发烧友实测 | i.MX8MP 基于HTTP网页服务器和UDP上位机的MJPG码流传输(mjpg-steamer)
作者|donatello1996
来源 | 电子发烧友
题图|飞凌嵌入式
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。
两者各有优势,对比鲜明,其中:
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UDP上位机:传输效率高,上位机编写方便。
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HTTP网页方式:客户端无需安装上位机,只需要一个浏览器应用即可;客户端访问服务器支持跨平台支持,无论是电脑、平板、手机,还是Linux系统、Windows系统及安卓系统都可以,只要有浏览器应用都可访问,而UDP上位机则受限于目标平台,不易移植。
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。
一、HTTP网页服务器
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) { 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); 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); pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer; pic.tmpbytesused = buff.bytesused; pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused; pthread_cond_broadcast(&pct); pthread_mutex_unlock(&pmt);
线程互斥锁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:
#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; }
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:
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。
二、UDP上位机
UDP发送操作,同样需要先建立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:
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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作者简介:
donatello1996,某大型企业资深嵌入式工程师,电子发烧友论坛技术大牛,同时也是飞凌嵌入式多年铁粉,曾基于飞凌多款板卡产出过优质测评文章或使用心得。本期三篇文章为donatello1996在使用OKMX8MP-C开发板过程中精心产出的干货,在此对donatello1996表示感谢。
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