【发布时间】：2020-10-01 04:28:54
【问题描述】：
我有一个运行 C++ 程序的 Raspberry Pi 4，它通过 UDP 接收和发送数据。 RPi 设置为 UDP 服务器。
UDP.hpp的代码是：
#pragma once
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <string>
using namespace std;
/////GLOBAL CONSTANTS/////
const int c_PORT = 8080;
class UDP
{
private:
int fdSocketUDP_; //File descriptor for UDP socket
int ClientAddressLength_; //Length of client address
struct sockaddr_in ServerAddress_; //Struct handling internet address for server
struct sockaddr_in ClientAddress_; //Struct handling internet address for client
public:
UDP(); //Initialize and bind socket
~UDP(); //Close socket
string readUDP(const int readSize); //Read via UDP protocol
void writeUDP(string message); //Write via UDP protocol
};
UDP.cpp的代码是：
#include "udp.hpp"
UDP::UDP()
{
if ((fdSocketUDP_ = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) //Create UDP socket
{
perror("Error - socket creation - udp.cpp");
exit(EXIT_FAILURE);
}
memset(&ServerAddress_, 0, sizeof(ServerAddress_)); //Sets ServerAddress_ to 0
memset(&ClientAddress_, 0, sizeof(ClientAddress_)); //Sets ClientAddress_ to 0
ServerAddress_.sin_family = AF_INET; //Address family, must be AF_INET = IPv4
ServerAddress_.sin_port = htons(c_PORT); //PORT number, convert PORT number to network byte order using htons()
ServerAddress_.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; //IP-Address of host (server IP), INADDR_ANY gets this IP Address
if (bind(fdSocketUDP_, (const struct sockaddr *)&ServerAddress_, sizeof(ServerAddress_)) < 0) //Bind the socket to ServerAddress_
{
perror("Error - socket bind - udp.cpp");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
UDP::~UDP()
{
close(fdSocketUDP_); //Close socket
}
string UDP::readUDP(const int readSize)
{
char readMsg[readSize] = {0}; //Read buffer
ClientAddressLength_ = sizeof(ClientAddress_);
if ((recvfrom(fdSocketUDP_, readMsg, readSize, 0, (struct sockaddr *)&ClientAddress_, (socklen_t *)&ClientAddressLength_)) < 0) //Receive data via UDP protocol
{
perror("Error - recvfrom - udp.cpp");
exit(EXIT_FAILURE);
}
string str(readMsg); //Convert char array to string
str = str.substr(0, readSize); //Make sure the string is the length of readsize
return str;
}
void UDP::writeUDP(string message)
{
//Make char array
int writeSize = message.size();
char writeMsg[writeSize + 1] = {'\0'};
//Convert string message to char array
for (int i = 0; i < writeSize; i++)
{
writeMsg[i] = message[i];
}
if ((sendto(fdSocketUDP_, writeMsg, writeSize, 0, (const struct sockaddr *)&ClientAddress_, (socklen_t)ClientAddressLength_)) < 0) //Send data via UDP protocol
{
perror("Error - sendto - udp.cpp");
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
然后我有一台 Windows 10 笔记本电脑，运行 Labview 程序，该程序也通过 UDP 接收和发送数据。笔记本电脑设置为 UDP 客户端。以下是 Labview 中 UDP 设置的一些示例。
图 1（打开 UDP 连接）：
图 2（关闭 UDP 连接）：
如上，笔记本电脑上的 Labview 程序向 RPi 发送 3（“103”）+ 37（未显示）字节的数据，然后从 RPi 接收 16 字节的数据。
笔记本电脑和 RPi 通过本地网络上的 LAN 电缆连接。 RPi 使用 IP 地址 10.10.10.10 和端口 8080，笔记本电脑使用 IP 地址 10.10.10.1 和端口 1000。
以下是 Wireshark 测量，用于测量 RPi 和笔记本电脑之间不同发送和接收命令之间的时间。
图 4（wireshark 测量）：
RPi 使用“Len=3”来确定在 C++ 代码中运行什么函数。 “Len=52”和“Len=37”是从笔记本电脑（Labview）发送到 RPi（C++ 代码）的数据。 “Len=16”是从 RPi 发送到笔记本电脑的数据。
笔记本电脑首先向 RPi 发送 3+52 字节的数据（客户端向服务器发送数据）。然后笔记本电脑向 RPi 发送 3+37 字节的数据（客户端向服务器发送数据）。然后 RPi 将 16 字节的数据发送回笔记本电脑（服务器将数据发送到客户端）......等等。
一个命令（3+52 字节或 3+37+16 字节）大约需要约 8 毫秒才能完成，每个命令之间的延迟约为 2 毫秒（平均）。如您所见，RPi 和笔记本电脑之间的数据大小“相对”较小（3/37/52 字节）。
现在我的问题是： 有时命令之间会有约 20 毫秒的延迟（比平均约 2 毫秒长 10 倍），我不知道为什么...（这是如图 4 中的红点所示）。这种延迟通常发生在 RPi（UDP 服务器）向笔记本电脑（UDP 客户端 - 16 字节数据）发送数据之后，但它可能发生在不同的地方，如图 4 所示（在笔记本电脑向 RPi 发送 52 字节之后）。我认为它与UDP有关，也许是设置，也许它与ARP有关，但我不知道。我尝试过超频 RPi，调整 RPi 上 C++ 程序的优先级，调整 C++ 代码，但这似乎不是瓶颈。
就像笔记本电脑和 RPi 之间的 UDP 连接有时会“丢失”或“暂停”，然后连接需要一些时间才能恢复正常。
【问题讨论】：
标签： c++ raspberry-pi udp client-server labview