作者｜donatello1996

來(lái)源 | 電子發(fā)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(fā)板，系統(tǒng)版本Linux5.4.70+Qt5.15.0，主要介紹基于HTTP網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器和UDP上位機(jī)的MJPG碼流傳輸。

MJPG格式作為一種持續(xù)傳輸?shù)囊曨l碼流，在遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域中應(yīng)用較廣，而實(shí)現(xiàn)這種遠(yuǎn)程監(jiān)控的第三方應(yīng)用最常見的有兩種：瀏覽器HTTP網(wǎng)頁(yè)、UDP上位機(jī)。

兩者各有優(yōu)勢(shì)，對(duì)比鮮明，其中：

• UDP上位機(jī)：傳輸效率高，上位機(jī)編寫方便。

• HTTP網(wǎng)頁(yè)方式：客戶端無(wú)需安裝上位機(jī)，只需要一個(gè)瀏覽器應(yīng)用即可；客戶端訪問服務(wù)器支持跨平臺(tái)支持，無(wú)論是電腦、平板、手機(jī)，還是Linux系統(tǒng)、Windows系統(tǒng)及安卓系統(tǒng)都可以，只要有瀏覽器應(yīng)用都可訪問，而UDP上位機(jī)則受限于目標(biāo)平臺(tái)，不易移植。

這兩種應(yīng)用各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于嵌入式開發(fā)者來(lái)說(shuō)，兩者都必須掌握。

先說(shuō)下HTTP網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器獲取MJPG碼流的代碼，首先是OKMX8MP-C在開發(fā)板端建立TCP服務(wù)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(shù)是可選的，一般只用于規(guī)避socket()函數(shù)的建立錯(cuò)誤。

建立了TCP服務(wù)器后，返回的socklen_t型實(shí)參在后面的HTTP網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器中需要用到。

HTTP網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器所屬的TCP操作是需要另起輪詢線程來(lái)讓客戶端進(jìn)行accept()握手操作的，accept()之前的listen()倒是只需要執(zhí)行一次即可，accept()握手操作和recv()接收操作需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)死循環(huán)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(gè)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(shí)，需要上鎖，不允許其它線程訪問，操作完成時(shí)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);

左右滑動(dòng)查看完整代碼

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(fā)送的細(xì)節(jié)，發(fā)送圖片文件之前，需要先發(fā)送HTTP標(biāo)準(zhǔn)頭，這個(gè)相當(dāng)于給發(fā)送圖片或者其它類型的流數(shù)據(jù)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 1256 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(fā)送完HTTP標(biāo)準(zhǔn)頭之后，就需要發(fā)送內(nèi)容頭(Content-Type)，這處的Content-Type為image/jpeg，同樣，HTTP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議里面image支持的類型遠(yuǎn)不止jpeg一種，發(fā)送完內(nèi)容頭之后就是正文和boundary結(jié)尾，這樣幀完整的HTTP頭發(fā)送到指定的TCP GET地址，就會(huì)在瀏覽器中顯示剛剛發(fā)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(shuō)明的是，TCP服務(wù)器線程在發(fā)送MJPEG流的時(shí)候是死循環(huán)發(fā)送的，因此TCP客戶端在發(fā)送完GET指令之后，就會(huì)收到TCP服務(wù)器循環(huán)發(fā)送的圖像緩存，TCP客戶端會(huì)陷入忙等待狀態(tài)無(wú)法再對(duì)外發(fā)送任何GET或者POST指令，從客戶端使用者角度來(lái)看的效果就是網(wǎng)頁(yè)一直在等待。

UDP發(fā)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(fā)送則要比HTTP發(fā)送簡(jiǎn)單得多，只需要將文件切片，每一片為固定長(zhǎng)度的UDP幀長(zhǎng)度，逐幀發(fā)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;}}

作者簡(jiǎn)介

donatello1996，某大型企業(yè)資深嵌入式工程師，電子發(fā)燒友論壇技術(shù)大牛，同時(shí)也是飛凌嵌入式多年鐵粉，曾基于飛凌多款板卡產(chǎn)出過優(yōu)質(zhì)測(cè)評(píng)文章或使用心得。本期三篇文章為donatello1996在使用OKMX8MP-C開發(fā)板過程中精心產(chǎn)出的干貨，在此對(duì)donatello1996表示感謝。