设备怎样收发消息 ——TCP、UDP 与端口

你好，我是吴老师。

这份是给你自己读的——不用等我讲，你一段一段往下看，看到让你停下来的地方，就照着做一遍。看不懂的整段复制给 AI，加一句"请一次只解释一个概念，讲完问我一个小问题"。

读完之后，你应该能：用"楼/房间"比喻说出 IP 和端口的关系；说出 TCP 和 UDP 的区别并各举一个例子；解释 server.available() 和 udp.parsePacket() 各自在干什么；亲手让板子当 TCP 服务器、UDP 监听者、TCP 客户端，并从电脑和它对话。

用时：60–90 分钟。准备：板子、数据线、已接入板卡 Skill 的 WorkBuddy、一台连在同一 WiFi 的电脑（用来和板子对话）。

一、从"门牌号"再往前走一步

上一课板子连上 WiFi，拿到了 IP 地址——我说是网里的"门牌号"。

今天先想一个问题：板子有了门牌号，数据就知道往哪送了吗？

一栋楼有地址，楼里还住着好几户。邮差送到楼下，还得知道敲哪扇门。板子也一样：它能同时跑好几个服务（WiFi 是一个、聊天是一个、以后网页又是一个），数据只凭 IP 找到板子还不够，还得知道找板子上的哪个服务。

这就是今天第一个主角：端口（port）。

二、一个接得住的比喻：端口是"楼里的房间号"

一句记牢：IP 找楼，端口找房间里的某个服务。 同一块板子，聊天服务住 10000 号房间、网页服务住 80 号房间，靠"IP + 端口"才能精准敲门。

💡 本课一句话：板子有 IP 只是"能被找到"，加上端口才知道"找哪个服务"——IP 是门牌号，端口是房间号。

小目标：让板子开一个聊天服务在 10000 号房间，你从电脑敲它家门，看文字怎么传过去。

三、两条送信的路：TCP 和 UDP

• TCP 像打电话：先拨号接通，对方接了才聊；说出去的话保证按顺序到、丢了重发。慢一点，但可靠。
• UDP 像扔纸条：写好直接扔过去，不保证收到、不保证顺序，但快、省事。

⚠️ 比喻有边界：TCP "像打电话"是"先建立连接再传数据"，不是真有电话线；UDP "像扔纸条"也可能到，只是它不打包票；"可靠"要代价——TCP 比 UDP 多花时间步骤。

什么场景用哪个？先别背，用现象自己体会。

四、让板子当 TCP 服务器（先接通，再说话）

请使用课程的 esp32s3-touchboard-hardware-dev Skill，
烧录本课配套程序 assets/codes/demo01_tcp_server：
板子以 TCP 服务器启动，连上 WiFi 后屏幕打印 IP 和端口 10000。
烧录前把 YOUR_WIFI_SSID / YOUR_WIFI_PASSWORD 改成教室真实 WiFi。
烧录后把板子屏幕显示的 IP 告诉我。

板子显示 IP 和"Waiting for PC..."后，在电脑上连它（<板子IP> 换成屏幕上的 IP）：

telnet <板子IP> 10000
# 或：  nc <板子IP> 10000

敲一行回车，板子把这行原样回显给你，也打到自己屏幕。

停下想：为什么我还没打字，板子就"知道我在了"？ 因为 TCP 先接通再说话——你敲 telnet 那下，电脑和板子先完成"握手"，之后才聊。代码里 server.available() 就是板子一直问"有谁敲门吗？"，谁敲了才开门。

五、让板子当 UDP 监听者（扔纸条）

请改烧录 assets/codes/demo02_udp_listener：
板子以 UDP 在端口 10001 监听；电脑发来的文字，板子打印来源和内容，回 "ACK:..." 回执。
WiFi 占位符同样改成教室真实 WiFi。烧录后告诉我板子 IP。

电脑端发一条（<板子IP> 换屏幕 IP）：

# Linux/macOS
echo "hi board" | nc -u -w1 <板子IP> 10001
# Windows 用 Python
python -c "import socket;s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM);s.sendto(b'hi board',('<板子IP>',10001))"

板子屏幕跳出 From <你电脑IP>:<端口> hi board。多试几次。

和 TCP 的反差：上一份你要先 telnet 接通；这一份啥也没"连"，纸条就飞过去了。 代码里 udp.parsePacket() 就是"有没有纸条飞进来？"——有就拆开看，没有就过。没有"敲门"这一步，所以叫"无连接"。

六、让板子当 TCP 客户端（主动拨号）

请改烧录 assets/codes/demo03_tcp_client：
板子作为 TCP 客户端，主动连电脑（端口 10002）。
烧录前把 WiFi 占位符改成教室 WiFi，并把 YOUR_PC_IP 改成你电脑局域网 IP
（Windows 跑 ipconfig 看 IPv4）。烧录后告诉我板子屏幕显示什么。

先在电脑端起一个 TCP 服务器（一行 Python）：

python -c "import socket;s=socket.socket();s.bind(('',10002));s.listen(1);c,a=s.accept();print('got:',c.recv(1024));c.sendall(b'Hi board\n')"

给板子上电。板子发 "Hello from board!"，把电脑回的 "Hi board" 打到屏幕。

收口：客户端和服务器只是"谁先拨号"的区别——服务器等敲门（server.available()），客户端去敲门（client.connect(ip, port)），敲通了两边都能说，本质都是 TCP。

七、改一个条件：关掉"确认"，看消息缺一块

先预测：发送端故意每发 3 个丢 1 个，用 UDP 传 10 句话，接收端会看到什么？

关键反转：其实"编号 + 确认"我们也能在 UDP 上自己加！

• 发送端给每条消息编号：Msg#1、Msg#2……
• 接收端收到回：ACK#2
• 发送端超时没收到 ACK#3，就重发 3 号

同样是 UDP 这条"快但不保证"的路，自己加了编号和确认，就能做出 TCP 那种"不丢"的可靠感。 TCP 不过是把这套动作"内置"了。

💡 收口：TCP = UDP + 编号 + 确认 + 顺序（协议帮你做好）。选通信方式，真正要问的是——"我在乎到不到，还是快不快？"

八、一条完整的"对话"链路

TCP（可靠，先接通）：
    客户端 client.connect(对方IP, 端口)
    三次握手 → 接通
    发数据，每条编号，等 ACK
    对方按序收到，丢了重发

UDP（快，无连接）：
    直接往对方 IP+端口 扔数据
    不等接通、不确认
    对方 udp.parsePacket() 收到就用
    想要可靠？自己加"编号 + 确认 + 重发"

真正记牢一句：IP+端口 决定"敲哪扇门"，TCP/UDP 决定"怎么把话送到"。

九、故障排查：没收到怎么办

把现象如实告诉 AI，一次让它教你查一件事。

💡 老规矩："没收到"是观察，"板子没连上 WiFi"是推测。 推测靠日志和实验验证。串口波特率 115200。

十、过关检查

不看 AI，自己说：

1. IP 和端口分别像楼里的什么？为什么光有 IP 不够？
2. TCP "像打电话"在哪点像？"握手"是你在代码里写的吗？
3. server.available() 和 udp.parsePacket() 各自在问什么？一个要先接通、一个不用，差别在哪？
4. UDP 为什么"快但不保证"？加什么能在 UDP 上做出可靠感？
5. 客户端和服务器本质区别是"谁先拨号"吗？举生活例子。
6. 聊天、传感器上报、视频直播，分别更适合 TCP 还是 UDP？说理由。

十一、还能玩什么

想做"板子去网上找一个 AI 聊天"？那需要板子会一套"网上对话"规则（HTTP/JSON）——第 19 课的事。这课的"端口 + TCP/UDP"，就是那扇门的第二道缝。