本帖最后由 飞凌-marketing 于 2022-1-27 11:00 编辑 . K! I) e) j( y
. k; }) ]+ K- h r5 C; z3 A 9 J. V2 x& \( Q) S g
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: _( L3 \& k# }6 q
) L$ ^2 Y( G3 b
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。
) Q" a# O0 |. ~6 c& o / S2 \8 M, w, F& `( e3 W
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。 4 a' e3 g5 U) P; T h1 e0 R
一、HTTP网页服务器$ e P* O/ d: i/ f) R8 K; ^
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)9 i$ W% j* k5 H
- { J( u; ~+ g v# y
- struct sockaddr_in servaddr;# G5 r1 }& J! x' f
- socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
! G" N z- U7 s1 c. Q' X! g - bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));( R9 u6 \2 U; X5 e8 F: \# d
- servaddr.sin_family = AF_INET;
% d; x0 w3 N" g5 Y - servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
0 x% W( l& `+ i# L% V - servaddr.sin_port = htons(port);+ ~( H2 ~3 A. p E7 b4 b
- int ret;
# y) H4 H \" h( O' ~ - IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
9 c$ h: G$ F- t7 @/ W5 o - {9 S) j: F& G4 @
- printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);( C# O" X, V @ `. t
- return -1;
! T( N/ d2 T' u7 k$ Y+ S - }' y8 Y, L! S& U3 `4 T
- int on = 1;. L) T2 c0 ?# W7 v$ U% l% U9 z
- if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)! u* }! |' W% W- F
- {
+ F. H) F) ~" h: K5 g9 B, H; a4 V - printf("setsockopt error\n");
" f. y/ A* l" w$ `8 s; Z8 z3 u/ _ - }7 H$ L' p9 @1 d5 @; C, J" O
- ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
$ |3 W( p, @$ R! m0 Z% R - if(ret == -1)
0 R4 F9 ~, [' B# }! j. k- e4 i; U4 D4 z - {
- M; }6 J/ U4 R - printf("Tcp bind faiLED!\n");
9 B A: ^+ O6 N4 L! Y. x - return -1;1 A& B! }* J+ ~. z* m4 p* S5 O8 N
- }
) y, }# T, f' |% ~5 X) | - if(listen(*socket_found , 5) == -1)
$ r3 e( T% s& u6 e* d* r) G - {
+ T$ J% i2 C( `& W# e' y - printf("Listen failed!\n");
- b6 w# L0 j8 a( o) i: K - return -1;/ U3 `1 B1 r7 o/ k
- }
1 y' ]+ F) | P0 ?( R- Z1 O* A - return 0;0 j0 B! `3 H! b, h1 ^' z
- }
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);
" f @* g6 \/ U - void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)5 l3 a, `- x+ D( X4 d+ @
- {5 \+ E) @7 c! [2 a% A% d+ ^
- 。。。# R8 p5 m4 t, E0 |- f8 x
- while(1)
) e. r2 ^. l7 a# G5 n - {
% N5 R' O: U. S( s' ~# _# W7 ~ - fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
! O, X! }4 z' b- P - printf("fd_socket_conn = accept()\n");0 E i( z' H# @3 J
- 。。。, o7 f5 b& D" Z) I
- recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);# Z$ c& U: _% c4 s! x2 [
- }
& }: z) X: S6 s; Z) l - 。。。
: S* u5 S5 i. n6 y- }; b - }
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);
. a( y1 Y( G8 r" j8 r) K( z - pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;! ?: J3 x, N) n9 H5 I5 z: @
- pic.tmpbytesused = buff.bytesused;! D+ m7 u/ n6 c9 r! z
- pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;' O J* K2 _- z0 V7 |; K
- pthread_cond_broadcast(&pct);& Y1 R# C6 _7 j+ a: u' V' O) ~
- 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;1 N$ n% H* R; ^8 H8 I. f: m
- pthread_cond_t pct;! V/ m: L% y6 e8 T
- int main(int argc, char* argv[])
% Y O1 E2 X k% A) Z, e - {' a0 m0 g) O+ b9 R3 C* C- a% s
- ...
$ D z$ L7 e; e& z; c - TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);0 \: n) M( a8 v1 }( b, h1 {6 P1 m
- pthread_mutex_init(&pmt , NULL);8 Y4 J. n& J0 _/ w! z
- pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);/ Y3 b$ ~8 t3 C/ S* h
- pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
7 e! N& @* n; G ? - ...3 W3 A ]3 u/ E* ?( f
- while(1)# T: ~7 y, n/ N. ~2 [
- {
8 f% t* |' X& {# o - V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
4 c) N: ]! e: a4 _$ T, \# @0 ? - ...3 X" t$ V( ^5 ~3 X! }: |
- }! F! @$ Z9 J* p7 X9 ^4 A; _ b' o
- ...% L! m2 X6 q# d6 }/ i# Y b. f9 V
- }
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 \' y |# ?. w
- </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" \
0 V8 }3 i* U" D. Z4 i- ` - "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
8 j- C( o0 I+ A5 z2 u0 q - "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \# r% l6 r0 Y1 X7 l+ b
- "Pragma: no-cache\r\n" \2 ~3 V& e$ u9 V
- "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
) F) |' ^! V9 A/ r - #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
2 v S- p* t/ e* o1 t1 v5 a5 n - printf("preparing header\n");
8 t: K: N* w0 ] - sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
1 d/ d" c/ c! f5 J) u - "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \7 N6 R% Z# }3 ^$ K% i- v5 ^, \6 ?8 @0 U
- STD_HEADER \, D8 a; U3 w9 d1 S
- "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
7 h8 X1 N/ p1 U7 V; x - "\r\n" \( B4 Q, V$ o# R' u
- "--" BOUNDARY "\r\n");
% V3 t1 M: \/ U1 f# b - if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)+ b) }( n8 p1 n' ~) }' L
- {
6 ?( e5 _) {4 P0 Y. o - free(frame);
4 J0 B% u, d3 ~8 V3 j% l - return;
# j, a# C* S6 ]3 c2 B5 U& f3 ~5 G8 p - }
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" \
. f1 v) y% @- h# L' I6 a6 C - "Content-Length: %d\r\n" \5 r0 v- m1 b5 v" H( y& g$ R# P8 v: M4 X
- "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
' t0 w7 ?+ R% R3 s! {( F- T; j2 m - "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
7 z" @- ?, I* y6 _6 S# Y5 |- U0 j - printf("sending intemdiate header\n");. g* D! S0 \2 p3 t+ d ^8 x# a) h
- if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)% a* k( C" ^; D2 D
- break;
8 x7 Q1 t+ H2 L0 m4 b# ~3 _ - printf("sending frame\n");
& g3 K( b, S7 g! l - if(write(fd, frame, frame_size) < 0)1 |2 y4 s" C o! @6 h4 A! `0 X
- break;
5 I9 h& q1 f7 N1 H/ o8 y* _ - printf("sending boundary\n");" Z2 G* S: @8 T3 c r
- sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");8 _* @0 P3 h4 J4 Z3 i1 J: L/ u
- if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 J& y/ x/ R% X: \4 z9 p% T+ S
- 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。 
" F4 Z0 r0 P3 ?& Q F+ w+ J( B9 w0 l# ]0 j
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
: ?) S% g% v1 z- ?% K" J- int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)6 M: V/ R2 ^1 }0 z7 o
- {; G; K/ \/ J9 o4 ]: P% ]3 `
- *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
2 ]) v" Q" t1 M- P% L8 F& K - if(*socket_found == (~0))* A, O2 S2 W7 p
- {
( L1 o" N) F! u ?1 ? - printf("Create udp send socket failed!\n");
; {9 r% C9 L$ ^, O* `2 K4 _6 j - return -1;0 _0 u0 |9 ^% Q2 A
- }
! m: E* l$ E# y, _ - addr->sin_family = AF_INET;0 s, Q' W1 {3 p
- addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( U9 }* q. b% U- t E9 @& S3 g# g
- addr->sin_port = htons(port);
0 {6 A' ]/ o. C: i- C0 k; Z - memset(addr->sin_zero, 0, 8);5 {/ J) V. K$ U* @9 }4 _
- return 0;
( C) M& g/ ^! A, q6 w8 H, C - }
复制代码 9 {2 K; s4 s: c
- {) k7 b6 L, f }9 j% _) ]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:
% L5 Y0 B3 N2 D4 V
" G$ x) ~( O- _9 E7 |! U# g$ W; P+ f+ D" V. `; z7 {
- while(fend > 0)
T D: i$ ^1 t - {" K& h" U# H' D8 O \
- memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
+ f$ `* q% G8 M U* J' S - fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);( B' K# H: ~& [# L5 L
- if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
' x. H' ^( `4 V7 p7 O' Y - { L+ g* }" P3 X2 w4 {, i
- picture.length = UDP_FRAME_LEN;+ @5 ~1 d' B) [
- picture.fin = 0;
$ G; @' b+ O: M - }
3 s( e' k3 s: `1 p' G+ K& W - else
" Z' [) }$ t* c% ~# S) ^4 x - {
- b: C6 h# m0 P, c - picture.length = fend;5 r: F; `; S: T2 G
- picture.fin = 1;- V8 I7 u$ T. V: ]9 V5 s
- }
! N% \, l0 `, z5 a2 R, T8 ] - //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);. [( O" V. ?2 B/ q* \$ j. ?
- sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
5 j8 _4 w9 D' a* a: S5 d9 D - if(sendbytes == -1) Q* \$ Y- x* F# S" g
- {
/ `8 y2 y y u- ]5 a' N - printf("Send Picture Failed!d\n");
; i. d" y+ s+ K8 M - return -1;" h# ?! ?9 [1 e% A" I0 x
- }
# X$ y# B! w% z( x: C8 b3 n: V - else) U" Y; X/ f& D% T2 F) o2 ]! @ C( F; U
- {$ d# K8 G; g. \6 f; V
- fend -= UDP_FRAME_LEN;/ s7 g+ H1 n6 g+ m
- }
1 L' Z7 H4 A0 F" B( {; d3 l9 z - }
复制代码 0 R: M }% y' f, v& ^
9 f' l' \& E) Z
 : D$ o+ T) ^$ S( T( y0 j
& P, e0 K# ?2 p6 v1 g# W# tiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html |