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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 9 \9 t% g# p; u9 i5 m7 N
% R5 B$ r) z) @  a$ C


* i6 C3 J% ]" O& t$ ^3 c$ f

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
3 \* d8 t8 P% Z4 E: R- h
' z5 m. J; x- y- S! G

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。


; N2 E: B8 A' V2 W/ ]/ [* w- o

# [" t$ M/ H% T5 ^% F% p

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。


    8 ~' m0 E% a8 Z$ G- x8 U

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。

+ ]) V6 R3 [/ m9 j: ?
一、HTTP网页服务器1 ^5 e0 F* f7 S* b

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)- r6 m: e+ [* G4 f, |5 r1 u
  2. {
      K4 B3 @% p2 Z, a/ e
  3.     struct sockaddr_in servaddr;& z* n* |. G/ c7 ?, j6 f( Y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);' {4 p$ Y+ S/ |9 J1 T: I' C
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    * s: G- u1 I8 L1 l1 G- t' N
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ; V$ G8 ~7 L: E7 I
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    $ X9 ]. W, i6 d! p
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);/ ?1 W) T' N! E/ H& {
  9.     int ret;' k: \. G; |. W. M
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    5 \% p2 a$ z$ m$ F- X  M" W
  11.         {
    , ^+ g( @) d, g# Z6 w% W! A& u$ s
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);* c# ?" V* q6 F" J" F
  13.             return -1;( {" g4 P/ J2 S
  14.         }0 Y+ z# q( T1 k! I0 [
  15.     int on = 1;% W5 Z$ E9 d$ H( c
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0); {" s! @4 G# A. \$ n4 e
  17.     {
    7 l7 d6 n% `* j0 ]. e$ K
  18.         printf("setsockopt error\n");. d) a( K: p% \" [
  19.     }8 t2 f: o' g7 \- J& g" u! y
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' ^; D/ o5 W# r: E: c8 z
  21.     if(ret == -1)
    ( }  n& w) [" y4 ]* ?( Y! E
  22.     {
    : ]) Q! D8 L7 e4 i( P- ^! i9 j+ O
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");5 G8 W4 C" R( q% _' q$ w
  24.             return -1;# }% {' j0 A, a" E
  25.     }. T! u4 Q& w2 e, S/ R+ r
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)& S, Y2 h4 n0 c
  27.     {0 ]/ O0 R+ z! p4 V
  28.             printf("Listen failed!\n");' h& U, n  ~6 J" d8 q) J. L
  29.             return -1;
    * z6 c* R6 D9 I4 ^' p2 q
  30.     }
    ) R+ m+ Y  C5 K: B0 w" c* y
  31.     return 0;
    , [1 I! W0 h- K) g0 \1 U
  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);% T2 `1 e# m" t$ v" H1 g1 ~1 [
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ! S- y3 z& l3 x5 V  {* q
  3. {1 O; F( X0 t2 |4 G# k) t0 i
  4. 。。。1 ?- L$ Z- r' D$ |- z& r
  5. while(1)  w- m% |- u6 o/ d
  6. {
    2 l* q% R3 ?$ Y6 o$ N& ]# D
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
      ^/ o, K  X# [/ }+ \
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
      f+ b# C4 J! _3 u' s. U
  9.     。。。) y0 }- c0 k+ d  ~! j8 R- ?! W" Z
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ; H5 }: C/ a2 E* d2 L1 N+ T
  11. }
    1 e! h, Q% e' K$ _  w$ Z. s
  12. 。。。
    ( y+ b" ?( L+ G. t! D8 d& C; V; C
  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);
    ) b$ C. e+ d; L
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;. f0 P% H) F( P- d) [
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;' q5 q8 N; r% ~/ N
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    - P+ g; b3 m5 j) K/ k$ }: C
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    8 p9 l. l# @" H) H1 G# @
  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;
    " L) l4 `" M4 s6 b$ Q
  2. pthread_cond_t pct;; e) A5 T8 P& o6 H* Y  P' x* t
  3. int main(int argc, char* argv[])  Y$ c" r* @- J5 G
  4. {" z0 m# ^& m. |7 T+ {) N: Y! M" r
  5. ...$ V, ?! m( j) s$ j1 Y
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    3 S0 x% U4 v2 t
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    2 Q1 r+ q; i. ]: W" o4 A% v! L
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    * e! P4 r, e9 H0 D! o2 m* S
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    " u# w# K) j1 t! ], k
  10. ...+ Y$ x4 O" M: l* j5 l
  11.     while(1)
    ! m( V& U! w* G% q/ B2 ^2 f3 G& ~
  12.     {
      H' Y) p( p! X  H" b2 K/ Y6 X) x
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);  c0 s5 r. D$ j. {. P* m
  14. ...
    ) S6 r  R/ g$ ?% n/ f+ _+ u
  15.     }3 p2 Z! A! c0 j4 u8 o
  16. ...) c1 T2 V  \7 s/ L8 [. u8 v$ S
  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;">
    : _" P% o7 @- j
  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" \
      k' t; b6 A: v/ H+ t7 F- o* ^
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \# o- i; U% h0 K& ?+ X
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ) M- o/ c# @8 Z2 ^2 \6 A
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \4 j8 \1 l. j. |' y( q; h, f  G1 H
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ; M6 i5 o1 `3 o8 X! n% w
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"7 h' i  x1 o& p8 a: T
  7.     printf("preparing header\n");2 w4 }0 Z. _3 z; C) ^+ m
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    & g- B0 d' I- }# ~! U4 Z2 t
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \! Y( v8 g0 H% ^  c. [, Y
  10.             STD_HEADER \5 L( O9 r( K; a4 S: d6 J
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \& U! q) G; J4 m9 c7 E9 [
  12.             "\r\n" \
    7 ^! ^6 U, g& z6 T- N
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    $ h$ n  M1 P% x, E! I
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): |. E: A3 Q* Z
  15.     {& r$ c* b0 x' X- E- v
  16.         free(frame);8 K# g8 K% X4 W% U
  17.         return;; ?" W+ ^: x, H$ H( s
  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" \+ V; |# \' m0 c: g( \
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \5 w+ A( c2 N- N: a0 v. h
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    8 U9 Y' ?5 Z* u& k3 ]- U
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);* G! ^! D# w9 n! `- ~& }
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    & t/ A+ i! b% w% o3 G! N
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 t* ^* W" n+ [. ]. n
  7.             break;3 Z& C6 @; X) J" e7 P* P
  8.         printf("sending frame\n");
    , x$ N7 f+ u3 M4 H; e
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    / [4 I$ w, b) t2 N# r4 _& V3 b) @( M( R
  10.             break;  Q: j  q8 {' p# @7 C; F
  11.         printf("sending boundary\n");
    8 K: g: U( p% t2 |
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");5 q/ g; P2 s. E* ?7 d. P" c
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 T. {0 K0 N! Q( J
  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。


( u/ @$ C7 R7 \- X- ^

1 B+ h; Q0 a0 x& \
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
# l1 M. P# H) J, D; M
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)9 U  S" w, Z1 D5 y; W
  2. {
    : K" r% G2 T' @
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    & r% I0 ^# A, _
  4.     if(*socket_found == (~0))
    6 h2 t; C  C& j- ~
  5.     {
    ) s' g& o2 |8 M0 s* c) z6 d
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");: ~9 c0 P# e7 U: H' m
  7.         return -1;
    % u6 r/ D1 ?  `6 U$ O% ~  g% O
  8.     }
      N5 Y) o. K$ r
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    8 `3 `  o% |' X* ]5 ?
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / I/ Y7 ~- H  [( j5 L$ n0 V
  11.     addr->sin_port = htons(port);: }$ G7 a8 @! M& ~4 f
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);* m7 Q' m, I2 L5 U9 C
  13.     return 0;
    1 d- p' W) s3 d3 K$ J
  14. }
复制代码

( p, g( ^* v: V. G0 f. o& p& a* X
+ m" D6 K: q7 s  Q5 D* g# X7 {5 H$ [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:2 y& ~  L2 J: `) s4 m

! t: ]: \1 q6 n( g
% \2 V: V) j$ }# l1 ^( \
  1. while(fend > 0)$ v; o! S* D# y. Y( m
  2. {0 f; w# N! e4 Q2 q. V2 ]* O
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ( ^& r! R* v8 F, R
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);2 [6 s% D: }( H  M
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)3 H5 s& X- a/ O0 I3 t/ M
  6. {
    2 V! S# h. e/ R  Y* t' \1 p; X
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;5 _/ B8 `6 V3 {# S0 M
  8. picture.fin = 0;
    7 B3 I! u" O9 j9 U1 s4 _- ]
  9. }9 Q( e  f- }8 u+ W9 D/ A3 C
  10. else
    # {: [; X( L# d+ |% h
  11. {
    7 c3 }- K' e) A$ ]5 V+ q
  12. picture.length = fend;4 a+ h3 p7 u& w" v2 ~' q1 Y
  13. picture.fin = 1;
    5 D) |% O. b  m6 ~/ L8 C  O
  14. }2 D% B) Q1 D1 t' u1 p; I0 [1 _, M# m1 b
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);6 j( W1 H0 a6 u" b$ J5 K+ L
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);5 Y& Q* w3 ^& C7 ~5 b6 Z  m! K
  17. if(sendbytes == -1)3 Z. K9 C, q: @
  18. {
    ! q+ n7 f, a1 ]4 d* q' ^
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");  U2 U; B8 a* F( q) c
  20. return -1;
    . m/ w2 W6 ?# m5 c
  21. }
    % t! v& k: k1 }* E! U. n  W" @
  22. else
    3 A! a- u0 m! ~+ N+ L1 y
  23. {
    1 D7 Y& g( f0 N; \- Y9 _* _
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
      U. Q) ~& N$ v* n# x8 J' g
  25. }
    . f, x! D+ ^6 `" u$ o
  26. }
复制代码
9 N! ^# x8 I7 s5 y! L: f- W

  B9 b1 Z' |% ?) M! t; P

6 {3 R1 ]% E- k1 ^6 u( e
* Z& N8 y* x9 R/ f1 f; ?( a
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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