福州大学《嵌入式系统综合设计》实验三：多媒体开发基础编程

硬件部署环境如下图所示：

如上图所示，可以利用PC作为客户端，SE5作为服务器端，将PC机的文件传送至SE5中。如果是云平台开发，可以直接将客户端和服务器端都放在云平台的模拟器中。此时，即在一台机器内既实现客户端也实现服务器端，设置服务器端的通信地址为回环地址（127.0.0.1）。

客户端程序采用TCP协议进行文件收发。客户端程序采用单线程处理，在和服务器端建立连接后，循环读取流媒体文件，并进行套接字发送。客户端运行流程包含了：

1. 创建套接字
2. 输入执行文件名，传输文件名，服务器地址和端口四个参数
3. 连接服务器的ip地址及端口
4. 读取需要发送的媒体文件
5. 启动TCP发送文件，
6. 循环读取流媒体文件，直到结束后断开连接。

图3-1 客户端操作流程图

接收端作为服务端采用多线程进行编程。主线程用于接收连接后接收客户端发送的报文存入缓存。另起一个线程用于从缓存中读取数据包并存入文件中。服务器端的运行流程包含如下关键步骤：

1. 创建套接字描述符
2. 绑定ip地址和端口便于客户端接入
3. 监听是否有客户端发出连接请求
4. 收到连接请求后启动接收和写文线程
5. 将接受的报文存入缓存中，同时从缓存读取报文存入文件中
6. 传输完成后重新等待连接请求。

图3-2 服务端操作流程图

5.2.1 客户端

由于需要用到套接字进行编程，因此在头文件上需要包含一些必要的头文件：

#include <iostream>       
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>

创建套接字，可以直接利用操作系统的SOCKET接口实现，关键函数如下：

int sockfd;
struct sockaddr_in servaddr;if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)   //创建套接字并判断是否成功
{printf("create socket error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);return 0;
}memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));    //初始化结构体
servaddr.sin_family = AF_INET;             //设置地址家族
servaddr.sin_port = htons(atoi(argv[3]));  //设置端口//发出连接请求判断是否连接成功
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)        
{printf("connect error: %s(errno: %d)\n", strerror(errno), errno);return 0;
}

至此，客户端主动向服务器发送链接。

在发送端可通过fopen打开文件，通过fread函数读取流媒体文件：   

if ((fq = fopen(argv[1], "rb")) == NULL){/*判断文件是否打开*/close(serverFd);return -1;}
......
/*循环读取文件并发送*/
size_t readLen = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), fq);

发送端启动TCP发送，这里的write函数中调用的sockfd是套接字的句柄：

while (!feof(fq)){/*循环读取文件并发送*/size_t readLen = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), fq);if (readLen != write(serverFd, buffer, readLen)){printf("write error.\n");break;}
}

5.2.2 服务器端

服务器端由于涉及到多线程，因此需要包含多线程头文件。并且服务器端还涉及到缓冲区，本实例可以通过队列方法设计缓冲区，因此可以包含队列头文件。还有涉及到同步锁机制，因此还需要包含同步锁头文件，具体如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <queue>

服务器端首先也需要创建套接字，并等待客户端发起连接，服务器端的关键代码如下：

int main(int argc, char **argv)
{int listenFd, clientFd;struct sockaddr_in servaddr;if ((listenFd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){/*创建套接字*/printf("create socket error\n");return -1;}memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));                     //初始化结构体servaddr.sin_family = AF_INET;                              //设置地址族协议servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);               //设置地址servaddr.sin_port = htons(6666);                            //设置默认端口if (bind(listenFd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0){/*绑定套接字地址和端口*/printf("bind socket error\n");return -1;}if (listen(listenFd, 10) < 0){/*开启监听*/printf("listen socket error\n");return -1;}struct sockaddr_in client_addr;socklen_t size = sizeof(client_addr);if ((clientFd = accept(listenFd, (struct sockaddr *)&client_addr, &size)) < 0){/*建立连接*/printf("accept socket error\n");return -1;}std::thread write_thread(writeThread);size_t readLen = 0;while (true){/*循环读取客户端消息*/char buff[MAXBUFF] = {0};readLen = read(clientFd, buff, MAXBUFF);if (readLen <= 0)break;std::string data(buff, readLen);g_mx.lock();                                        //上锁g_dataQue.push(data);g_mx.unlock();                                      //解锁}write_thread.join();close(clientFd);close(listenFd);return 0;
}

注意，在上述函数中定义了写文件线程：

std::thread write_thread(writeThread);

并且在主线程中启动了写文件线程：

write_thread.join();

接收线程执行函数：

std::queue<std::string> g_dataQue;                   //全局队列
std::mutex g_mx;                                     //互斥锁void writeThread()
{/*写线程*/FILE *out_put = fopen("recv_data.mp4", "w+");sleep(1);                                        //休眠一秒，确保队列中有数据while (true){/*从队列中读取数据并存储*/if (g_dataQue.size() == 0)break;g_mx.lock();std::string data = g_dataQue.front();g_dataQue.pop();g_mx.unlock();fwrite((void *)data.data(), 1, data.size(), out_put);}fclose(out_put);
}

如上所示，同步锁用于进行缓冲区的读写同步。上述实例中通过std::mutex实现同步。

g_lock.lock();         //上锁
​​​​​​​g_lock.unlock();       //解锁