[毕设记录] python利用socket进行文件传输

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eric_lai
2016.03.10 23:28* 字数 1156

前言

大四下学期,寒假不努力,现在要拼命赶进度了。毕业设计当中,我需要下位机stm32将图片发送(串口转wifi)到上位机(pc)进行图像处理。以前没有试过这样的操作,思考了一下,因为有串口转wifi的模块,所以决定上位机用python来写一个socket实现这个功能(由于下位机是stm32,所以下位机的发送就只能用c来写了)。

尝试

先用python写一个demo来测试下是否可以实现,写两个python程序。一个python程序充当下位机(客户端),一个pyhon充当上位机(服务端)。

逻辑如下:首先,服务端代码是一直在运行,监听着端口,如果有客户端发起请求,则连接之建立socket。客户端与服务端连接后,开始发送文件。期间,输出发送的状态信息。

我的目录结构是这样子的:

  • 桌面新建一个send_image_test文件夹
  • send_image_test文件夹里面分别建py_s文件夹和py_c文件夹
  • 以上两个文件夹里面分别建py_s.py和py_c.py
  • 在文件夹py_c里面放了一张bmp格式的图片,命名为image.bmp

根据上面的逻辑,写出下面的代码:

# 服务端代码,环境Mac
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 导入库
import socket, threading, os

SIZE = 1024

# 检查当前目录下是否有等下要命名的图片,有的话删除之
def checkFile():
    list = os.listdir('.')
    for iterm in list:
        if iterm == 'image.bmp':
            os.remove(iterm)
            print 'remove'
        else:
            pass

# 接受数据线程
def tcplink(sock, addr):
    print 'Accept new connection from %s:%s...' % addr
    sock.send('Welcome from server!')
    print 'receiving, please wait for a second ...'
    while True:
        data = sock.recv(SIZE)
        if not data :
            print 'reach the end of file'
            break
        elif data == 'begin to send':
            print 'create file'
            checkFile()
            with open('./image.bmp', 'wb') as f:
                pass
        else:
            with open('./image.bmp', 'ab') as f:
                f.write(data)
    sock.close()
    print 'receive finished'
    print 'Connection from %s:%s closed.' % addr


# 创建一个socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 监听端口(这里的ip要在不同的情况下更改)
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
# 每次只允许一个客户端接入
s.listen(1)
print 'Waiting for connection...'
while True:
    sock, addr = s.accept()
    # 建立一个线程用来监听收到的数据
    t = threading.Thread(target = tcplink, args = (sock, addr))
    # 线程运行
    t.start()
# 客户端代码,环境Mac
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import socket

SIZE = 1024

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 建立连接:
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
# 接收欢迎消息:
print s.recv(SIZE)
s.send('begin to send')
print 'sending, please wait for a second ...'
with open('./image.bmp', 'rb') as f:
    for data in f:
        s.send(data)
print 'sended !'
s.close()
print 'connection closed'

需要注意的是,以上的代码是在本地测试的。所以地址使用的是127.0.0.1(如需在不同的机器上测试,请使用对应的ip地址),端口号使用一个没有被其他应用程序使用的即可(我随便选了一个9999)。

以上的两个程序当中都有一个SIZE常量,是接收缓冲区的最大字节数,如果每次发送的数据大过SIZE个字节,则肯定会出现错误,这里需要谨慎对待。

发送数据时,我们是从文件当中读取数据到内存,然后再往外发送。那么如果读取的数据很大,超过了内存怎么办。上面的方法就是最好的方法,不要使用file.read(size)这类的方法,容易出错。而是,将整个file当做一个对象来处理,python虚拟机会自己分配缓冲区和内存,参看这里:

读取大文件时的方法(这种方法需要python2.5以上)

另外,写代码时需要注意缩进。要么使用四个空格,要么使用一个tab。不能同时使用两种,否则,需要在你的编辑器上做空格和tab的转换处理。

提供一下python 2.7的socket库相关文档链接:

官方文档(英文)
翻译的文档(中文)

通过运行上面的代码,图片成功的传输了到服务端的文件夹下:


测试结果

进阶修改

上述的代码只是直接将一张图片,从客户端发送到了服务端。在实际的使用当中,应该是需要发送命令和文件两种形式。所以,我们需要对上面的代码进行一些修改。

我们先定义一个通信协议:

建立连接后开启一个线程,用于处理本次的通信(一个while循环),如果遇到接收文件的情况,则开启一个子线程用于接收。

发送数据有两种情况,发送命令,发送文件
接收数据有两种情况,一种是接收命令,一种是接收文件

发送数据:
发送命令时,第一个字符为c(command)表示后面接的是命令,第二个字符是命令代号。
发送文件时,第一个字符为f(file)表示后面接的是文件,后面就是文件的二进制形式。
接收数据:
接收数据分成两段,首先查看第一段报文是命令还是文件标识,第二段则是接收具体的数据
命令标识为”c“,文件标识为”f“

修改后的代码粘贴如下:

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 导入socket库
import socket, threading, time, os

SIZE = 1024

# 检查当前目录下是否有等下要命名的图片,有的话删除之
def checkExsit():
    list = os.listdir('.')
    for iterm in list:
        if iterm == 'image.bmp':
            os.remove(iterm)
            print 'Exsit file has been removed'
    print 'Create file ...'
    with open('./image.bmp', 'wb') as f: pass

def recvImage(sock):
    while True:
        data = sock.recv(SIZE)
        if not data:
            break
        else:
            with open('./image.bmp', 'ab') as f:
                f.write(data)
    print 'data received'

def saveImage(sock):
    print 'Begin to save image ...'
    checkExsit()
    t = threading.Thread(target = recvImage, args = (sock,))
    t.setDaemon(True)
    t.start()
    t.join()
    print 'Finished saving image ...'

def tcplink(sock, addr):
    # 打印连接信息
    print 'Accept new connection from %s:%s...' % addr
    # 发送问候信息(客户端接收到后返回一个'hello server')
    sock.send('hello client')
    print sock.recv(SIZE)
    print 'Communication test success'
    # 接受数据循环(一直等待接收数据并进行处理 *****注意这是在一个线程里面******)
    while True:
        recv = sock.recv(SIZE)
        # 接收命令
        if recv == 'c':
            print 'receive command'
            cmd = sock.recv(SIZE)
            print 'recv: %s' %cmd
            # 判断命令并执行相应的程序
            recv = None
        # 接收文件(这里主要是图片)
        elif recv == 'f':
            print 'file command'
            saveImage(sock)
            recv = None

# 创建一个socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 监听端口(这里的ip要在不同的情况下更改)
s.bind(('127.0.0.1', 9999))
# 每次只允许一个客户端接入
s.listen(1)
print 'Waiting for connection...'
while True:
    sock, addr = s.accept()
    # 建立一个线程用来监听收到的数据
    t = threading.Thread(target = tcplink, args = (sock, addr))
    # 线程运行
    t.start()
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-

import socket,time

SIZE = 1024

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 建立连接:
s.connect(('127.0.0.1', 9999))
# 接收欢迎消息:
print s.recv(SIZE)

s.send('hello server')
time.sleep(0.5)
print 'command test begins ...'
s.send('c')
s.send('weeding')
print 'command test ended'
time.sleep(0.5)

print 'image test begins ...'
s.send('f')
time.sleep(0.2)
with open('./image.bmp', 'rb') as f:
    for data in f:
        s.send(data)
print 'image test ended'

s.close()
print 'connection closed'

上面的代码,运用了一个子线程来执行接收图片。使用多线程,最好可以了解下下面的内容:

守护线程
线程锁
线程的中文文档

修改后运行结果
毕业设计