实验三_数字视频流通信传输

数字视频流通信传输 一 实验目的 1.了解流传输的原理。2.理解计算机网络体系结构3.掌握SOCKET编程4.了解TIDSP平台下网络开发工具NDK5.结合原理对程序进行分析6.运行.out文件看到视频流传输的效果。二 实验原理 1.流媒体实现的关键技术就是流式传输。流式传输定义很广泛，现在主要指通过网络传送媒体(如视频、音频)的技术的总称。其特定含义为通过Internet将影视节目传送到PC机。实现流式传输有两种方法：实时流式传输(RealtimeStreaming)和顺序流式传输(progressiveStreaming)。一般说来，如视频为实时广播，使用流式传输媒体服务器，或应用如RTSP的实时协议，即为实时流式传输。如使用HTTP服务器，文件即通过顺序流式传输。2.要使得计算机在网络中有条不紊地交换数据，就要为网络中数据交换建立统一的规则、标准或约定，称为网络协议；各层协议的集合构成了网络的体系结构。计算机网络的五层协议体系结构图2.1所示：应用层运输层网络层数据链路层物理层图2.1计算机网络五层协议①应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。ICP/IP协议族在这一层面有着很多协议来支持不同的应用，许多大家所熟悉的基于Internet的应用的实现就离不开这些协议。如我们进行万维网（）访问用到了HTTP协议、文件传输用FTP协议、电子邮件发送用SMTP、域名的解析用DNS协议、远程登录用Telnet协议等等，都是属于TCP/IP应用层的；就用户而言，看到的是由一个个软件所构筑的大多为图形化的操作界面，而实际后台运行的便是上述协议。②传输层的功能主要是提供应用程序间的通信，TCP/IP协议族在这一层的协议有TCP和UDP。③网络层是TCP/IP协议族中非常关键的一层，主要定义了IP地址格式，从而能够使得不同应用类型的数据在Internet上通畅地传输，IP协议就是一个网络层协议。④网络接口层是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据包并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。3.UDP和TCP使用了应用层接口处的端口(port)与上层的应用进程提供通信，因此在运输协议数据单元(即UDP报文段或TCP用户数据报)的首部中都要写入源端口和目的端口。运输层收到IP层交上来的数据后，要根据其目的端口号决定当通过哪个端口号交给目的进程。为了在通信时不致发生混乱，必须把端口号和主机的IP地址结合在一起使用。如一个TCP连接由它两个端点来标志，而每一个端点又是由IP地址和端口号决定的。因此将TCP连接的端点称为插口(Socket),或套接字、套接口。套接字=(IP地址，端口号)运输层和应用层之间进行交换的数据称为报文(Message)，而在运输层和网络层之间进行交换的数据称为数据报(Datagram)。运输层可以使用运输控制协议（TCP）来封装数据，也可以使用数据报协议（UDP）来封装数据。TCP提供的是面向连接的、可靠的数据流传输。TCP的数据包开头就有详细的IP地址，要求接受方返回“收到”的信息，这样才继续发送。TCP的安全性较高，保证了传输数据的正确性，但由于数据量大，要等待对方的反馈，其速度比不上UDP。UDP提供的是非面向连接的、不可靠的数据流传输。UDP传输中不管其顺序，数据到达收端后再进行排序组装，有数据包丢失等情况，但它的传输效率比较高，速度较快。使用TCP协议时的Client/Server结构程序模型如图3.1所示:面向连接的服务器Socket()bind()Listen()accetp()阻塞直到收到一个客户的请求recv()处理服务请求Send()服务器主机面向连接的客户Socket()Connect()send()recv()客户主机数据（请求）数据(应答)请求建立连接图3.1使用TCP协议的Client/Server结构程序模型使用UDP协议时的Client/Server结构程序模型如图3.2所示:无连接的服务器Socket()bind()Recefrom()阻塞直到收到一个客户的请求处理服务请求Sendto()服务器主机无连接的客户Socket()bind()sendto()recvfrom()客户主机数据（请求）数据(应答)图3.2使用UDP协议的Client/Server结构程序模型由图3.1和3.2可看出，使用TCP协议使用connect()和accetp()，确定了连接成功，从而建立了端口点对点的连接，确保了传输的可靠性。而使用UDP时，不需建立点到点的连接，只有建立了端口，就可以把数据sendto()发送出去。4.NDK是TI提供的一个相对完整的TCP/IPStack及一些网络工具包，还集成了一些常用的网络服务器组件。NDK的编程请参考文档TIC64系列网络开发技术.ppt，PP:19~57.三 程序设计 本程序是利用TI提供的JPEG的编码与解码库，加之TCP/IP协议栈来实现的视频采集，回放与网络的传输。工作过程如下：①首先由SEEDVPM642将图像采集，并过行JPEG的压缩；②可以由TCP/IP传到PC机上进行JPEG的解压与显示，也可以由DSP完成解压，由监视设备进行显示。（1）程序主要的执行流程jpeg_network\src\main\jpegmain.c中的main()函数所示，下面对主要函数进行简要的介绍：tskVideoInputInit();//初始化输入输出设备tskVideoOutputInit();tskVideoInputStart();//获得输入数据流，并将图像数据转换为YUV420格式存储，方便后面压缩处理tskVideoOutputStart();//将图像数据转换为YUV422格式，然后在显示器上播放tskEncodeInit();//初始化编码器tskDecodeInit();//初始化解码器tskEncodeStart();//开始编码tskDecodeStart();//开始解码thrControlInit();thrControlStartup();//获取网页上传输回来的控制信息UTL_showHeapUsage(intHeap);//cgi编程，实现web网页与服务器的信息交互UTL_showHeapUsage(extHeap);（2）NDK网络编程NDK的使用请参考文档DM642上TCP_IP协议的实现及性能测试.pdf。下面对程序中NDK编程进行简要的分析。①\jpeg_network\src\network\network_main.c中函数network_main()的功能设置本地的IP地址、子码掩码等，流程图如图3.3所示,请结合原理分析函数network_main()。图3.3network_main()函数的功能流程图②\jpeg_network\src\network\tskNetwork.c中函数tskNetworkTx()的功能为使用TCP协议实现图像数据的传输，将实验板上采集到的图像数据经过网络传送到PC上。Socket的使用如图3.1所示。请结合原理分析函数tskNetworkTx()。四 实验步骤 1．实验准备(1)连接设备参考前一节实验中的硬件连接方法，将硬件连接好。(2)开启设备①打开计算机电源（注意：连接设备时并不需要关闭计算机，但要关闭实验箱电源；如在连接设备前已经打开计算机，就不需要进行此步骤了）。②打开实验箱电源开关③打开显示器开关。(3)设置CodeComposerStudio为Emulator方式参见“第一部分实验环境的建立”的“二软件的安装和配置”部分。如先前已经设置过，就不需再进行设置了。(4)双击usb20emurst.exe，如果出现提示“SEEDUSB2.0XDS510CARDISRESET,HARDWAREVERSION1”，证明仿真器与目标系统连接正常。否则请检查电源是否打开，仿真器驱动是否安装正确以及硬件。(5)启动CodeComposerStudio双击桌面上“CCS2(‘C6000)”图标，启动CodeComposerStudio。成功后可看到CCS环境界面。2．浏览工程中源程序并分析函数jpeg_network\src\main\jpegmain.c\main()\；\jpeg_network\src\network\network_main.c\network_main();\jpeg_network\src\network\tskNetwork.c\tskNetworkTx()。3.安装ActiveX控件：JavaSetup6u22.exe（注意安装时要连接网络，因为安装时需要从网上下载文件）。4.将网线的一边接入实验板上的RJ45的端子（J8），另一边与电脑连接。5.手动配置电脑的ip，确认电脑与实验板的网络连通。6．打开文件\jpeg_network\out，直接运行jpeg_network.out。7.打开电脑上的IE浏览器，在地址栏内写入192.168.253.44，则可在IE内看到，由SEEDVPM642采集的图像。8．观察显示。五 实验结果 运行jpeg_network.out，在ccs的输出栏上可以看到实验板的ip地址，物理地址，子码掩码等。在浏览器上输入192.168.253.44可以看到下面的效果图：六 思考 TCP与UDP协议的区别是什么，在什么情况下使用TCP协议传输数据比较合适？在什么情况下使用UDP协议传输数据比较合适？