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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
' f; E+ b1 |% c2 q$ E* ?
2 P7 D7 Z  o$ }

# v, D  ?# E, m! S: j7 ~/ ]4 H

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( K) k0 _9 K8 I% R+ _% t: k' _6 r2 v

: r4 a, C0 n" E9 ~: h( U

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。

" M. N3 G* d( V& D" k

' E! b5 `8 X5 o; 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。

    $ l: s" |( u  u% V! W+ l

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。

" [: t. G, N" I
一、HTTP网页服务器0 _2 c  m% N0 Q7 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)4 s( e0 s, l4 A! E5 V
  2. {
    % |* [, [- F8 b) w% r6 w
  3.     struct sockaddr_in servaddr;, |1 f0 V& t  l  v9 o; y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);/ p! u) \. u! `! v8 o& s" j, _) x
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    . P% G3 S7 G1 w1 M; b3 u$ F
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    6 X& F3 C$ J- O& @0 }
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);$ m  _: q6 M. C& g, r  y
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);$ ]; F, L: ?3 ]* \: j4 @
  9.     int ret;, ^9 B# W! b' w5 L) Q
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 }% c- g$ U  v
  11.         {% U: K* `, A& V# u( c- s
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    - k9 {7 K) p; P  I' b6 [5 |
  13.             return -1;4 Y8 U5 \9 i. Y2 Z1 ~
  14.         }
      W$ v9 ~, ^: G& Z% L
  15.     int on = 1;
    / O. t+ B3 w& Z; k: X% g! U+ _& b# z
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)7 p' V* J9 R7 J: A" X7 m4 N
  17.     {
    5 W  K- F7 M" S; i  c5 t4 o5 z
  18.         printf("setsockopt error\n");4 f/ F9 I0 W# G% t" V* l+ k; L
  19.     }- Z5 r7 K8 _8 f! V4 [
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);& U7 E, m, {: `  ~$ [% Q
  21.     if(ret == -1)
    0 s9 m0 O' Y1 Z% C$ p4 L
  22.     {
    ( D1 \8 Z9 v! L3 N% G
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");: m5 e: S8 S& |; F" V) o6 E5 r
  24.             return -1;
    4 Q2 C( U3 a' L2 L1 g4 W
  25.     }
    ! O: m8 x% a. z2 g0 [: h6 z% @" ^
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)% g2 D' c3 v8 G$ A& L
  27.     {' y& g/ M/ B4 v, Z. r2 Q, I
  28.             printf("Listen failed!\n");
    7 ?$ [2 C+ L  T/ U4 n
  29.             return -1;
    9 j2 a; \+ b/ b2 A
  30.     }
    * Y8 D# K- k/ M7 l7 c. P
  31.     return 0;6 x. \, M/ c* r: j# t* ~! [1 W
  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 J. c: m, ~# K) q2 c( p
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg). j) E9 m0 z+ N, P* S' [
  3. {" o5 R7 [. c# q+ C$ G1 _! n, s$ q
  4. 。。。, v7 t2 b4 G3 X( R) ^- [
  5. while(1)
    / H* c3 G4 h' f3 r
  6. {
    / O; V# H. U$ ?# V% w( j
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);7 ?6 j0 _* N- R& W5 ?% c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    6 Q! W. ~( Q. m1 A/ L
  9.     。。。( t/ H* i+ r5 r3 y* H
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 \1 z" u3 F2 A1 m+ ]
  11. }  P( k4 v4 M  _
  12. 。。。
    + D& X$ J6 q0 A
  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);" f' k8 U* q! U( K
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    7 @, [; a! [7 |' i3 Z/ s7 t& s( a8 {( z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    + f8 z6 w! X) `7 e% H/ d- f
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    1 L/ R3 w+ _0 E* p
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    4 B+ L5 F- U% B6 b7 g! |' \0 H
  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;
    % u& f9 |5 V/ f: g" D* Z% O) w) h
  2. pthread_cond_t pct;
    ' W9 I% L8 t" g
  3. int main(int argc, char* argv[])
    / g+ O0 V9 j) ~7 r3 q! t1 ?
  4. {! I6 }0 y. Q/ K8 `
  5. ...
    - E0 u$ V+ O- Z$ K/ a2 u  L( Q
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    , |; C) \$ F+ T6 k# U; \+ I
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);0 ~9 l' S6 K* l( r
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    % j" ?( @2 _$ X; F
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);2 P% I4 V6 P5 V
  10. ...
    4 G* _5 F  Z% e' q/ X$ O# p, j
  11.     while(1)  F$ F. I, v9 H6 t! j. d
  12.     {
    ; B, O& ^6 [" k$ ~# X
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    8 a6 f* p! A9 y4 t
  14. ...
    * j6 Q5 S' A& \4 E
  15.     }- [# ]( |& ]4 V7 \- T
  16. ...6 b6 J- m$ V$ ?  Q0 ^* [/ p- J2 e
  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;">" f/ G7 ?% D5 n
  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" \6 l' \! z, P7 y' U
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 \/ [2 Z- G4 m7 `1 Z
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    6 m2 ~% U  N% n) B& i( ]6 T
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \0 {' o- r; Z  l8 K
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    : @- d+ B. N3 {+ R
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"0 S! o5 d5 y& J
  7.     printf("preparing header\n");
    % W4 H, K3 U8 x2 @( T
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \' H( ^4 t# g  u& z) e
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \! i* z4 ]2 o* [0 A8 k; K
  10.             STD_HEADER \+ b  `- \8 _- g/ {8 i
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \# K. f8 v- c4 ~" H1 q" s( l
  12.             "\r\n" \- p' r8 ]/ w. F" W3 I
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
      O# ^0 o, N, @, u& n1 F
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * C7 ^' n. S/ ^" o7 c/ R
  15.     {
    ) a9 d- U4 L' |7 G
  16.         free(frame);
    + @- p1 c' O' F
  17.         return;/ q9 u  f. Z- G& u7 b
  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" \
    4 Y% H& [$ f6 `& [6 Y* P/ t
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \" s" i0 n$ y5 E' T* h/ T
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ; |1 L$ v( U# h/ r* c
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);( {$ F/ f! A, r% o
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' ~' Z2 Y& w. t$ c) k$ z4 g
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)5 m) `# s  [+ c8 m
  7.             break;
    + ]7 Q) m" H0 R2 c8 V3 h7 z
  8.         printf("sending frame\n");: @' ]; I& W. Z5 F# x  `
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    5 l& E# s$ m8 U" b/ ~: b" M2 Q+ K
  10.             break;$ \# m0 s5 l! _% o; v3 Y/ ]& Y
  11.         printf("sending boundary\n");
    / S; F9 `6 Q: p/ _% `2 F& U, s
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 Y- ~6 q% W# H1 A
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). M- T: ~6 a& O/ _2 R
  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。


$ X( S2 l2 G* c! ?& l


$ T( `* S* K# |二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
) g/ h4 Q, }+ k# e3 B
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    - T+ n; S1 c: m) E
  2. {" f( L5 V6 G) i( r4 @* H# V
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    9 @9 S: D6 z! W: s7 M
  4.     if(*socket_found == (~0))" O3 c/ W6 g5 J2 Q& u. b+ {
  5.     {+ a, Y2 D6 a0 I: P1 ^1 \
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    / @7 f6 Y" A, l
  7.         return -1;
    7 p& Y% y$ l: T0 J7 x& G7 `
  8.     }- N( F( J% k* `7 E* n/ M
  9.     addr->sin_family = AF_INET;( B; ]9 N; t9 [- u: P$ m) e' q. P
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ E# F" \; k6 e% w0 P
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 O; l; \& ]+ c" E. {
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);  |) u% E0 |( S
  13.     return 0;5 ~9 F* T5 A* x& d" O- s1 ]# K
  14. }
复制代码

2 Q- ]. ^/ o6 i
5 O: ~7 b+ z1 p% B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:
' ~  M' u  M: }) o  L% g9 F& U7 x+ S
7 F8 V' D' e- H- ?( D% E
  1. while(fend > 0)
    ( S8 s2 w  ?" }3 f4 d
  2. {
    ( |! P  s! q2 T- o/ H
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));" @2 U0 N# ^& ~+ ?8 U( `
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);; Z2 G7 G, Z* a  Y% a# S; H& H
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    + u% d$ q, d# J7 O4 B5 D& u
  6. {7 l8 `. v2 {# r& }2 F
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    2 W1 j4 }3 G' f6 U: [- n
  8. picture.fin = 0;% R- j4 V* M" z( F
  9. }0 ]3 D. m; H! Y5 j& \8 K
  10. else- N1 J; R% ]" S" A2 E
  11. {: E, x/ w% V3 V/ K, N8 X/ d
  12. picture.length = fend;7 A0 Z9 m* o+ L0 ^/ ]
  13. picture.fin = 1;
    ( @0 g2 u# x9 Q! m
  14. }9 V+ z  a) j* A0 f9 h6 H& {
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);1 f% \* b+ m; S/ N* N- ~
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);! ?) \( r! I- T. ]4 _# a% q
  17. if(sendbytes == -1)9 w  y- M! H3 r
  18. {
    8 T1 {2 v  R* F. G- H
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 R, _; O" }4 p: L; M. g' i( b/ C0 n
  20. return -1;2 {9 m( N3 t- O& l4 R
  21. }* }) j+ n0 U; M) i! k9 r
  22. else# @/ i0 c  \5 b$ k8 @
  23. {9 b2 z/ N6 `5 c. c; f
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 n! w, C8 p" U
  25. }( x8 A# m% c; @
  26. }
复制代码

( p, f/ t' j2 b7 T
) z' M6 E. Q7 c( W; M" Y. E2 y0 k3 U9 p

4 S/ v0 @4 Y3 ^1 K" U& t* \
, D: e0 B$ e" |; j/ i. e
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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