UDP 是不可靠数据报。

Linux 下进行 UDP 通信有多种方案，常见的包括：

这些方案本质上都是为了完成 UDP 数据报的发送和接收，只是封装方式不同。

方案	优点	缺点
Linux socket API	原生、稳定、依赖少、通用性强	代码相对繁琐，异步处理麻烦
boost::asio	C++ 工程友好，异步 UDP 方便，适合封装 driver	需要理解 io_context、endpoint、socket 等概念
Qt Network	和 Qt 程序结合自然，适合上位机	不适合脱离 Qt 的底层 driver
Python socket	上手快，适合测试 UDP 包	不适合作为 C++ 底层主线
ROS 2 topic	ROS 2 内部通信方便	不适合替代通用 UDP 学习

本教程建议优先选择：

boost::asio

原因是：

推荐的工程结构是：

上层项目：ROS 2 / OpenCV / Qt / 普通 C++ 程序
        ↓
自己封装的 UdpSender / UdpReceiver 类
        ↓
boost::asio
        ↓
UDP socket
        ↓
雷达 / 网络设备 / 远程控制端

TCP 和 UDP 都很常用，但适合的场景不同。

简单理解：

TCP：我要确保这条消息送到
UDP：我要快速持续发送，偶尔丢一包也能接受

学习 UDP，并不代表要用 UDP 替代 ROS 2 的 topic。

在 ROS 2 系统内部，节点之间通信通常优先使用 ROS 2 自己的通信机制。而 UDP 更适合用来连接 ROS 2 系统之外的网络设备，或者实现轻量级的远程通信。

例如：

激光雷达
        ↓
UDP 数据包
        ↓
自己封装的 UdpReceiver
        ↓
ROS 2 节点发布点云 / LaserScan

也可以用于：

远程遥控端
        ↓
UDP
        ↓
机器人主控程序

学习完本章后，应该能够掌握：