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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 9 k5 k  o0 u. ]4 I2 Q! P

& P8 G# S% A% D+ D

6 W5 V; m0 y6 k( k! T7 i- M' [- z

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+ e: f( T" z1 C4 H

0 S( j0 O! D6 E9 e3 n: ^8 h# r  k2 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。

' g2 |* z7 @8 S' f9 y


' A: e: Y) `! |1 O& `) z" r& c

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。

    2 j0 @( e9 s) z

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( w; M' g7 j. h* @9 g; x% Q( s) F
一、HTTP网页服务器% v$ L) W8 S) L7 M

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)5 @' A% e2 G/ G* F$ H2 ~4 R" K7 C6 v
  2. {
    9 G9 \% F: i9 ^' w# G
  3.     struct sockaddr_in servaddr;# Q& x, ^5 v9 T0 W' G9 D* v
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);, |4 }2 j% R! {2 A- o! o/ K2 ]' Q
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));3 ~1 H- D7 O: I9 k9 B1 ?* m
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;5 `/ r# {5 {  c7 ~  K; ?; v! O
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( k. L9 N8 a+ @7 f+ [% W; V7 g4 p
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);. C6 V9 I& D# V" G' Q& M) y
  9.     int ret;
    $ U6 U/ p7 m; z, y1 Y3 G
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , p; h9 d! r( g1 a. L
  11.         {
    0 h. p8 m# I( r
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);, ^  V5 v/ |1 ?  B4 a
  13.             return -1;
    4 a, G: v% h9 V
  14.         }2 c7 y5 Z6 O6 J  ]) \* S% c" R
  15.     int on = 1;+ b7 T2 Z7 r7 U) W
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)9 C: [+ n* E3 p8 Z) s
  17.     {
    - \- V- l$ o* [4 X$ r! q  d9 r, {
  18.         printf("setsockopt error\n");$ P! f& ^0 [3 ~
  19.     }
    * J1 ~4 j" _/ D
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);. w- f2 u& ~7 S  j
  21.     if(ret == -1)  J1 S* {# Y; D0 F
  22.     {
    , H% _+ a9 y5 q8 o, T
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");5 H8 T# N6 E) h0 t$ l! D3 W
  24.             return -1;  d* {- `3 `) i4 |
  25.     }
    7 I5 Y& V/ v8 [" [7 I% h1 C' m% n; ~" W& w
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    + ?8 Z# J' K+ T
  27.     {, ~7 G& D* _* P6 K4 q3 {; S5 W" N
  28.             printf("Listen failed!\n");
    0 q1 R  q( n! C- x3 K5 s1 k
  29.             return -1;& V& b# W7 G% O& A" c
  30.     }8 }2 x* @; B* i. U1 d
  31.     return 0;
    , ?% f# c: q, x8 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);
    0 }# Z3 }6 u1 Z& {4 Y* R' L1 g) p
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)5 a  _- e5 }, t+ @& H3 S4 `, d* d
  3. {# s' Q1 m+ ?9 ]* l! S) t& D
  4. 。。。
    ' g- ^) ]3 J. L/ Q0 [: j
  5. while(1)1 J& W. a# F( q6 I5 A/ m& |
  6. {6 l* [- l8 _0 m/ `9 U' j8 k7 y; ?4 |# Q
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);/ [- C$ F1 W: M1 W) i/ r9 c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");7 q. t: \! u$ \3 ?5 R
  9.     。。。1 B2 l% m5 Q% |) O8 O6 O
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);1 Y) l& |  S* @0 ~4 h
  11. }
    , C1 N. ~! B8 t, i9 r9 g
  12. 。。。( w  A- P9 m8 s
  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);  s8 Y7 I& _9 q
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    % v3 p6 W" V( [1 l# c+ Z
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    - z, A( L- b& E/ x8 h. X
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    2 {. y. ^& R  ^1 ^4 I) ?
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);+ n2 O3 \4 m! p. R
  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;
    , x7 x  U8 K4 ]3 P/ Y3 \  \
  2. pthread_cond_t pct;
    ; H$ b$ I, U5 D  @+ f2 x+ a' O
  3. int main(int argc, char* argv[])! ?" s( ?4 p5 A: C
  4. {
      o" a  ^1 z$ F4 {% E# [1 x+ n
  5. ...
    : R' S% P$ `% a$ y2 S; L9 K
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);* a; q- a9 W9 y3 W7 t- X0 a
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);! y1 \3 q: Y! G3 @: n" ^$ t) O' M3 M
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    9 j0 F% x, T7 W- P# j
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);8 I- w. ~9 A3 ~
  10. ...1 D  w' M, @) R8 J0 j( o
  11.     while(1)$ y/ |' ?: u; Z  `$ D; u
  12.     {
    : O# }, f5 l0 M
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 l  ]5 F2 ~& ]9 t! G9 \
  14. ...
    0 \$ K* t( d! P( J: I. u
  15.     }
    ( B$ o) m" d. E( u
  16. ...
    ! G. R- ]& _- G# L" U# G
  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;">
    : b3 j5 A: B% w. O* O! |* R1 N* d
  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" \8 A3 e$ q& O, U+ K/ R
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \$ L2 X# P( L6 @$ o+ o5 o
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ! c/ B9 W8 G9 _0 x/ `& m
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \4 X9 e2 W& g4 c8 Y$ _
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    # b) N. h) S5 n$ `
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"! }4 m; O" b. b7 v8 Q
  7.     printf("preparing header\n");
    6 B- _) h" D) l6 X+ i
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \+ S$ V) @8 E) z. _
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    7 J" u' b: Q+ ]' ~$ v9 m0 ?
  10.             STD_HEADER \+ G$ T% y7 @9 ^6 `0 |( V% s/ N7 x
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \$ {% W7 B" O" N0 J8 \$ s; s( _1 y
  12.             "\r\n" \0 x, s. w4 `5 p5 N4 k( g
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");8 T! d, L% ]2 n9 j0 \0 ~
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ V0 M) f# x* ~9 {; g6 A" a# p9 M
  15.     {
    ; p8 Z' s: V! i+ i( O# L8 d: b* o
  16.         free(frame);
    . [( f* G- {) A: I) R9 \5 C
  17.         return;
      Q+ |; ]6 B- w
  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 Z4 z$ S& ?2 l1 q' k3 p
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \7 k# u  N7 V9 h; f
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \; y. ^5 l; g  d% J/ m! s2 L; b# g
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ) b1 |7 ]3 ~; }, }% O% U6 q
  5.         printf("sending intemdiate header\n");7 B: i3 H3 R6 M& b
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( J9 j5 M: H. R* t) F
  7.             break;; S$ L! s+ C9 m) {$ e+ [
  8.         printf("sending frame\n");
    7 R7 j5 e2 Q3 z7 A
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)$ W+ l" W' w+ v4 n. W% J
  10.             break;
    1 g" Z) Z4 a# f- z1 h# @
  11.         printf("sending boundary\n");( |" j3 b" a8 Q  f0 O; A
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    # p! k( a/ w7 `, \' D
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 _1 E0 L* r. g
  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。


* R; J- r3 g9 y, _; f

0 ~' d) ]5 ]* \2 K. d6 Q
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:5 Z+ r" W7 `7 F1 J6 ?: u; o
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    * l4 {- C7 t% @  [! g  b3 t
  2. {3 L' B4 k+ }4 q  Z) P6 g3 V% U9 f
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    $ _9 U, I* h- S. n6 E
  4.     if(*socket_found == (~0))
    7 W% A' {( B  d9 b
  5.     {0 _8 J/ f/ r6 d' G
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");. e6 n3 r$ |" \3 j) M- w! o+ Y
  7.         return -1;' a! f0 F! |* j/ x) F1 u
  8.     }5 c. E, X+ N/ R9 X; D3 m+ O. R
  9.     addr->sin_family = AF_INET;. T' H, N0 g' }/ h0 [
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    2 A+ Y6 G" [  v
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    % `8 E9 V- p- \- I
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    / m+ S' K5 y* Z. c% @/ a. F; H6 G% r
  13.     return 0;
    8 P: r( b! g4 f+ R
  14. }
复制代码
6 u% Q4 g) g+ d6 ?

$ }- Y' e  {. j5 ~  h9 V; ]1 T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:( r9 s6 V6 ^5 ?2 `  V% s

& a/ g% i/ c- j0 G' ~, D$ z, O& \7 k- [, ~/ d6 I
  1. while(fend > 0)
    ' a3 r; A8 a* s/ I
  2. {
    , ]3 T) n. F; Z3 {
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    1 R( Z0 g& F$ b' h- O$ a
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    # e" s; f1 |2 H
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    * x: e/ H! B9 p' c9 M
  6. {
    / i, m6 [: |) N/ ]- }+ i
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;0 q2 k/ H4 Q# N; N: p8 W1 W
  8. picture.fin = 0;
    & K) p& U5 R; S; V- c) Z/ Q- v
  9. }
    9 [  a! s3 m1 G6 ~0 H
  10. else
    4 E2 L7 B4 e) N/ r  e
  11. {: I# }+ Z: z8 g! m# |
  12. picture.length = fend;
    ( e2 G" {6 F1 v6 i/ P; c+ o% y5 f! W9 W
  13. picture.fin = 1;- R4 R+ O7 P: C: o9 ?' F2 H
  14. }8 U8 N4 W% n! F2 H- g
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);: o4 Y6 t3 w1 J' W- J7 {; v0 O
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);5 c' [& P% n; V& @, ]
  17. if(sendbytes == -1)
      c! E6 r2 Q" ~, z0 k8 G' N" g1 ~
  18. {
    9 Y5 v; h+ s& I) T0 i
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    6 f' \8 X, Q- ?* k
  20. return -1;: Y3 b5 h% H* l
  21. }
    8 e- e5 T7 t6 _6 e/ [0 L( s1 a/ m
  22. else& q/ p1 \' |  f9 V3 x3 p. k4 S' c
  23. {  O/ q# b2 |6 P" ~/ t) W
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    0 R& i! O5 P( x$ s: K2 r9 \
  25. }
    3 H3 H5 c2 D5 C6 k
  26. }
复制代码
, `" y1 `0 Q& e# F; ?; O
( o5 S3 }. J  j* _

0 K' [( Q  `& D

1 w2 w: o2 t" v& E: {" A7 uiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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