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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 ~) r6 p7 h* W4 E" I8 c1 l1 l% o* S9 \# |8 `  L- J# x' F. z/ Q+ `7 M


7 F2 E9 T* B& d  x; b" k

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) ^) T: @1 L; D# ]
2 p& Y: q/ ~- L" Y5 n7 v' V" x

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。

! D& A6 E- S0 A1 B1 r


" v  s* ^$ c; r/ K6 [

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。

    ' P& L1 D3 b- N/ e+ U, a

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。


6 h4 Q2 Y7 R; A# N! W: O一、HTTP网页服务器: R# ]1 U5 [9 @  P4 E

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)
    ; o& k' q3 E! ]* y; C
  2. {
    - U" l4 e+ c6 U' A
  3.     struct sockaddr_in servaddr;) S' O, e7 b, R# r& c; Y7 H
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);& h: j4 `( s+ u* q1 o8 F. B- I# ]
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    + t( W! m/ ^$ l2 w
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;& S! }$ L, q: |3 H- _1 g
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 W2 r( U/ j& h- ?
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);, V# x/ e- {9 R3 T0 {6 j
  9.     int ret;
    , `" D# I% e6 n8 I- J
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)% T1 o( {1 N% E* w
  11.         {3 H* Z  Y" k9 i7 ?
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);5 }) m' o2 ~( O4 F0 L# h
  13.             return -1;3 U! D$ m2 r/ T
  14.         }
    ) J2 n" |% \0 S- i7 {9 Z; v9 r* p
  15.     int on = 1;! [9 H/ B& g, Z% ]9 i# v' ^
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 ?; E+ @8 x, _5 j- |8 e& _
  17.     {
    - h+ W3 m4 O0 b( y: v
  18.         printf("setsockopt error\n");
      I% w% Q# N2 s7 W! P* h' |
  19.     }$ b3 x+ E7 x) c8 |
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);! Y0 q1 `; K; f0 Z1 }' x
  21.     if(ret == -1)
    3 o. r: ]3 E0 Y9 J3 s
  22.     {
    8 q4 p2 s6 u& M( t9 ]& ]! O) p
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");: c& _8 I7 u5 @) D# r. Z
  24.             return -1;
    * A- O  _2 r/ s+ q3 s9 D; j4 W
  25.     }: I* U! ]$ ?' m. F$ H
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - G) C/ P4 q0 `: s: N1 i; M: M/ n0 w
  27.     {
    ; n% T' `7 Z5 D8 n- s$ z
  28.             printf("Listen failed!\n");( B% N; S/ q1 G) x
  29.             return -1;
    ! v: X+ G1 N/ r
  30.     }
    1 @6 P/ \/ R( k% d( C# _/ L; y# z
  31.     return 0;
    $ K( T  d9 m+ c
  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);
    ' v' W+ s# G$ R: E4 |( K  K& `% x
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    $ o% M4 n0 ], p3 k  {2 y
  3. {  v! K, H3 u0 D
  4. 。。。
    : {# Z% Q9 {5 X) U
  5. while(1)! c+ P) z8 H0 E+ Z
  6. {# Z) `1 o% x5 n; E# b
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);2 D) G  }" H  S7 P; q
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ) c" i, i8 I; P0 C+ \9 L
  9.     。。。
    % C( B, [" ?0 S6 O
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);& c  j" m- {' j$ z! t2 w% K
  11. }
    0 G+ Y/ d: w. u4 V1 U6 T
  12. 。。。% {5 Y! D1 }* M: m
  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);* H. Z1 `; A1 x$ X* Q
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;( ~1 q. `! F! ^- U) u# l6 F4 ~
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;; g8 o- E4 P: \0 D
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    $ M" i1 }  f) D/ Y2 i' G
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    - w9 P+ B+ Y) n/ ?' i
  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;
      y$ ]7 {6 y+ T7 S6 J6 j0 w
  2. pthread_cond_t pct;
      p. h7 B& B/ @3 q! K
  3. int main(int argc, char* argv[])
    6 B2 F2 T5 B' A% R3 b; L& F
  4. {- D; h6 b1 Z/ d5 u6 W  g, `
  5. ...
    5 t1 H7 m! V5 Y" j
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    % W6 T5 T% E5 \7 K; w1 u6 a
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    # v$ O! }/ ]) p. u; m5 J
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    " w. x7 f, o; X' |: P+ H7 m# `
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    + H& i$ V( e( w3 ^
  10. ...3 D8 ^0 g6 |) ~& e: u7 F' X
  11.     while(1)0 j% e* O3 K4 P
  12.     {
    % U7 G/ o: E2 P1 F* T" K
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);* `  [0 z0 V, C$ l
  14. ...  W0 a1 r/ B& [) p- O) P
  15.     }9 j. T. m2 p2 b
  16. ...
    7 s) D, i$ J( D
  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;">5 \" _0 x1 Y. Z: V: I+ ~4 U
  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" \
    & R$ |7 k8 V: I4 k4 l
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \* N2 e2 p& T8 ^
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ) U: y) F& a& Y" m
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    7 M+ y8 G2 f' y1 E! ?. R3 }8 D
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ( n4 X, z. D$ T6 F; V: L
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    3 E/ Z% o8 c  D  M
  7.     printf("preparing header\n");
    % _2 O  g' J5 [0 A
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    . l. Y" ^" W! M! [9 }+ X! _
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \# I, K4 ^( ^# _. ]
  10.             STD_HEADER \
    $ Z7 Z; k! _/ l5 g; p  h
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \; d* T3 J( u2 j8 Y4 J; s
  12.             "\r\n" \7 [) @( v# m/ f- ?6 R1 j
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    3 X& s3 `: B" A7 t1 T
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( h- ~1 H" N. I
  15.     {7 s4 `3 ]5 \. u3 x- s0 J, x
  16.         free(frame);+ i: X/ W: j- Y; O5 E- x
  17.         return;
    ; W: a& J* W4 ^5 ?/ ]  ~
  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" \
    ! i! q) ^; b4 m1 {/ \
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \) c: i. H* Y; V6 P+ v
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \0 @- @. e& d( J. c
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    : v: [$ U8 H  v* q) z" x( d
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    9 T" W% L. i; `$ p
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    3 H" b" R/ U9 F
  7.             break;
    : }8 e4 f, J+ ]; u, _8 [7 n8 ^
  8.         printf("sending frame\n");; m/ c( \9 f  G, y" ?
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ) a- M+ J$ {  a; V
  10.             break;
    0 t  P# k) N9 z* M4 i
  11.         printf("sending boundary\n");
    % |* j( Q7 s* d% C/ g7 J0 a
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    * }  |  v5 w# N4 ]/ t
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)% T/ A8 E; J, @  H# 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。

& H8 J  ?5 P3 K1 ]3 [; [2 B% J' ]

3 k' o7 \& m0 a- V  y' s: I$ m
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
# o, U! f' H" r& {" r0 t
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)* i; W' n" k5 j; U9 T
  2. {( A$ Y; C6 H  P; [$ C1 h2 \8 d
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);% g7 s$ L" g; T1 Q, W
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ; m" Y  R2 ?6 z3 A7 J
  5.     {' D1 n6 a1 l8 \+ n& b  G( F
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");+ A5 h- ]0 ~, S; G1 V0 g5 o
  7.         return -1;# F# [6 N# [4 p+ b5 _
  8.     }
      o: q' u( g) A0 G* R
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    1 [" z2 t7 F5 [" h% U
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 H$ C$ Q3 G% Y1 f7 `
  11.     addr->sin_port = htons(port);9 w, @0 z8 C* N" f  M. \
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ' h$ z: x4 E9 H( x# }" t3 G
  13.     return 0;
      J; q7 m5 z. y
  14. }
复制代码

: d4 m) ^5 w) C2 _0 o8 @
; s, N1 E7 x/ B9 |: ?+ s; a" r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:
% n9 e9 }# W2 H# S0 v/ R
4 G, Z1 I9 i+ P. C  p1 v
8 z! l. U, F+ s9 x/ e2 {7 R
  1. while(fend > 0)/ k* Z- I+ U% S7 y5 C$ I% l
  2. {) e( Q% _1 [4 ?& e( B/ M- }) }% B
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));! \- j8 D, C+ o" C( O! d! [4 z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    - R3 ^$ Z; O- A- F4 c* d
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)9 Y5 L  `, M" m# B- E$ J4 @; Y+ r: z
  6. {
    + `8 z/ i8 ?; J: R
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    4 M  A8 T" y$ @& c7 }
  8. picture.fin = 0;
    ) ]  ]4 g2 a# i/ {
  9. }
    " x9 H3 e" X  Z  M1 {' S0 v
  10. else3 G. [' b2 J* x6 e
  11. {
    , D$ Z2 F8 y+ b+ N& j: X8 _: g
  12. picture.length = fend;% ~1 O& I0 Q1 B4 i8 W
  13. picture.fin = 1;( P0 r; p: \) E: [2 J" L
  14. }8 `% x+ v" Q" L; R( u  Y
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);) S9 m$ a2 z' _9 u; I0 w
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    $ }+ r$ B* ?. ]9 a0 }
  17. if(sendbytes == -1)2 V$ }  [9 B5 x" A+ m! n
  18. {! p9 o- j) N5 m0 i) B
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");9 v0 F# }( y! U: ^1 b( c( y
  20. return -1;8 ?6 b3 ~7 i6 c& J7 U( I
  21. }! k9 _. U$ Q: H4 {* w! _( m" o3 e
  22. else
    5 l0 D. Q* A5 D
  23. {
    . f/ r, d; o. A% f# r) i
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;0 k5 J0 e" H& g9 h6 y1 N  @
  25. }) x; C2 [7 C; u
  26. }
复制代码
: W" q" ?  V# [; ^

# T& e4 [1 j6 p- l" A- j% X# s

3 F, ^( o$ _3 Q# m3 z

# `; u1 h( u1 E2 V$ biMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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