第 13.4 節

UDP通信

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Linux UDP 通信

UDP 通信是 Linux 網絡編程中非常常見的一種通信方式。

相比 TCP，UDP 不需要提前建立連接，發送方可以直接向指定 IP 和端口發送數據。它的特點是簡單、延遲低、開銷小，但不保證數據一定送達，也不保證順序。

在機器人項目中，UDP 常用於高頻、實時、允許少量丟包的數據傳輸場景。

在實際項目中，UDP 通信常見於：

UDP 的核心特點是快，但不可靠。因此它更適合“持續發送的數據流”，而不是“必須保證每條消息都送達”的場景。

UDP，全稱 User Datagram Protocol，是一種無連接的傳輸協議。

和 TCP 不同，UDP 通信不需要建立連接。只要知道目標 IP 和端口，就可以直接發送數據。

典型結構如下：

UDP Sender
    ↓
UDP Receiver

也可以是雙向通信：

程序 A  ←UDP→  程序 B

常見概念包括：

UDP 和 TCP 最大的區別是：TCP 是可靠字節流，UDP 是不可靠數據報。

Linux 下進行 UDP 通信有多種方案，常見的包括：

這些方案本質上都是爲了完成 UDP 數據報的發送和接收，只是封裝方式不同。

方案	優點	缺點
Linux socket API	原生、穩定、依賴少、通用性強	代碼相對繁瑣，異步處理麻煩
boost::asio	C++ 工程友好，異步 UDP 方便，適合封裝 driver	需要理解 io_context、endpoint、socket 等概念
Qt Network	和 Qt 程序結合自然，適合上位機	不適合脫離 Qt 的底層 driver
Python socket	上手快，適合測試 UDP 包	不適合作爲 C++ 底層主線
ROS 2 topic	ROS 2 內部通信方便	不適合替代通用 UDP 學習

本教程建議優先選擇：

boost::asio

原因是：

推薦的工程結構是：

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，但適合的場景不同。

簡單理解：

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

學習 UDP，並不代表要用 UDP 替代 ROS 2 的 topic。

在 ROS 2 系統內部，節點之間通信通常優先使用 ROS 2 自己的通信機制。而 UDP 更適合用來連接 ROS 2 系統之外的網絡設備，或者實現輕量級的遠程通信。

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

也可以用於：

远程遥控端
        ↓
UDP
        ↓
机器人主控程序

學習完本章後，應該能夠掌握：