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[帮助] 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)

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发表于 2022-1-27 10:54:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 飞凌-marketing 于 2022-1-27 11:00 编辑 $ o8 I# w$ b  D

6 @( z$ D: K: H: P! k

# ?+ D8 T4 s) z0 m$ z

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, Q: l$ u# N2 h" Y5 ?
6 Q; T1 u2 D6 |4 K& ^

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。


: S1 R/ g( g/ v8 m3 p+ b1 E6 V: T: ]


$ q0 |% o1 g( M0 u" N9 h

两者各有优势,对比鲜明,其中:

  • UDP上位机:传输效率高,上位机编写方便。

  • 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。

    9 ]! S* G" t* v3 |4 n; b8 \

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。

- J* u% {; J5 I
一、HTTP网页服务器, ]' C, A; \/ H! U/ d

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:

  1. int TCP_Server_Found(socklen_t* socket_found , char* ip , int port)/ n1 O- z# S  U3 ]1 |
  2. {
    7 J+ o9 P% o% T+ h* z: J  \
  3.     struct sockaddr_in servaddr;/ y) r& s9 G5 B. _& M8 N  e
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);1 S# y! p( k( F( }: Z) _. u6 n
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ( N5 H5 G( f8 v! z9 b& P& v" Y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;+ O4 S% N, `& e% k/ v- `/ K4 v8 Z
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);0 O6 p' d6 n; ~# [1 E7 i
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ! H' |' j" t: |% `& ]
  9.     int ret;
    % P/ P: k, m! a! ]1 _. a7 H) M
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , V( W/ D" K# h7 R! Y" E3 d2 v
  11.         {3 k5 ^' |, q2 z/ L
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    8 H% H3 e( F1 `) [  ]$ \$ Y
  13.             return -1;
    0 n4 d4 k+ x* p; v1 y/ c
  14.         }
    4 ^' e: j! a4 K, h6 A
  15.     int on = 1;
    & k; L9 o% C* e) P
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    2 d) W! A; b2 \/ q) M; t* [8 ~" C
  17.     {2 {/ y. n' @* k, ?3 @- y+ l
  18.         printf("setsockopt error\n");* V5 F* m+ |) B& u5 y3 @
  19.     }. x: S4 e) U# x! ]; `; g
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    7 d. G4 B: T/ F5 d- N8 F" f) t
  21.     if(ret == -1)7 |1 {2 D) G7 Y; j' s$ z
  22.     {1 A4 f  Y' w7 V3 R
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");% a  ?$ a5 @: p* [1 q6 e& p  P
  24.             return -1;
    6 {  ~, N* k, `! N
  25.     }
    % Z1 ?$ t! I! _8 H; R
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    " B7 F; K  }! b) J; M3 A0 G
  27.     {' D" v; s( b; C2 G* ^' n$ ^
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ; M2 \% ?! L  b9 B7 x$ ~
  29.             return -1;
    # ~! t# [; H1 N8 i, }6 r
  30.     }
    # W& [) [; ]- y  D
  31.     return 0;2 O7 H2 Z( M7 g& a: y; f6 e
  32. }
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:

  1. pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    . O9 _0 w# i. P3 G0 }5 e
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ( {$ R9 r4 ?6 f$ R
  3. {
    / F4 c  @( \. i0 W  S' k3 v7 C+ s
  4. 。。。5 ]; g) x( ^1 p( R* J3 Q
  5. while(1)
    # q: F8 w/ f( J" W1 e3 s. T
  6. {! y! A" p, d7 n; ^3 W
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    2 g; l( Z; R: Z7 L$ m
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");$ t6 O% j9 u8 m. S0 S
  9.     。。。
    % k3 F) G: d& y) f
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);  L2 i0 P; k4 Z5 U
  11. }
    , ~: n. I5 y5 b! _7 _
  12. 。。。' E! x9 U% G$ j; E  E+ V
  13. }
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:

  1. pthread_mutex_lock(&pmt);8 c& p6 R9 m$ O0 k: W
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    . u2 h# |$ Q, a+ R
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ( ^$ l  ^: L. e
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;  S0 d1 X# N! M& _8 m
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);0 \& x' B6 Y3 }+ D
  6.     pthread_mutex_unlock(&pmt);
复制代码

线程互斥锁使用之前需要初始化:

  1. pthread_mutex_t pmt;4 s5 l' L( `$ p; I0 H2 o  o
  2. pthread_cond_t pct;2 m& c/ R, R  N. N7 o
  3. int main(int argc, char* argv[])- S  |9 o# w( W# v& J) h/ C5 a# N
  4. {
    * Y( e2 C+ r$ E
  5. ...
    2 D3 E. J0 t* u( w+ w
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ( r( z! @$ ~+ t" x5 B  G$ V3 w
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);/ D& Z0 O; V' f3 W% h7 s) c2 i) g  x
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    : l* T% l' |4 |: L+ ]+ w8 E7 u$ _
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);* ?4 L6 S/ [# V- k3 R0 \0 `
  10. ...
    7 `% F2 a7 {" z: d' Z6 g
  11.     while(1)
    5 T4 E$ S5 x2 d" J% h
  12.     {0 n  T1 d. Y" }7 b/ A
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; p/ K$ O' q' s7 B+ ^2 Z" \8 M
  14. ...* a6 ^+ X" K; ^  o
  15.     }1 ~3 @% r3 G  v( d1 b3 p% U
  16. ...6 G* w' ^/ e. I& J5 w7 Q& g
  17. }
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:

  1. <p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"><span style="text-indent: 32px;">1 D/ z) |7 H( W
  2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>
复制代码
  1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \& t3 A; ~( x9 z- t! R6 Q/ `- n/ K
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ' Z3 k" G2 Z; a9 p+ E2 d
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \& \4 V! {0 h  G% |# D; H% I
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    5 @' G* M: Q0 g% o, _
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"+ j( t0 ?! C6 o1 z! n$ Z5 @' @
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"% s1 S2 o: V* p! O6 K5 p5 x! U
  7.     printf("preparing header\n");
    ) [/ M, m' w6 O4 f; F
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    % W$ C6 \0 q& X8 c
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \* E9 i. q- J' J  d4 k) F: X2 u
  10.             STD_HEADER \
    6 z6 |3 E, o( H" F1 p7 q! h2 ?$ k
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \4 q( W  z" T2 `+ y! l7 h5 z% i
  12.             "\r\n" \
    7 [$ T- G4 `' `
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 [3 v, B" g( ]+ d$ i1 ]- \
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 [& u5 i; I( t% c3 ?9 o9 `% }
  15.     {
    8 e. m! C9 O* f; C8 J/ w) t
  16.         free(frame);
    / F9 Y) |0 P; K; l& G
  17.         return;$ z$ g5 n) l: b9 E% d, t# u2 ?
  18.     }
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:

  1. <pre class="prettyprint lang-cpp" style="box-sizing: border-box; font-family: Monaco, Menlo, Consolas, &quot;Courier New&quot;, 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" \
    6 O$ v( K" ?; U0 ?9 [0 {
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ) P& \$ @1 n* ]& B9 g
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ( o+ n+ C1 I) q9 J4 i- K6 U
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    1 ^) D! ~+ G6 _5 `/ S. H
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    + w: b- I1 t/ V6 r, X7 l8 x
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * t5 |, d& z& n9 K" T: s
  7.             break;
    2 o8 t5 V+ ]0 n- }) H3 G
  8.         printf("sending frame\n");
    2 I, s' d2 `. _* j* G
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)4 [) s) d; c( T! L) O
  10.             break;: K1 t% M+ {7 j, T6 R1 q
  11.         printf("sending boundary\n");9 o" q& V, e. x* P" ^  z3 H, q: n
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ j( g% ~9 D- F0 B& a2 x& a
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)0 v( e: K( T% j2 n; E3 D. E
  14.             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。

$ q( A; B5 ?0 C$ t! g9 ]" B


8 u' H# E: O/ e. d二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:3 }, x! r3 ?* u7 T4 q  z
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)! N* S8 ~. X& F% N# `) C
  2. {
    + V6 D! O# d4 R1 U; v
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
      K8 D* c6 u) v& o  r
  4.     if(*socket_found == (~0)): }5 k, Q8 |: n
  5.     {
    2 M/ B# I" Z. P( r# }7 I7 s
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    + ]$ W+ a( B( j, y( J. ^( M& H9 P
  7.         return -1;, ?# G3 L, J; _4 f
  8.     }
    6 u7 @$ @  }( e! @
  9.     addr->sin_family = AF_INET;4 s0 `5 y  C- y# A/ Z( h
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, |# C+ e; s' l  e) U+ T
  11.     addr->sin_port = htons(port);: p# T" |' ^+ X' a; g0 P
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' m! h7 a/ i$ a2 y0 B  w
  13.     return 0;
    1 m! f% ^/ C: R0 V. \1 N* x( G* _+ E
  14. }
复制代码
$ O$ ~( i, y" z- U6 f& e* d+ [+ Y
/ F  B# p+ D& h" O; V% A/ ~
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:$ J$ r: _/ K( ~
5 c4 X# K1 W* L( t2 g, g& Z; P

" c7 ~1 l) g* o  X3 L7 l/ H. c: X7 M
  1. while(fend > 0)
    5 e  h7 p+ C8 n1 d
  2. {1 o/ l+ l2 m# {. e0 B: @3 n
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    " \: ]0 E8 i- X5 p' ^5 S( W
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);4 j1 k: K$ H( e: e: h8 a
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    5 E0 E1 t; R5 m5 Y* d% j5 R  U; |3 }
  6. {
    ' k1 ~0 T2 U; |) I: e$ n( s
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;1 {% ^- I: s9 D% d" i
  8. picture.fin = 0;) X  d! h: u5 h' r
  9. }4 C, d: L+ |$ ?7 Q& _7 f
  10. else3 \( c. J7 f: {! y; M' o
  11. {
      T# z/ ?, r3 Q, p* }
  12. picture.length = fend;/ a" M% N% r$ f1 n& H
  13. picture.fin = 1;
    . {  f: _2 c2 b1 I! n6 ^& q
  14. }
    ' f2 u5 j3 w' b
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : m7 r0 q& X! E) I0 o
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    & h! B; d% |" R2 P1 Q
  17. if(sendbytes == -1)" F: e' X! C! [$ l. k3 ]9 k" ?$ }
  18. {
    & X% c8 {$ u1 j( M" c# ?
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 ~3 a- r' k: ]: `+ Y
  20. return -1;
    5 m7 E1 u' P' ]5 h+ G
  21. }
    + l6 `5 `$ a8 W/ r% ]
  22. else$ P2 z) V" e) @. Y9 i8 P# o
  23. {
    - d. Y: Y7 d; e
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; L- L9 V. ?& q* V7 r. I+ [
  25. }
    6 y& K* u, W9 E8 _8 ~% i. E# ?
  26. }
复制代码

* U% g) t$ G1 S6 R; a8 r( S* x
# k/ `4 Z0 L2 l% f1 k


, i2 `3 {( J& D7 {6 e$ _, }1 K! o% S+ W
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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