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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
$ J. A( v4 O$ N4 {9 a9 h( U0 [7 ^) {; R9 c! U, ?4 `


4 O$ ^# `, n7 ~0 b& R8 b2 j% m) 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.html4 X7 }- Y4 h$ E' u

7 h7 u" f" c1 i+ y. F. Z

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。


6 f" T9 k- g" Y8 h/ `, [


  N" ?. J1 i9 z7 j( o" I

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。


    , w4 |- b% x1 B1 I1 H! 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。

( j- E4 i0 ?* m3 K- e. P
一、HTTP网页服务器
  q. V$ B& [- l' U+ f' {

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)' ~' R# l7 n8 k( V5 u
  2. {
    . p/ x% e# s( b. \; E4 l
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    1 P0 c2 S6 y' ]0 G- c5 r
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);% p6 @+ ]3 E' @9 R& h
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    7 t, R, V% _: K; N( I' V+ {
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    2 P( @/ z8 g4 o9 l! J
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 L8 E% O  C# t8 ?/ o7 u
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    9 S2 k2 W- y4 k/ M) o
  9.     int ret;
    ) M0 G+ N4 s5 n$ x! c& g/ ^
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
      B9 x. K% Y$ W* j' I2 t
  11.         {- \: h. i5 c; e6 |- a& \+ H; }
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);5 a5 ?7 N% i$ N4 |( k& N" B) c, E6 e
  13.             return -1;
    6 ]7 T5 {. I, g+ {
  14.         }
    / G: B3 {  R5 C4 E, c* x* B: D
  15.     int on = 1;
    / ^* q$ w; P6 E. Z; R
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , n6 U1 l) B7 t$ P7 [4 i* H
  17.     {
    9 L& B/ L% t: t  s/ e4 L1 z
  18.         printf("setsockopt error\n");  i8 J/ Q4 T0 P: {7 [
  19.     }
    5 u7 x. u$ I; d1 j
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);$ @4 _0 b9 k5 [" {9 z& B' N
  21.     if(ret == -1)+ q; Y  D7 G1 Z1 k
  22.     {
    9 e0 j! W8 B7 n7 L/ K
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' h# P) f# }- B; r
  24.             return -1;" t( n3 ?0 W7 u4 {6 _" E
  25.     }
    # z$ F3 _& r. f+ c
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    2 g" N6 d6 H' N1 L1 i# L
  27.     {
    1 [; D1 j7 G1 m( ~; a# F
  28.             printf("Listen failed!\n");5 @% U2 s/ e3 a$ v
  29.             return -1;
    6 |; G, ~! a* P- p
  30.     }7 |/ e& e5 K1 {! F" b
  31.     return 0;
    + Z- d  L0 {+ f# X! Q# S9 G
  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);
    * I# G" {# D" S
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)+ x( G" Z% c, z8 R/ s
  3. {, ]. f: Q( L4 e2 M# Y
  4. 。。。" J3 B, }) M5 D6 Z4 o1 _/ e
  5. while(1)* C$ n  R4 S4 U; o7 Y
  6. {
    ! E  o0 e! c, h8 g% M" g8 P  b
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);1 W9 i" _9 X" _% u0 R1 a! V$ f
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ( ?0 |8 Y6 i4 c2 D' R
  9.     。。。9 r( d3 O. n, ^4 i  {2 s
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 \2 ]8 w. x  h1 \. X
  11. }
    4 |. Q* E0 J& @; A. F. I
  12. 。。。
      n1 C( N& L$ B) |& e
  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  i$ M, r7 m7 B+ Z
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    $ @, \' f% s7 z& z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' g) o. _9 [; u$ G
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    " A, x; N5 X+ n0 _2 q. C
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);0 |4 |2 {5 r# h% Q6 i( ]3 L9 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;0 x. }# k5 s, k2 g  O5 U
  2. pthread_cond_t pct;& E1 l6 q; ^8 a0 b0 h, _$ Q
  3. int main(int argc, char* argv[])
    9 y0 d3 `' w  G# F0 k
  4. {9 g' v1 L, F' g" f" G3 Z, p, d
  5. ...: S2 R- ^3 _# ^$ A' U) w
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    3 a9 M* D: s  z3 v6 O( k0 Z0 l
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    7 W8 H- G2 z0 g7 a+ s8 D% g
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    : _" a8 ?9 m  ~$ _
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ! _3 e0 K, ^% f; E, \
  10. ...
    # N5 d2 I- l7 r7 g/ Q3 y
  11.     while(1)
    7 t" ?: v. E3 L4 _3 L
  12.     {
      d* q  P4 M% E, p' m7 L
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);, m2 a% U" t2 C/ f7 S
  14. ...* _. q( M9 }/ d: C8 q. e' x" W$ p) S
  15.     }) }* J! e+ A- }% U; Q9 q
  16. ...) U/ O7 _, Z. ]
  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;">7 ^( c$ k$ u3 s& S  t
  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" \
    ! |/ w; w) N; q/ Z
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \8 V* N  W* g" J( J5 O% W3 T
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \6 N0 M" d4 R+ y
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ' y. L2 M5 |) z+ N
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"  G( J, i2 w3 ^; i+ P7 v
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ' A4 y% u- T" |( D
  7.     printf("preparing header\n");9 e6 v( ^% Z  Y+ J
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    * _: C' _" Q( ]0 c9 o  e& p- d
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ) N7 `" i+ ?9 L
  10.             STD_HEADER \
    . w, D  K5 u3 n- x$ p2 a" n" w/ A
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    " g9 W$ L3 k' z4 q
  12.             "\r\n" \7 M0 D  P6 y7 P4 M# v1 A* Z
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . d- F: @( V; P& g0 P
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)# \+ _* l% ~! A: L: y
  15.     {3 `4 \6 M  ?; G7 B5 n
  16.         free(frame);
    1 t& T4 f8 f9 ~
  17.         return;
      [$ `5 x% G( f, }* B# x. V
  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 }0 N! l( M' Y
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    / ?( d8 b) ^3 S
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \9 p) @  B$ Z! I% b# G
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);4 q3 _- T4 E, `8 c* c5 o
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    , L* O! j/ ~2 R" i+ V4 D; w7 l
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
      @, J: ?9 s! L# B% X2 O
  7.             break;
    $ g# B! H# K, ~6 K( n7 I+ q# i
  8.         printf("sending frame\n");
    2 c8 O1 I) U% }7 W
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)% h: x- ?* f# L  L2 x9 R. Z
  10.             break;, {1 R. R5 X) V( j9 N
  11.         printf("sending boundary\n");
    ' f: M& p+ w/ y7 Q, O1 V6 ]
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    - }! \) q, H( G7 X! z7 o
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ [) _7 G8 \" {) {4 t/ 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。


) g, l( ^2 A' |- N& m


4 c/ h% j9 C# }# `" c二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:: l  ~+ \' P4 C/ a" w
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)9 r/ h9 b! k8 e6 O0 V7 C4 O
  2. {
    * M" e! s- d- K4 G9 J+ A# @, C
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    : I/ j- l8 b1 w' Y5 e9 [+ v& m
  4.     if(*socket_found == (~0))
    / H/ a8 v, X3 E5 T/ N* m4 h
  5.     {
    ( e) r1 _5 a- ]1 w9 F
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    + R, D0 w, V+ Y) K3 l8 _* w
  7.         return -1;
    9 ]9 \. [; u6 T* Y8 c& D) R% H
  8.     }* d1 \4 @* r3 H% x6 ~6 _- s6 d0 ~' y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;+ w& J; |+ C% V1 U: |, X
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % g. u+ n2 S- G( L: \1 e
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    5 Y" b* m2 J+ o4 x" r: d& O% m$ Y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);( S; v1 @+ L! x3 b) j
  13.     return 0;+ O/ Y8 U* u4 D4 Z- V. c; Z
  14. }
复制代码
- \: T& u, j" t: t* g3 |, R) N
2 {; q: |# S' a# V; B* M
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:
7 ?( ^& U& k( {
' U& Y9 X6 g; F3 h4 p
' ~  f$ I3 G* y: ]% G6 Q
  1. while(fend > 0)+ W4 K' B, T, w: ?7 D2 g6 Y# P: N6 [0 U
  2. {! ]" i! l9 x2 d. o# u1 h
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));$ F% e2 @/ }  v7 P1 ]
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);; A7 p# B, n, G4 S
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)/ ?1 v1 `4 B& j( U$ k. e( t; }! m
  6. {& a+ L! L( o1 w, h9 o! ~/ y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;9 _+ Q, [! Y+ |" n: y
  8. picture.fin = 0;
    % n* z8 X* e; y
  9. }6 z) {" p* }* s8 B. ^" U' v
  10. else+ i$ @8 h/ h% s4 z( {
  11. {- N& v" X( l! X, q9 c; q+ o
  12. picture.length = fend;8 z3 x% [+ G5 p2 I
  13. picture.fin = 1;5 O9 W% s4 Y$ U8 ?6 V% e; M
  14. }
    . B8 v4 J# x7 k
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : k; X8 X% i9 G9 o; C
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);' G2 }5 X8 n5 n3 L! l- }- N
  17. if(sendbytes == -1)
    2 P! R3 X) l6 h' f) Q2 V4 O
  18. {, u* R" M9 n( T# `
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");: @' y. U5 ~4 S8 P+ X6 N
  20. return -1;8 M3 h* U+ v3 I5 @
  21. }
    7 \5 y, o7 T- _, d& a( F: J
  22. else7 ?; U; F! M6 D' C7 ?9 f
  23. {
    # A1 W7 c! L, E7 f
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ; A6 d' C' n/ T& d
  25. }
    " p( R, Z7 T0 S+ n+ y
  26. }
复制代码
4 @. v6 X9 n) D
* D- D1 C5 W$ t: x. j' |+ B

: J, y. ?! J6 F' l9 P+ z) {
5 T3 e$ i$ K' M. C8 R) Z# x5 g2 N
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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