W55RP20-EVB-MKR 嵌入式 C 语言实战(5)：UDP 客户端 / 服务端双模式通信

软件名称	用途
Visual Studio Code + MKR SDK	C 语言开发、编译、烧录环境
网络调试助手	UDP 数据收发测试
串口调试工具	查看日志、打印信息

1.2 硬件准备

W55RP20-EVB-MKR 开发板
Micro USB 数据线（支持数据传输）
网线
路由器 / 电脑网口

W55RP20-EVB-MKR模块已集成以太网相关器件，无需额外焊接飞线，配合 RP2040 开发板可快速搭建开发环境，大幅降低接线错误和硬件故障概率。

2. 开发环境配置

安装 Raspberry Pi MKR SDK（C 语言编译环境）
集成 WIZnet 官方 W5500 驱动库
配置 SPI、GPIO、串口底层驱动
支持一键编译生成 UF2 固件

环境配置完成后，可直接编译本文提供的 C 语言代码。

3. 硬件连接

USB 连接：Micro USB 连接开发板与电脑，用于供电、烧录、串口日志输出
以太网连接：网线连接开发板网口与路由器 LAN 口 / 电脑网口
无需额外接线：W55RP20-EVB-MKR 板载集成 W5500，自动匹配 SPI 引脚

4. UDP 通信核心原理

UDP（用户数据报协议）是无连接、轻量、低延迟的传输层协议：

不需要三次握手建立连接
不保证数据可靠性，但速度极快
以数据报为单位收发，自带目标 IP / 端口
适合：传感器上报、设备发现、短指令、局域网广播

C 语言 + W5500 工作流程硬件初始化 → 网络配置 → 创建 UDP Socket → 数据收发 → 循环运行

5. 核心代码解析（C 语言）

本文提供两套可直接编译运行的代码：

UDP 客户端：定时向目标设备发送数据
UDP 服务端：非阻塞监听端口，接收后自动回复

5.1 UDP 客户端代码（定时发送数据）

功能：开发板作为 UDP 客户端，每隔 1 秒向电脑发送测试数据

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "pico/stdlib.h"
#include "port_common.h"
#include "wizchip_conf.h"
#include "wizchip_spi.h"
#include "socket.h"

// 缓冲区与Socket配置
#define ETHERNET_BUF_MAX_SIZE (1024 * 2)
#define SOCKET_UDP 0
#define PORT_UDP 8083

// 网络参数（静态IP）
static wiz_NetInfo g_net_info = {
    .mac = {0x00, 0x08, 0xDC, 0x12, 0x34, 0x56},
    .ip = {192, 168, 1, 100},
    .sn = {255, 255, 255, 0},
    .gw = {192, 168, 1, 1},
    .dns = {8, 8, 8, 8},
#if _WIZCHIP_ > W5500
    .ipmode = NETINFO_STATIC_ALL
#else
    .dhcp = NETINFO_STATIC
#endif
};

// 发送缓冲区
static uint8_t g_buf[ETHERNET_BUF_MAX_SIZE] = {0};
// 目标设备IP（填写你的电脑IP）
static uint8_t dest_ip[4] = {192, 168, 1, 139};

int main() {
    // 串口初始化
    stdio_init_all();
    sleep_ms(100);
    printf("=====================================\n");
    printf("       UDP Client (C Language)\n");
    printf(" Board IP: 192.168.1.100\n");
    printf(" Target IP: 192.168.1.139:%d\n", PORT_UDP);
    printf("=====================================\n");

    // W5500 硬件初始化
    wizchip_spi_initialize();
    wizchip_cris_initialize();
    wizchip_reset();
    wizchip_initialize();
    network_initialize(g_net_info);
    print_network_information(g_net_info);

    // 创建UDP Socket
    printf("UDP Socket Initializing...\n");
    socket(SOCKET_UDP, Sn_MR_UDP, 0, 0);
    printf("UDP Socket Ready!\n");

    // 加载发送数据
    const char* send_data = "Hello from W5500 C Client!";
    strcpy((char*)g_buf, send_data);

    // 主循环：定时发送
    while (1) {
        sendto(SOCKET_UDP, g_buf, strlen(send_data), dest_ip, PORT_UDP);
        printf("UDP Sent: %s\n", send_data);
        sleep_ms(1000);
    }
}

5.2 UDP 服务端代码（非阻塞接收 + 自动回复）

功能：开发板作为 UDP 服务端，监听本地端口，收到数据后立即原路回复（回环测试）

#include <stdio.h>
#include "pico/stdlib.h"
#include "port_common.h"
#include "wizchip_conf.h"
#include "wizchip_spi.h"
#include "socket.h"

#define ETHERNET_BUF_MAX_SIZE (1024 * 2)
#define SOCKET_UDP 0
#define PORT_UDP 8083

// 网络配置
static wiz_NetInfo g_net_info = {
    .mac = {0x00, 0x08, 0xDC, 0x12, 0x34, 0x56},
    .ip = {192, 168, 1, 100},
    .sn = {255, 255, 255, 0},
    .gw = {192, 168, 1, 1},
    .dns = {8, 8, 8, 8},
#if _WIZCHIP_ > W5500
    .ipmode = NETINFO_STATIC_ALL
#else
    .dhcp = NETINFO_STATIC
#endif
};

static uint8_t g_ethernet_buf[ETHERNET_BUF_MAX_SIZE] = {0};

int main() {
    stdio_init_all();
    sleep_ms(100);
    printf("=====================================\n");
    printf("       UDP Server (C Language)\n");
    printf(" Board IP: 192.168.1.100\n");
    printf(" Listen Port: %d\n", PORT_UDP);
    printf("=====================================\n");

    // W5500 底层初始化
    wizchip_spi_initialize();
    wizchip_cris_initialize();
    wizchip_reset();
    wizchip_initialize();
    network_initialize(g_net_info);
    print_network_information(g_net_info);

    // 初始化UDP服务端（绑定端口）
    printf("Opening UDP Socket...\n");
    if(socket(SOCKET_UDP, Sn_MR_UDP, PORT_UDP, 0) < 0) {
        printf("Socket Init Failed!\n");
        while(1);
    }
    printf("UDP Server Started!\n");

    uint16_t rx_len;
    uint8_t remote_ip[4];
    uint16_t remote_port;

    // 非阻塞主循环
    while(1) {
        // 查询是否收到数据
        if((rx_len = getSn_RX_RSR(SOCKET_UDP)) > 0) {
            // 读取数据 + 来源IP/端口
            recvfrom(SOCKET_UDP, g_ethernet_buf, rx_len, remote_ip, &remote_port);
            
            // 打印接收信息
            printf("Recv %d bytes from %d.%d.%d.%d:%d\n",
                   rx_len, remote_ip[0], remote_ip[1], remote_ip[2], remote_ip[3], remote_port);
            
            // 自动回传
            sendto(SOCKET_UDP, g_ethernet_buf, rx_len, remote_ip, remote_port);
            printf("Data Echo Back Success!\n");
        }

        // 每秒心跳（证明程序运行正常）
        static uint32_t heart_tick = 0;
        if(to_ms_since_boot(get_absolute_time()) - heart_tick > 1000) {
            printf("[Heartbeat] UDP Server Running...\n");
            heart_tick = to_ms_since_boot(get_absolute_time());
        }
    }
}

6. 代码关键步骤说明

6.1 UDP 客户端关键逻辑

硬件初始化：SPI + W5500 驱动加载
网络配置：静态 IP 直接入网
Socket 创建：socket(..., Sn_MR_UDP, ...)
发送数据：sendto() 指定目标 IP + 端口
定时发送：1 秒间隔上报数据

6.2 UDP 服务端关键逻辑

绑定端口：监听局域网数据
非阻塞查询：getSn_RX_RSR() 判断是否有数据
读取数据：recvfrom() 自动获取发送方 IP / 端口
自动回环：sendto() 原路返回数据
心跳打印：实时监控程序运行状态

7. 运行结果与测试验证

7.1 UDP 客户端运行日志

=====================================
       UDP Client (C Language)
 Board IP: 192.168.1.100
 Target IP: 192.168.1.139:8083
=====================================
Network Information:
IP:192.168.1.100
UDP Socket Ready!
UDP Sent: Hello from W5500 C Client!
UDP Sent: Hello from W5500 C Client!

7.2 UDP 服务端运行日志

=====================================
       UDP Server (C Language)
 Board IP: 192.168.1.100
 Listen Port: 8083
=====================================
UDP Server Started!
[Heartbeat] UDP Server Running...
Recv 12 bytes from 192.168.1.139:8083
Data Echo Back Success!

7.3 联调方法

电脑打开网络调试助手
选择 UDP 模式
填写开发板 IP：192.168.1.100，端口：8083
发送数据 → 开发板自动回复
查看串口日志验证通信

8. 常见问题一站式排查指南

8.1 编译 / 烧录问题

提示驱动缺失：添加 WIZnet 官方驱动库
UF2 无法烧录：重新进入 BOOTSEL 模式

8.2 网络不通

网口灯不亮：更换网线 / 网口
无法 ping 通：检查静态 IP 是否在同一网段
电脑无法发送：关闭电脑防火墙

8.3 UDP 收发失败

收不到数据：检查端口一致、防火墙关闭
发送失败：确认目标 IP 正确
程序卡死：去掉 wizchip_check() 函数

9. W5500 硬件协议栈 C 语言优势

对比维度	W5500 硬件协议栈方案	外接 PHY 芯片方案
BOM 成本	中（MCU + 网络模块，无需额外器件）	中高（MCU + PHY 芯片 + 外围器件）
PCB 面积	小（模块集成度高，仅需预留模块安装空间）	大（需预留芯片、布线空间及外围电路）
开发难度	低（MicroPython 固件已封装底层，少量代码实现 UDP 组播/广播）	中高（需调试协议栈、编写底层驱动，对研发能力要求高）
网络稳定性	极高（WIZnet 专注硬件 TCP/IP 协议栈 25 年，抗干扰能力强，UDP 丢包率低）	不定（依赖研发人员对协议栈和网络开发的掌握程度，UDP 易丢包）
CPU 资源占用	0%（协议栈完全由硬件处理，不占用 MCU 资源，不影响数据发送频率）	50%以上（协议栈运行在 MCU 上，占用大量 CPU 和内存，影响 UDP 发送效率）
硬件 Socket 数量	W5500 8个独立硬件 Socket，支持多组播/广播同时进行	视 MCU 能力而定，理论支持多路拓展，但实际受 CPU 资源限制
网络吞吐量	W5500 最高 15Mbps，UDP 数据传输流畅，无明显延迟	视 MCU 能力而定，普遍低于硬件协议栈方案，多设备通信易卡顿
接口易用性	SPI 接口，接线简单，适配大多数 MCU，支持高速通信	需 MCU 带有 MII/RMII 等专用接口，适配性有限
部署难度	低（MicroPython 成熟固件，应用层协议均有库文件，多设备组网可快速部署）	高（应用层协议需要手动移植开源库适配，调试成本高）

10. 典型应用场景

工业传感器局域网数据上报
多设备 UDP 自动发现
低延迟实时指令控制
量产型物联网终端
工业串口转网口网关

11. 系列预告

下一篇我们将讲解 C 语言实现 UDP 组播 + 广播通信，实现局域网内一对多设备批量控制，为多节点物联网项目打下基础。

AI硬件创业社区

智能硬件社区聚焦AI智能硬件技术生态，汇聚嵌入式AI、物联网硬件开发者，打造交流分享平台，同步全国赛事资讯、开展 OPC 核心人才招募，助力技术落地与开发者成长。

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