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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
/ n/ b+ v& f; n. B' ?  P/ L" U' p) T

7 ~/ C* J1 w* D

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.html2 K" o8 F0 w  [8 }

, \, {9 @" B5 R! O0 h7 e

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。


! v! G" H( d1 q4 @9 N  M: ~

& f* ]  i7 g5 E; Z

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。


    5 q0 w% C4 T4 Q1 _8 H  ^2 x

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。


0 [9 R0 ?9 S+ `4 ~  e一、HTTP网页服务器
4 a  T3 ^7 P5 a6 z& B4 N

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)
    - q0 V) [% ~. ]+ A( o
  2. {8 w* ?. D0 y& t. z0 C
  3.     struct sockaddr_in servaddr;6 d1 |4 p; K! \' ~0 P- t
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);7 g1 \- ?$ K% |
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    " v- d6 @; Z2 p0 Y: f
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ) A9 r2 T4 Q3 c" k
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' U) @& }( K* E" Y9 u' S0 |. L+ H
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    2 R- h' r9 \2 J5 ]9 h8 V
  9.     int ret;
    ( m% f7 n5 O% g; K" F
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    * q- G1 Y1 B/ J9 t+ l
  11.         {
    3 k8 {7 R+ v# A2 H" j( y; G! l
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);7 m. ~$ z( Y/ a8 }" Y
  13.             return -1;
    8 b/ F7 k' H. F
  14.         }, X- L$ V+ z. j7 Y
  15.     int on = 1;
    9 [( U6 F, b* a
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    5 \, B. H: j" U: b7 j- H% ^+ g
  17.     {
    , F# ~7 [4 |3 m) l( Q) P
  18.         printf("setsockopt error\n");/ T0 d% M4 t% b4 ]) A5 @
  19.     }
    $ K, M" ?% U4 i
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);- M+ ~, S/ i- S
  21.     if(ret == -1); n" ^) ~# y/ c: Y* s% u
  22.     {1 F. \+ K% y4 t, ]- U4 X1 p1 t
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");  f8 i9 d# k  x- X+ t
  24.             return -1;
    ; p: W5 U& K) a  L9 x$ u
  25.     }( r  Q4 \- x$ l" \1 A( D) _
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)% o9 a  s* h# p: X$ }
  27.     {: o$ M! |2 x' q' d* R5 k
  28.             printf("Listen failed!\n");( ?, c( U  H# A( `! U0 ?- A
  29.             return -1;9 Y; M7 }* y( C: {7 x, z
  30.     }" p  u( {- p/ A* e1 P% b# v
  31.     return 0;- ~4 ~6 R& v  A' b$ {6 T
  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);& [" ^* L1 U  n; Q* E, @7 y9 e
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg): o1 `$ ~0 |7 Z/ p% L
  3. {
    ! k. j) p5 p7 y
  4. 。。。! o5 ]2 a. s# Z: p. v! v  W
  5. while(1)5 v% B+ ]4 |! t% p
  6. {3 W! l$ f) \4 l
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ) d+ e6 q" f  x0 H7 f+ R7 L5 U
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    - Y: X$ O/ L: t3 ^: {: f! u# L% S& |
  9.     。。。" {- s8 t6 s) z; l
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    1 C- S7 _' S; ]5 q
  11. }1 O5 v# `7 h4 Z0 W/ C. D
  12. 。。。3 j* Y3 r" Y: e8 T
  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);" x2 r7 P. O: P6 i! i3 X3 a% \; G4 E
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;  ^2 |- _+ y- z. H# s, z# E
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    5 b; _+ h, c' f
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;, i: T* E' z/ H' f6 U8 A4 d
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);$ ^/ {1 A  `! Z& M* k
  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;
    / d, o) o/ a' v
  2. pthread_cond_t pct;1 K0 L7 U- y* l( e0 G
  3. int main(int argc, char* argv[])$ y" P1 f. [* G: I# M/ R
  4. {/ n$ Y. C3 M& {6 [. p! t! v# M
  5. ...% F7 N7 l3 |+ U
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);6 R9 u( S9 T* [$ s. p( A. q" h; i
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);/ z5 c) b. w0 a/ u% B" }
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);) _% w. {' B0 l$ O
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);0 m1 ^, q8 }- W- Z
  10. ...
    8 ~5 t3 |8 V- \
  11.     while(1)
    * X7 a5 o9 `; W2 [9 g1 ~1 f! `
  12.     {5 y2 n. ?6 B1 O( W& [: T) Q6 [* _+ o1 |
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);5 l8 g1 n* V4 Y/ W/ {" S
  14. ...( A& o  [, D; O0 S
  15.     }
    : q; Y+ q4 N5 b8 ]/ x+ K
  16. ...' q  r0 y, q: Y% ^+ m- P" A
  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;">
    ! Q# W7 c6 Z5 P, b3 `+ E9 b0 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" \) H5 e! c9 j! A, L: [6 |
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \7 f4 n) w* g7 J
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \+ i" R" S/ W, g5 ?
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ( T. T1 C5 B$ o8 S
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    & D+ V% K- ~! U2 @7 [& R
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"8 j' H6 V! y  r& G$ `9 z* z9 }
  7.     printf("preparing header\n");
    - s. Q! a& \, ]7 W7 T
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ( i% |: j  M% u7 W! I& U
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ( B- [" q/ I) U) R- Z3 b
  10.             STD_HEADER \: s7 ^/ V! L& J' E
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \- w2 N" j! v' B9 q& `' Y. [
  12.             "\r\n" \
      |) V. I" [) N2 p7 S( L
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");; O. g% u5 |. _* K7 Z# a
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # }0 T* M+ _* y1 }2 R. S
  15.     {
    . a; U7 E. r7 g  \' N& y) k! v# W5 A% ?
  16.         free(frame);! f! P. A' ?% x" M6 g  D
  17.         return;
    * x* Q2 d6 w6 P0 f
  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" \
    7 H# v3 s5 [$ @8 V8 l
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \# |' `, f$ k& h* o, }3 f
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \. l' l/ G& I9 T7 x$ q6 a, U" v$ U
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);3 D: ]  z. {0 {) O
  5.         printf("sending intemdiate header\n");4 B0 K+ w2 K% M- A' Q
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! t7 {" ~3 y( ~  ~( N
  7.             break;9 f8 j! r# }3 b2 ?
  8.         printf("sending frame\n");) Z' E) _, G3 j9 f
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    6 P- X9 u+ o$ ]/ B7 j8 ^
  10.             break;( y% ^+ ^! m2 J' Y" |$ ?
  11.         printf("sending boundary\n");, [" S" {, r8 Z7 T
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    3 X/ K& y/ h8 U$ \  g4 d5 a3 |9 T
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)- j1 t/ t  p. b) O$ x* W
  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。

& C: ~# u: A8 O* K: f7 b0 _6 G


/ y9 K: Y. R( w. [0 Q% P+ J; z二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:$ v/ M% q7 L2 z; }# o3 Z6 i2 v
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    - Q5 G  ?" n% R0 G3 s
  2. {2 R/ y4 `; e- ]- D2 V
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);$ P* Y+ X0 G7 v% t
  4.     if(*socket_found == (~0))8 Z) h9 x, o3 Q+ l% Q8 ]- ]
  5.     {, d1 L. q, ]  q3 w: Y3 @. v
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");8 T; ~9 Z3 {3 ]& V& K% o, H  ?+ g
  7.         return -1;9 T3 e2 y. W# _- e8 T% ~6 }; n
  8.     }
    " `! l  N0 d: g. p+ y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    7 U5 J6 U1 [4 d$ m" W4 m; ^
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, G& k9 r) q% U8 V" j
  11.     addr->sin_port = htons(port);3 R5 Z! A# Y* A
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);! c4 s+ ~* d0 `7 Q# i
  13.     return 0;
    / o1 t- `/ `: m) i9 T$ G: Z
  14. }
复制代码

1 s0 u8 |$ l- s% C/ q) P9 q5 n% X9 ?- D
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$ f, _; g, g) O
! e' j4 ?) Z0 |( g! n
7 p' J/ C3 I5 P" k3 {
  1. while(fend > 0)
    ' W: ?+ n2 [5 G7 c
  2. {% h) v0 {5 ^* Z; y8 Q' t8 t+ Z; R/ F
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));7 o$ M4 ^2 b* E( M! D0 s( ]& }
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);3 l3 o  i% P+ Y
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    $ @' S. J! n) e5 P* ?* B
  6. {3 ~' A0 h5 l; u+ j- n1 ~
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    7 t5 ~# Q, l! _7 }
  8. picture.fin = 0;
    3 j+ L4 J* O1 l, e: J( C6 _
  9. }/ ?" f. M1 i& C# \4 I% r# D3 ~& s
  10. else
      w2 S0 R* ^! ^1 u4 M) \& n  p
  11. {( n" ?) a$ M$ `* x; r: ^0 Z! _
  12. picture.length = fend;
    + ?/ Q, N7 K' D
  13. picture.fin = 1;
    ( R, A6 X; A" [* `
  14. }
    . Y' d* k7 I% d' x5 M, x
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + K; N& ~8 O) e) x
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);. D4 K$ K8 }( w) a( E% i4 Z
  17. if(sendbytes == -1)
    : m/ |$ h1 ]6 U/ N
  18. {; ^" u! w! d7 a/ B+ Z( `
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    8 T* ~6 [0 b2 M5 s
  20. return -1;
    & q& _# B) \4 b
  21. }4 J' S9 F; L, N( `) m$ C
  22. else7 |+ D6 G. P8 _
  23. {! T0 k/ j* R3 S. {- F, L
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 Y! @$ R5 f; g! R9 w  [7 Q  e
  25. }
      z# g5 l8 M& W8 n
  26. }
复制代码

3 c+ r/ y% G, v
6 l) ~6 e& J2 }9 e


1 c# C4 Y4 c: u+ N; N$ {8 q
. v) }% n: u, T' r" Z5 l, w7 a! siMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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