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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 ( Y0 T0 U; |) l" p
! |) C: c0 b0 y, ?; \


* M+ _. A/ O: t: w5 [4 b

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. s& F* f4 g2 j( C. a: f5 a. K/ e
! Q+ |' |+ C% {9 V

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。

8 v2 q3 P' G* N2 S


( C7 u. x4 L3 ]; \% G7 E

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。

    + g$ G& i! l2 G0 p+ |% G

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。


. A7 ^( {: q5 V$ `& Z; [0 f2 [& E一、HTTP网页服务器  {9 b- q# _. K" m+ U  }8 w

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)
    & v. R! ?. a  j
  2. {( E/ z7 x# t* f2 l5 N: l
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    9 b8 F( ?9 X8 J5 u' _. |' R( T, H" R+ I
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    , a% ?0 o" V+ l. d
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));+ P, ^$ i' p. W
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    : {+ w- r" f4 \  p4 |
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);, ^$ X/ K  A3 g2 d4 e5 L+ o8 L
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    - k+ K! _: P- f2 `5 e4 u2 K
  9.     int ret;( ]3 V& `' ]8 Q5 \, b
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1). Y; i7 q. S% E! @* |2 `& z, k
  11.         {# M: X/ S7 Q0 P& c& _! l
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' a/ B' k: R5 o; I: l7 L
  13.             return -1;4 x: e2 m; H2 B/ b" }) L' ]
  14.         }& P" T6 f/ u9 [+ H
  15.     int on = 1;* E% f& j" S' E5 p9 H: K9 E
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)' j( o  B9 f( ]3 a( }
  17.     {6 z' a# g0 b3 V  S  P) U
  18.         printf("setsockopt error\n");
    , Z$ `% n/ y) c
  19.     }' K: }7 W0 z/ U8 b- s4 F( r+ i
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 p4 ]$ R$ `% i4 ?4 `' N
  21.     if(ret == -1)
    ( [( m) w0 K% l9 h& b
  22.     {; B6 {; m& ]3 k& x3 \; b7 F
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");3 Q' b$ ~& Y! ^4 o, Q6 F) I0 W" m
  24.             return -1;
    ) T+ |0 _5 s0 F6 h5 g- D7 Z
  25.     }' E1 ]) K. S" N6 n( }( q
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)' w' |3 y* _8 z6 i% _+ K3 g6 ~
  27.     {
    1 {4 B/ S7 z. I  f
  28.             printf("Listen failed!\n");! ^5 A$ i/ o/ f+ K
  29.             return -1;3 s7 W% C* x+ c: P* Y6 U
  30.     }
    * p3 `, w: u0 ]. u' T
  31.     return 0;2 y8 v; D/ D3 f- \
  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);3 J; t) C# x7 x% s
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg). e- ^9 d6 k4 u% }7 T
  3. {. S+ \  U4 ]- I; t- y
  4. 。。。  B4 h! R! c% T$ v' ?
  5. while(1)5 |- r" C: {: i, q. n% r4 F
  6. {, }- P& ^% A' B  L- \: i) u0 {
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);# B- b7 K/ j! P8 P* B0 d$ n
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");4 n, @3 o' c: R. `+ f2 ?
  9.     。。。
    ! B  g1 n; f- f: z
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    $ O# m6 I7 M) e; E5 D+ R
  11. }
    % e0 D$ o0 \( V4 r- ]
  12. 。。。# Q0 W; z( T% F. ^0 G9 F
  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);8 j9 A+ i; D4 m4 P
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    3 k. H6 _$ [7 |" q
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;1 ?! u. e! ~4 X4 S
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;# m6 ?0 [8 N7 ~* y# m
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ' ?3 t) ~2 ~' Z) ?/ j* f9 \9 j
  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;4 u2 o# m. G; Z+ Y$ |' t
  2. pthread_cond_t pct;
    ' W: Y6 h5 a' `# b5 v
  3. int main(int argc, char* argv[])( K, V% ?' m% f1 y7 Q
  4. {4 @# I# B0 U( i7 X
  5. ...6 h4 w& X1 n& f
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);+ Q! |" L8 V' c( u
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);4 R$ l) J3 Q0 o3 k8 ^% S2 N3 V
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);# d! K0 I4 {$ k3 b
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    & O9 S! C8 i' _" s
  10. ...
    6 u# t, x: M0 \) A" r3 T
  11.     while(1)8 o7 K7 K9 E( r- q! \: g$ L
  12.     {
    " N4 W# F" B. O) T' k
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; M4 @) i7 c( ?$ h7 d, `; p
  14. ...1 T; |1 F) q% x1 m/ u6 j* y
  15.     }8 e1 @4 x- i! F% n) s
  16. ...
    8 r  W) R& j' ~! f: v. w! D0 B
  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;">' a- Q$ J0 e/ @0 q$ Z6 B3 W1 _
  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" \5 c0 _+ w, G# @2 D) t4 ^# ]! R
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \, X; r8 R# g3 E4 V" m8 U# @. I( h
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \- A- ]0 p/ h2 t4 U$ d
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    3 P6 b, g# u* n% ]. m! M1 I" E0 m
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n", [9 F/ Q( i) \3 h1 r# y
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"5 b$ h6 R, e- n
  7.     printf("preparing header\n");
    . {! m4 e  c3 J- f
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \3 v( V3 ~8 w' Q/ o
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \# g/ ^; R! h+ v. l9 x. k1 a  p0 `
  10.             STD_HEADER \' {+ E, Q2 Q+ X
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \& R  B  d" A" }6 R4 T: \/ m2 K) K
  12.             "\r\n" \
    / W$ r5 K3 q7 a9 B: M
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; |* L$ L6 g" g- R
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 z" m* X# O/ M5 R
  15.     {
    3 y4 x7 f- N/ T- F/ s1 T
  16.         free(frame);& |( w) }3 }, q7 j) w3 y
  17.         return;
    $ D, }% W7 s6 a- t1 n1 ~, o
  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" \
    ! U2 t( V1 J& G$ R. D4 T
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \& E6 ?9 h1 P# T/ \5 i
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \% p& w+ p5 P, V! m& a) O
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ! R' G1 T$ r- V* p: r
  5.         printf("sending intemdiate header\n");  K, C/ D0 A5 ]+ n; a' `* E, H1 m' X$ i
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) l6 `  ?) ]: F6 t/ u2 i( v. i
  7.             break;; J9 c$ ^* b- o) J4 s! M5 C
  8.         printf("sending frame\n");
    1 \+ L7 y, o2 K; p( P- y# O
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    * q  B  H# I2 F8 u+ R
  10.             break;
    % f0 j9 P1 X2 O7 c
  11.         printf("sending boundary\n");3 f! W) w2 S. H: ]. `5 [
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    0 m: a! e0 B9 J/ B1 |: V
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * W0 u8 C- c& L( C8 S3 I
  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。

/ n( m+ s3 a* h/ F+ L

: j0 R  ?4 ~$ F6 E4 P' c
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:) _+ Y) }! y; B  ^% y$ M/ E3 {
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port); r: v8 ~. ]; I  H' J
  2. {
    / I# b; \8 }9 @# }2 e
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    7 [4 H$ H. n9 X* j, ^
  4.     if(*socket_found == (~0))( x3 h& A6 {9 p* V3 Y
  5.     {
    4 u  p4 K! i% z* X$ v, Z
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");& _% m6 C. C8 y4 t/ n3 c2 M
  7.         return -1;
    3 s2 v8 c! K5 ]% O8 n1 M
  8.     }6 E; y' s( A, A6 \2 i
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    9 Z% d2 n/ z. L8 r- G
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);6 L- _3 a# A1 a, N' g
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    - Y9 z; d, _/ A7 S8 ~, D5 w
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);& p, a1 z( r: E$ y2 k9 T# o; I3 H
  13.     return 0;" Q- m* Y7 ^6 T& O4 }
  14. }
复制代码

- p: ]' b/ g  A& N1 W. G' d+ r' i3 e4 J1 [5 _+ H9 w  C
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:
' N1 c# z! U$ V% S3 C6 X5 U( I& y3 V9 U9 _* |

( n5 S8 X3 {1 B) Y' y  ^$ d
  1. while(fend > 0)# {2 X! ?" K- G; `
  2. {! w- f( f* Q5 v/ x
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));' H( i" S; x* q3 `" M7 i, {/ p
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);0 K* n; e3 @* H/ w1 m- o5 U
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)7 b, k0 t5 U- i  h7 q
  6. {
    ( I) M9 ?* g3 I! E6 ~# q. b
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    . F) w4 s: ~0 N' R0 l% {) M/ ~
  8. picture.fin = 0;0 y8 v6 J8 z# I9 t4 P% m6 O8 w) C$ ~6 t
  9. }. L  h- h; F5 P& K
  10. else3 U$ e- s4 k* L
  11. {
    5 p8 T3 C, C  h  J6 R1 J. k
  12. picture.length = fend;
    : v( H) `2 F' s- D1 X$ F1 N
  13. picture.fin = 1;
    $ u/ L# o0 b0 W5 O3 T3 ]3 O
  14. }( |- o2 q% f  s
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ) Z) ^# O3 |+ Y( _
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , l, M0 C8 M6 I+ m. }/ n
  17. if(sendbytes == -1)
    ; Y; [# L4 _, t, M4 v7 N
  18. {
    1 t9 Q2 a" H8 Y* B3 x# c' h
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");+ v/ k. y7 u: Z& B" z6 X
  20. return -1;# B) S8 X7 z7 I# c! z: n( I* E8 Q
  21. }
    & f$ Y( g3 n% X- H9 o' @7 @& L! i
  22. else: i& \8 r; L! c3 s! Q& T& L4 ?" m
  23. {
      q' t# C5 `3 ~# z+ v* n
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;8 h$ ?! ]$ }2 o
  25. }& I3 Q% w3 n5 ?+ N" K1 \
  26. }
复制代码

4 V: l0 a6 h. o5 @2 M
- J4 N- s7 t% h" U& J: V0 X


8 b# b3 ]. [# s" P7 N) ]- p* i/ X3 }5 j, x# J" T
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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