本帖最后由 飞凌-marketing 于 2022-1-27 11:00 编辑
2 ^. U" B+ b. Q" s$ K( @7 t# ]# t5 M4 W, x5 ]" ^$ p

$ ~) b- l" Y& ?9 o2 N2 N8 v! e1 S作者|donatello1996 来源 | 电子发烧友 题图|飞凌嵌入式 iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
, L. P, a( D# y1 k+ r2 w2 Q# ^4 A( ^8 K, w
本文采用的硬件板卡为飞凌嵌入式OKMX8MP-C开发板,系统版本Linux5.4.70+Qt5.15.0,主要介绍基于HTTP网页服务器和UDP上位机的MJPG码流传输。 MJPG格式作为一种持续传输的视频码流,在远程监控领域中应用较广,而实现这种远程监控的第三方应用最常见的有两种:浏览器HTTP网页、UDP上位机。
) e4 e% l. c) U 4 _8 X2 o& K( s7 l( o$ C
两者各有优势,对比鲜明,其中: 这两种应用各有优缺点,对于嵌入式开发者来说,两者都必须掌握。
% W/ O5 c% G/ { S5 F一、HTTP网页服务器
* h. g K! N9 K \& }8 J$ H* N先说下HTTP网页服务器获取MJPG码流的代码,首先是OKMX8MP-C在开发板端建立TCP服务器: - int TCP_Server_Found(socklen_t* socket_found , char* ip , int port)3 y+ N! k2 s. D( S6 |- m5 N
- {
2 S' d3 Q8 v8 G& q! e, @' W6 }; { - struct sockaddr_in servaddr;
. q) L- J& o# Y. c - socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
7 k5 O+ ~6 {" h3 ?. f - bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));( s) L" l7 N6 A9 s7 e8 }/ `) _- O8 l
- servaddr.sin_family = AF_INET;/ |; H5 n, C* V
- servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);' ^; b b1 J, I
- servaddr.sin_port = htons(port);- b( k! D4 {; {$ k1 U( |9 K8 l
- int ret;( j. k4 [/ s: v) b; Q4 u
- IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)& M& c- ^7 p3 z$ U5 r- h2 S
- {5 m: ~' E3 K, k, i/ q4 U1 {! B. L
- printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);$ Y- ~: O# N( E' K% v
- return -1;5 q2 c3 e5 ^6 S, [ h
- }& Z4 M3 e& k6 P/ y
- int on = 1;1 F7 t# t$ {0 M* h+ h6 F
- if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)- H$ D1 g! {0 z% y7 ~' ^8 c
- {
! v. ^) f' @. ? - printf("setsockopt error\n");
0 Y$ a* @( d) h9 f n% O! Y - }
) l7 R- Z" F2 ~0 Z - ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
6 S( T5 J+ W4 M1 e- R! F5 F, @ - if(ret == -1)
3 z" O1 T# i4 M/ W) n1 l - {
. f. B4 s1 b/ W - printf("Tcp bind faiLED!\n");+ M: d7 q" N; j
- return -1;
1 w3 q2 B* }$ k0 s& ^# y2 \. M - }$ `+ M+ {: y2 z' G1 R1 n0 j( a
- if(listen(*socket_found , 5) == -1)
7 k/ _% ~4 s' o+ @0 j8 { - {
+ \/ t7 Y4 x* \+ i - printf("Listen failed!\n");
f9 s/ ]1 j" C l" m+ ], g - return -1;
! Y. u! l, i0 s$ C* O, I( z! I c - }
+ q; b" }/ y& z: ? - return 0;
' }" p0 {& z! H8 a - }
复制代码其中setsockopt()函数是可选的,一般只用于规避socket()函数的建立错误。 建立了TCP服务器后,返回的socklen_t型实参在后面的HTTP网页服务器中需要用到。 HTTP网页服务器所属的TCP操作是需要另起轮询线程来让客户端进行accept()握手操作的,accept()之前的listen()倒是只需要执行一次即可,accept()握手操作和recv()接收操作需要创建一个死循环线程: - pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);8 f" k$ h, w/ c# W0 x2 v, c* ^* a
- void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
+ \1 Y0 n& H, X, W5 j - {) r i( @- k& ]( _3 C' U- _5 c7 N
- 。。。
+ ~- a4 n4 y* @0 D. E9 e0 l - while(1)0 m1 `, v) ]/ ?- L' S5 N: @4 \* r
- {8 Q2 P, `: e4 k- D" T
- fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);* G ~! ^% P. U) i0 E9 h& W
- printf("fd_socket_conn = accept()\n");
1 m! J& n8 R6 P8 ^ Q' s0 |$ B5 @ - 。。。
1 O: Q) c8 T U1 ?; x - recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
* u& m) s5 S2 r# V* j6 f2 n - }
' E V8 r" p" z z - 。。。7 l& V# b: M# {. t' h
- }
复制代码MJPG帧可以使用Grab操作获取,获取到的MJPG帧需要在TCP线程中读,在Grab操作线程中写,这种被多个线程访问的资源需要加锁防止读写冲突,即资源被Grab操作写入时,需要上锁,不允许其它线程访问,操作完成时需要解锁,允许其它线程访问: - pthread_mutex_lock(&pmt);
0 V" G, V% E% \; @7 Q$ z - pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;( v$ o" ^- g/ t% A, ^3 t
- pic.tmpbytesused = buff.bytesused;, G }( M) U4 B
- pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
1 J: B3 I+ o. y6 n8 F - pthread_cond_broadcast(&pct);
) v% m" b% ]" B& e. q' n! p - pthread_mutex_unlock(&pmt);
复制代码线程互斥锁使用之前需要初始化: - pthread_mutex_t pmt;
. p/ S' f2 B* Z' D- p - pthread_cond_t pct;
) z; N# e' }+ r- t2 w - int main(int argc, char* argv[])/ _, b% |# J* l- R
- {
1 ]/ V" O8 ]# {* }$ c% ?) S4 B; D - ..." G2 R/ E T, \' j" ]) }6 J
- TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
3 v4 P. G( b, a7 M4 H7 b - pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
. Y2 L6 j8 e" k: \ - pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
* P: ~/ j- D7 ^ i6 _+ v9 N - pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);. n9 p0 Z8 Q6 [! M0 d/ C
- ...
+ I3 P; Q3 k7 V w - while(1)8 {. D1 n* d6 @
- {
# e- \+ u# z) f$ f" \" | - V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
: a; e6 ~# K$ _$ D5 X1 s - ...
6 k$ L) C' s+ ]1 g: z R - }
9 A5 g" J8 U. ^" s7 g - ...* G# E* R! s: R' [% X
- }
复制代码然后是发送的细节,发送图片文件之前,需要先发送HTTP标准头,这个相当于给发送图片或者其它类型的流数据铺路: - <p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"><span style="text-indent: 32px;">
3 T* n$ T- k# W5 b - </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>
复制代码- #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
' d$ ^& m8 R$ N - "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \6 K' c: p0 ~) S$ Z
- "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
9 o; I/ U: o( f' L2 A3 v - "Pragma: no-cache\r\n" \
0 u- G) C2 g I, f% A3 C - "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"$ q" |0 c0 g& F% _
- #define BOUNDARY "boundarydonotcross"9 C& l4 I7 z, f
- printf("preparing header\n");4 e N! a O* I
- sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
5 [+ T; M1 k) F4 u5 P3 s - "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
! b2 [' u6 ~3 h% H- N - STD_HEADER \- |8 i7 O1 a" s% P7 o4 t
- "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \: l0 C$ O$ V% \, O; f& W, H8 |
- "\r\n" \2 i4 S0 M0 _( B/ B% f
- "--" BOUNDARY "\r\n");
) \0 R! R" E6 H/ {% C$ | - if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ Y+ D; R' g- z: e+ a
- {
; i; B2 k2 M; h# ~8 q# B" o - free(frame);8 R c' S% v' M! o
- return;
* U: G( w; V* [' A, B2 Z: ` - }
复制代码发送完HTTP标准头之后,就需要发送内容头(Content-Type),这处的Content-Type为image/jpeg,同样,HTTP标准协议里面image支持的类型远不止jpeg一种,发送完内容头之后就是正文和boundary结尾,这样帧完整的HTTP头发送到指定的TCP GET地址,就会在浏览器中显示刚刚发送的图片: - <pre class="prettyprint lang-cpp" style="box-sizing: border-box; font-family: Monaco, Menlo, Consolas, "Courier New", monospace; font-size: 16px; white-space: pre-wrap; line-height: 1.38462; color: rgb(51, 51, 51); word-break: break-all; background-color: rgb(245, 245, 245); border: 0px; border-radius: 4px; vertical-align: baseline;"> sprintf(buffer, "Content-Type: image/jpeg\r\n" \
5 o, G0 Q" E& c' B, S. q; y - "Content-Length: %d\r\n" \9 V; F9 ?% i! x
- "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
0 N$ i. A. [3 B9 T+ t - "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);* [; N6 J8 n6 u0 b: x5 a) f
- printf("sending intemdiate header\n");
5 x7 `/ I6 J M8 w3 S( d7 P+ @/ \! d - if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
) X6 d, O! k- h8 x, r$ C: h - break;
: u8 f- A) I3 j% l' a/ [ - printf("sending frame\n");: F/ p/ q" f) |7 [) x
- if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
/ O. G y5 D: W. n7 L/ \/ ? - break;
/ I" v( t6 c' _+ L2 ? - printf("sending boundary\n");& t" r9 E0 y" c4 W9 w* R! j X) }1 K% |
- sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
9 O2 l* }& _) Y9 L: b& W) o6 ` - if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
0 Z9 v- z4 Q0 t& E - break;</pre><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; font-size: 16px; vertical-align: baseline; line-height: 26px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: " helvetica="" neue",="" helvetica,="" tahoma,="" arial,="" "microsoft="" yahei",="" "hiragino="" sans="" gb",="" "wenquanyi="" micro="" hei",="" sans-serif;"=""></p>
复制代码另外需要说明的是,TCP服务器线程在发送MJPEG流的时候是死循环发送的,因此TCP客户端在发送完GET指令之后,就会收到TCP服务器循环发送的图像缓存,TCP客户端会陷入忙等待状态无法再对外发送任何GET或者POST指令,从客户端使用者角度来看的效果就是网页一直在等待。 
1 g' J- O. Z3 v 7 O6 m" f+ J$ t" X) F1 ^
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
( T f0 t% D' g6 w5 O' K8 w- int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
! z# v; [7 i7 c! M6 e% i( y1 \1 {: t - {
8 ]0 g; ?3 u6 {7 D% b! x j7 F - *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
; D B1 h0 T( \( l - if(*socket_found == (~0))
: Q/ v- A; a5 g( B6 D - {
( m" e1 N2 D% r; q' K/ F; w+ @( Z - printf("Create udp send socket failed!\n");
D% e i) }7 ^9 R3 b& N8 }) k - return -1;, s X/ u3 l0 E
- }
( N3 ?( Z6 N1 c* o) B! Z/ G - addr->sin_family = AF_INET;" f& j* q! i% I& F% G: `% s/ ^
- addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; O3 K" s- o `4 |" a% K9 ~5 S: k
- addr->sin_port = htons(port);
/ {# C5 d! O+ Y( N8 |$ Q! ^! \ - memset(addr->sin_zero, 0, 8);
2 [' p% c2 R: g2 L - return 0;2 Q) g& }2 F6 I" u% Q% x
- }
复制代码 6 \/ k! i" y0 ~; }
' v; V& b8 }0 V- K, v
而UDP文件发送则要比HTTP发送简单得多,只需要将文件切片,每一片为固定长度的UDP帧长度,逐帧发送即可:
% b' R5 Q ~* ~6 I2 B, c3 y O) \: K9 `2 V4 E1 u
% K+ g( R4 m& F+ K9 e& _3 O4 ~- while(fend > 0)
& Y: W+ ]6 [$ p1 r9 \3 N - {
6 |' F6 b x5 v& |' O - memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
; o) H) y8 @; G* x7 ^ - fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);$ b3 e+ R: n' ~4 [. _+ L
- if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
8 \( H2 [0 }. G# ?- M2 V; @# t* b - {
# x% c5 R# H( s( s& y- i4 ] - picture.length = UDP_FRAME_LEN;
3 O4 l. n/ y& k9 M4 w- | - picture.fin = 0;
! s0 x$ B) r) g F& | }: ? - }3 ]7 b0 ~; x Q; ~- j! y3 c4 o
- else
7 [" S/ k3 V) }8 K; a - {* N* R! |: {9 W6 j
- picture.length = fend;
! g: j: f6 ^+ h7 A# Y - picture.fin = 1;
7 x# A! B, B- x- f) M2 }" ?' g - }
% [$ s! f. ]! Q4 n* ~3 [ - //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
) o) W( `( X0 x, m) }) w - sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);3 {; R, Y5 g" \
- if(sendbytes == -1)4 @# [3 W& ~' N `3 }+ ~
- {
" l' R4 U4 W5 I* x' q. L - printf("Send Picture Failed!d\n");
" V5 x3 J0 m+ g2 o* L3 X/ h6 n - return -1;$ r H/ T7 Z0 F+ m
- }
" K. _. _- L+ }: j - else' `6 ]0 t! P& Z8 m3 G7 O, X9 e
- {
8 s4 m/ O; x; k - fend -= UDP_FRAME_LEN;
2 X' s, `" Z0 }0 [6 w - }" W+ [/ k' ?6 S, K: P8 b% P
- }
复制代码
7 ~2 V [8 N$ |1 Q
$ J3 D2 r( a3 t: X6 t$ s. p h
* A, x- a/ l, \2 g2 ]# b6 y$ t$ k0 A5 q2 ]; E
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html |