發燒友實測 | i.MX8MP 基于HTTP網頁服務器和UDP上位機的MJPG碼流傳輸(mjpg-steamer)
作者｜donatello1996
來源 | 電子發燒友
題圖｜飛凌嵌入式
本文采用的硬件板卡為飛凌嵌入式OKMX8MP-C開發板，系統版本Linux5.4.70+Qt5.15.0，主要介紹基于HTTP網頁服務器和UDP上位機的MJPG碼流傳輸。
MJPG格式作為一種持續傳輸的視頻碼流，在遠程監控領域中應用較廣，而實現這種遠程監控的第三方應用最常見的有兩種：瀏覽器HTTP網頁、UDP上位機。
兩者各有優勢，對比鮮明，其中：
-
UDP上位機：傳輸效率高，上位機編寫方便。
-
HTTP網頁方式：客戶端無需安裝上位機，只需要一個瀏覽器應用即可；客戶端訪問服務器支持跨平臺支持，無論是電腦、平板、手機，還是Linux系統、Windows系統及安卓系統都可以，只要有瀏覽器應用都可訪問，而UDP上位機則受限于目標平臺，不易移植。
這兩種應用各有優缺點，對于嵌入式開發者來說，兩者都必須掌握。
一、HTTP網頁服務器
先說下HTTP網頁服務器獲取MJPG碼流的代碼，首先是OKMX8MP-C在開發板端建立TCP服務器：
int TCP_Server_Found(socklen_t* socket_found , char* ip , int port)
{
struct sockaddr_in servaddr;
socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
servaddr.sin_port = htons(port);
int ret;
IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
{
printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
return -1;
}
int on = 1;
if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
{
printf("setsockopt error\n");
}
ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
if(ret == -1)
{
printf("Tcp bind faiLED!\n");
return -1;
}
if(listen(*socket_found , 5) == -1)
{
printf("Listen failed!\n");
return -1;
}
return 0;
}
其中setsockopt()函數是可選的，一般只用于規避socket()函數的建立錯誤。
建立了TCP服務器后，返回的socklen_t型實參在后面的HTTP網頁服務器中需要用到。
HTTP網頁服務器所屬的TCP操作是需要另起輪詢線程來讓客戶端進行accept()握手操作的，accept()之前的listen()倒是只需要執行一次即可，accept()握手操作和recv()接收操作需要創建一個死循環線程：
pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL); void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg) { 。。。 while(1) { fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize); printf("fd_socket_conn = accept()\n"); 。。。 recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0); } 。。。 }
MJPG幀可以使用Grab操作獲取，獲取到的MJPG幀需要在TCP線程中讀，在Grab操作線程中寫，這種被多個線程訪問的資源需要加鎖防止讀寫沖突，即資源被Grab操作寫入時，需要上鎖，不允許其它線程訪問，操作完成時需要解鎖，允許其它線程訪問：
pthread_mutex_lock(&pmt);
pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
pthread_cond_broadcast(&pct);
pthread_mutex_unlock(&pmt);
線程互斥鎖使用之前需要初始化：
pthread_mutex_t pmt;
pthread_cond_t pct;
int main(int argc, char* argv[])
{
...
TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
...
while(1)
{
V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
...
}
...
}
然后是發送的細節，發送圖片文件之前，需要先發送HTTP標準頭，這個相當于給發送圖片或者其它類型的流數據鋪路：
#define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \
"Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
"Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
"Pragma: no-cache\r\n" \
"Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
#define BOUNDARY "boundarydonotcross"
printf("preparing header\n");
sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
"Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
STD_HEADER \
"Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
"\r\n" \
"--" BOUNDARY "\r\n");
if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
{
free(frame);
return;
}
發送完HTTP標準頭之后，就需要發送內容頭(Content-Type)，這處的Content-Type為image/jpeg，同樣，HTTP標準協議里面image支持的類型遠不止jpeg一種，發送完內容頭之后就是正文和boundary結尾，這樣幀完整的HTTP頭發送到指定的TCP GET地址，就會在瀏覽器中顯示剛剛發送的圖片：
sprintf(buffer, "Content-Type: image/jpeg\r\n" \
"Content-Length: %d\r\n" \
"X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
"\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
printf("sending intemdiate header\n");
if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
break;
printf("sending frame\n");
if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
break;
printf("sending boundary\n");
sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
break;
另外需要說明的是，TCP服務器線程在發送MJPEG流的時候是死循環發送的，因此TCP客戶端在發送完GET指令之后，就會收到TCP服務器循環發送的圖像緩存，TCP客戶端會陷入忙等待狀態無法再對外發送任何GET或者POST指令，從客戶端使用者角度來看的效果就是網頁一直在等待。
二、UDP上位機
UDP發送操作，同樣需要先建立UDP Socket：
int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
{
*socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(*socket_found == (~0))
{
printf("Create udp send socket failed!\n");
return -1;
}
addr->sin_family = AF_INET;
addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
addr->sin_port = htons(port);
memset(addr->sin_zero, 0, 8);
return 0;
}
而UDP文件發送則要比HTTP發送簡單得多，只需要將文件切片，每一片為固定長度的UDP幀長度，逐幀發送即可：
while(fend > 0)
{
memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
{
picture.length = UDP_FRAME_LEN;
picture.fin = 0;
}
else
{
picture.length = fend;
picture.fin = 1;
}
//printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
if(sendbytes == -1)
{
printf("Send Picture Failed!d\n");
return -1;
}
else
{
fend -= UDP_FRAME_LEN;
}
}
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作者簡介:
donatello1996，某大型企業資深嵌入式工程師，電子發燒友論壇技術大牛，同時也是飛凌嵌入式多年鐵粉，曾基于飛凌多款板卡產出過優質測評文章或使用心得。本期三篇文章為donatello1996在使用OKMX8MP-C開發板過程中精心產出的干貨，在此對donatello1996表示感謝。
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