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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
5 `7 d7 C# U4 K- {  l7 J# @/ W. G# g# o  r  W' u

, P2 u6 y% Q7 j( h( l3 J, N5 N" L" P' [

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
" ^9 ^' @. N2 }/ `3 @/ `/ \8 X( _6 \- Q; N

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。


& Y  C3 _% g' r8 s' S" u


, a& \7 n- Q, y) C2 t! Q8 s: w

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。

    2 @4 z" e7 Q! A2 X4 E4 r

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。


+ i- N5 ?  P( W% c一、HTTP网页服务器3 v$ p3 A& Y0 q/ a, f. X/ w& B  V

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)
    / g+ P* G) ]+ [0 Y- I
  2. {
      ]+ l0 ^$ F. B5 d/ L6 ]% V
  3.     struct sockaddr_in servaddr;2 o* l. s6 [  p6 ~. s/ l
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);; U7 D5 i! X$ s6 @1 O1 P: n" U: C
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));! D2 n  ~4 G5 W7 H# z3 @; X# \/ }
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;! Q" X. M+ O3 K
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % u% O' l+ _: L! Q
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);" j( s9 b) }0 ^6 ~9 u( R1 z- [
  9.     int ret;, [. Y( k& W2 f  f' o
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)6 A1 Q. a8 w; f, \9 l4 w$ P
  11.         {/ |0 q9 i; z8 B( G1 X1 U; _
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    % u5 D% a" Q! F" u+ D/ _
  13.             return -1;
    ' _; C- G- x. M2 s2 f) y
  14.         }
    . v! w" D, A* e  b
  15.     int on = 1;
    7 k) t' ]4 m- y4 N# k
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)- @6 a7 v( ]* I: V2 Q/ q1 W
  17.     {
    / Z3 T" w% b$ f
  18.         printf("setsockopt error\n");3 x( @8 p* G4 y* h( C, _' w  I+ U
  19.     }- e$ q, P" v4 b7 H
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    # n$ Q  o6 Q# t: Q( x
  21.     if(ret == -1)6 I3 S# `, ]& L% Y/ D0 q4 j* n0 E
  22.     {% l+ |) I4 K& Z) q& e$ d
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    # x+ A* i9 a  Y; h
  24.             return -1;0 T* J8 L3 ^) M( E
  25.     }
    & r: e' i' V7 y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    5 b# K8 M  Z3 a+ e
  27.     {
    . [5 y8 x7 P* U/ |: K9 Y: N
  28.             printf("Listen failed!\n");
    : S+ Z' t( S: n% x, Y' q8 v
  29.             return -1;
    : `7 i5 L  B, V, _& e) s, f. ~
  30.     }
    3 H# u6 a6 j/ z. }+ H! U: k. o( ]6 n4 }
  31.     return 0;9 _0 D1 Q! S$ @) D
  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);
    4 }; t* d/ o! W. [/ p7 ]" G
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)5 q  G$ F% A9 N8 _# g% G# d1 ^
  3. {
    0 O- J$ T( ]; V7 d7 Q
  4. 。。。
    ( ^; Y& s+ T. M" V7 R. R
  5. while(1)
    / x# U' [1 G& q+ f7 \6 b: v
  6. {( x: W2 S  s  P+ d3 _. @
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);+ [* |: ~& o6 b0 N
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");3 N4 y' A: J( H; O- o* Y
  9.     。。。
    ' [; D! }0 B) v% c0 p" W
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    . I; J$ D* L. d, @
  11. }1 v" t. ?* H' f/ v0 W* ~% y
  12. 。。。
    ' y- Z9 a6 r; y- |1 r6 \1 Y
  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);6 a" Q/ v3 ]* E; I
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;& o$ M. \7 _' X6 x& z) X+ V) H$ j
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;8 t4 [$ y9 ?4 }2 A7 A# N
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;: q9 D) D4 Z5 u( y! o( c% ~
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);9 P$ I/ p7 F2 @8 v
  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;5 }. l! u/ L+ I% O. o' z* S
  2. pthread_cond_t pct;7 C: F5 X' ~4 _8 C% {2 M5 _( J
  3. int main(int argc, char* argv[])' z% D" U, u7 a3 |+ z* d
  4. {9 ?+ k. N7 Q+ o& W( D0 j# v- i
  5. ..." t& N6 S1 V: Z5 J- r  t
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    + v6 D' F& m* O, d/ f7 e( h3 ~
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);3 _5 R' c. _1 z9 F7 x# W0 r' I
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);. \1 c8 N4 L2 ^  F2 m2 z
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);3 K2 n+ k1 s) g4 {" T4 h* G
  10. ...
    2 J& Q. }0 I! I/ g* z2 k
  11.     while(1)
    % |/ b! j( B, s3 |/ z" q8 t7 m
  12.     {
    ' `$ q  K5 c; [) N- g0 T
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
      s  }( K2 G" b* ?0 ]
  14. ...
      \* L$ ^% j# G9 x, k" L( B+ K! `1 v
  15.     }
    9 u) [' |0 b) M7 t- m
  16. ...0 \. a( o% ^1 ^& P& o6 K! m
  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;">0 S4 k" K, r2 K2 B( f
  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" \- L8 y+ T* O6 ?' `& J
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    3 r/ r% D5 M. W* Z1 Y/ Z
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \" _  v# h( ^! l8 Q- O) c
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    , ?  P6 _* p' y9 g/ D! w
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
      y! W' y' l2 f2 m% s- J) ]
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"% m8 y. ^' k# t
  7.     printf("preparing header\n");
    $ L0 J3 n; H  ]6 l7 g
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \2 u/ }/ j' p3 }4 G9 t3 C
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \2 w; b+ X# ]( g" i; s5 q3 s
  10.             STD_HEADER \
    5 D6 @) I' M) r0 Y* L
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ' x) t" _# y1 j2 |8 `- Y: W, }
  12.             "\r\n" \
    & Y! r6 Q' U: i% n" t
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");2 L9 |* D* k0 r# a
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( y: p* L$ t4 @
  15.     {1 H, J  J/ ]' R
  16.         free(frame);
    ( m8 u" h2 a# z$ d* y- }& O
  17.         return;
    + X2 G* U$ r( v/ j5 b. a" {% p2 Z8 t
  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" \
    8 n; O% K! p; o, a0 e
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \" T; R5 u5 v7 h6 x9 r% a# c
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    : F% @1 v% C8 y
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ( K6 j* ~7 K' g
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ( c; X4 ]9 S5 n7 G/ @# i- P# J
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 J5 N! n& T/ r& }. {4 |$ R3 U0 E6 K3 y
  7.             break;$ b; W$ v9 |; k, c) h+ L: D4 T% A
  8.         printf("sending frame\n");
    ! R4 d) X, O7 G6 w9 x1 c8 u
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)+ |' `, y9 f5 d: o  H8 w
  10.             break;5 Z- l/ t1 `/ C# U! c3 u, Y) c
  11.         printf("sending boundary\n");/ o! G0 y! `  [1 w. P
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 K& Y; b3 x; V0 R8 D" }7 W; ?
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& Q3 J' l+ D. Z" H; S# g( 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。


- \7 n/ @9 H' o


4 _# [  Q8 T; ?+ d0 f二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
; i2 u" u5 \( C( y# U
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ; G) t  h+ ?3 ]: _, f: D, Z
  2. {( z% `1 V/ |% |5 o
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    7 E+ I% a' Y7 t( V9 C
  4.     if(*socket_found == (~0))
    " u1 G5 E" |: ]
  5.     {. I; _3 d* r. Z9 c
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    % _) _1 b5 o. w: c& t4 `7 f2 b
  7.         return -1;
    . a( W% T( o; K' e- m9 c- Y
  8.     }% S) H6 a! |) V+ G( p8 I
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    " o# t" k! A$ S) B: t$ s- J# i
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);; r1 `* V8 W$ y  Z
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 S: S1 z9 E; r. U
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + u4 N% t4 y' T( c( {, @
  13.     return 0;
    3 Z' |, H. E% x! Q  ~& D5 {. c
  14. }
复制代码

# L8 p( p5 z- {) @: k# m8 H
; ]* P8 H1 Q+ K4 r. B$ X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:
( j8 l) T: M) B& L# j; x% V6 A' s( `) r
. t8 l9 @2 t* Q9 R- X. V
  1. while(fend > 0)
    $ u* K# k1 C6 H
  2. {
    9 s; M& z. ^3 M! _3 [
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ; t& E  P- t! T& k. F: i( i# y
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    * C6 j. r" }$ B. Q6 Q; y
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)4 X3 W  n2 J* Y4 g
  6. {/ s4 _+ z2 v) {9 M# U
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    , v4 @% k7 {- h( O7 |, J$ R; l7 T
  8. picture.fin = 0;
    * C* I# w2 a/ y5 T1 X
  9. }
      e* j0 U8 t3 Q3 s
  10. else
    ) M1 S) m. G6 |( ^7 E
  11. {
    4 P- ^* u5 `9 ?+ y! T  X+ r* Y
  12. picture.length = fend;# r3 ^5 l4 y" o/ n. t7 p6 n
  13. picture.fin = 1;
    6 ^9 u% b1 {! A. }7 D" T$ t* a
  14. }) a- T2 J* V, ?
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);) J- ^$ N4 W( x! `* {
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . }& M5 W6 J1 l  y* R) l. j& ~
  17. if(sendbytes == -1)3 c, |) Y4 A$ t( ^/ C
  18. {& J0 h* }* O) H% F7 c0 l6 H
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");0 E( ^* T# B' G" U; B9 i8 s
  20. return -1;
    ( w) B+ v+ H! ]5 c; M2 I
  21. }
    9 n9 N1 m2 a! o$ S4 Z# ^
  22. else4 l% s" G- m1 t0 \. |: y; L
  23. {% P6 R2 ^4 s$ |- W, g* \
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;% h( k4 A6 A9 b8 f! d
  25. }5 E9 l1 e1 K# U7 a
  26. }
复制代码

) T# V9 p; n3 y! E1 H
7 Y9 }: r: M" C4 q

. v, f0 @5 e; m& G

2 v1 o: t. S; n- N  @5 u" eiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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