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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 7 z) ^" l, Q, ]* k: h  u

- p+ M" O) t" C2 t' Y, ^( T( K

* X/ \1 e. |2 P

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.html9 j# W. F$ K9 O  o- K
7 s: D, j0 u* t

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。


! r# \  M: O- w. R7 j3 \

2 y' G& j/ L/ [: y7 y. a& @) L

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。

    + U$ _& O/ z0 |, l& 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 d2 [& z, C" D2 p
一、HTTP网页服务器( f" f' B) H/ ^( F( G0 |6 U

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)- _, s1 g% V% F
  2. {! n, V, w9 g. H% E
  3.     struct sockaddr_in servaddr;$ w' l7 @& z0 c. d! q' u% h+ C
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);1 @" e+ V. u! O  c8 O1 V" I
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));0 z6 T4 |2 k0 i/ z, k7 u$ ^
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    2 I% L  w: P' V9 v
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);0 u8 X+ g6 l: O7 z* g9 l- g3 Q
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);* i/ _, D$ K) H) \
  9.     int ret;
    - g' @, u+ a" r( D
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)2 A) g# f7 F' z. H/ i3 O
  11.         {
    ) X9 F1 e- I/ I! {
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);: z# S+ U0 u0 i# G1 B
  13.             return -1;
      f+ F9 e, z3 }8 s3 N3 q
  14.         }
    1 P& M/ w4 p; n5 Y
  15.     int on = 1;1 _' E* g& W4 h, M1 T: s
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # G; n5 H% N. d; r9 W+ ^
  17.     {
    # B- `* j2 l6 G& k/ {. D) X/ L
  18.         printf("setsockopt error\n");
    $ H$ X; G, S6 r( T( D* D9 @! r- [
  19.     }3 D  d( m3 Y' {: w6 S! _4 J
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);" X5 f6 @6 a+ v+ z/ Z
  21.     if(ret == -1)1 H0 c+ X- o) U2 Q2 q
  22.     {
    $ V- T9 _8 D$ |  Y5 q$ J
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");0 O  P% z2 ?3 @3 c
  24.             return -1;
    ( j  c& _- i# x" F( p5 T1 d+ I
  25.     }8 A* J  A4 C$ n% c3 s  Q
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)6 a5 m% V1 `  R
  27.     {9 v$ S" |( n% Y" i! w7 ]9 ~
  28.             printf("Listen failed!\n");/ Q# s9 @3 i; L, J+ u! x
  29.             return -1;1 A* v7 e  |' x9 X
  30.     }4 W  z( {- t; X. c
  31.     return 0;
    2 U% W5 j& D1 ]* A4 y' E* L
  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);  Z, _2 W! {' k1 ^0 f% B3 S% a4 T5 f
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    2 @8 W  B9 c/ o  C! @; W
  3. {0 y/ k' _+ V7 t3 Q
  4. 。。。8 @, W4 H) q* s& Q( i
  5. while(1)
    & b9 a: o1 n  p- |5 ~
  6. {1 W! |3 Q/ o0 ]4 i8 z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    1 _8 H! B9 t, R
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");0 p6 m4 X) W+ \
  9.     。。。  K: k% p4 n# z  \5 ?! X
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);. v0 U# _5 C7 N) g% a; I
  11. }
    % w( n( F3 P& W' C2 l
  12. 。。。
    9 n5 g' I9 V& s+ d
  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);# n/ k  d1 D8 g  I% t
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;6 n; c+ k6 Y0 p/ a
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;( @  U# X2 `5 }; p" P: H
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    " c% l6 [$ l% q. ]: u5 [9 G1 R, j, D
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);8 [& n; N0 y. f! p/ y' n: `
  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;1 E& f% f; ?* s4 q- T: y, F
  2. pthread_cond_t pct;
    3 d; `  `! a# Q4 F6 H6 b( a
  3. int main(int argc, char* argv[])
    1 q" S- `% \" x% f5 d
  4. {
    8 t9 [6 f* s. W+ Z  ~
  5. ...
    : K1 O5 {" m; M8 j' Y1 I6 D% m
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    , I& J8 I/ n- N8 q/ w- S0 y
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);  D4 U- D6 x6 C
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    # N4 J) [2 N8 X) g) A
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    6 j9 D9 R" b$ v9 U
  10. ...
    $ f% [* ]- A' \4 O8 K1 k
  11.     while(1)
    4 @! B! _$ v2 l7 e  S
  12.     {% J2 {) ^# L! W1 d9 g
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - z# `5 _0 E8 P
  14. ...
    ' I6 e. u( V7 e) c/ R" B
  15.     }: N+ b0 Q8 ^3 x
  16. ...
    + P6 C" {/ B- `4 d3 ?; d) }- l
  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;">
    8 X+ E. F% |$ ?7 o( ?. G: @
  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" \9 ~6 {+ u" p* t" c" [7 Q- t
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 ?! ?! }& e7 J0 u
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    9 H. E( `3 n  a
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    , U7 H, d6 O* q8 g+ Z
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"4 s2 b7 C8 n! s' M: Y
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ( X7 W/ R2 f- h$ R9 R% }3 _
  7.     printf("preparing header\n");
    8 N# l3 Q& q7 u' @" [5 L
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \# B) y4 V. ~' \1 _# ?
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \1 o2 |9 }& D% c3 A; Y, X
  10.             STD_HEADER \
    $ N2 N6 G0 A6 l! f, o
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \& w7 B1 z( H; t8 J; y; A" H5 M
  12.             "\r\n" \
    2 k( L  T4 N- n% m, |4 T% `/ B
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");8 L+ k( t( ]1 M6 e' f+ k( u
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 e" f- J+ |* P  f
  15.     {
    8 o0 k7 \5 d  _0 |, M) w  i
  16.         free(frame);) n2 U% u) i6 P& T
  17.         return;
      m# _# q+ v; N* P7 V& f4 }+ J5 K8 E
  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 c7 V$ {8 W+ W) o6 ~. m4 }- d
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    # `4 b6 g0 W5 i8 \5 l. c+ E
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    / M" V( `% j( R2 z- P0 h
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    6 v' J# I" p! ]
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ' y( t" f  O+ G  {  P5 O
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 A! n  i9 g6 I
  7.             break;
    : q0 A( b) N  }1 `; v
  8.         printf("sending frame\n");
    $ `+ u5 K" u1 f( ]
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    5 Y/ s& s0 z% j
  10.             break;
    # C) j% y/ |( x# Z. X2 h5 J( v
  11.         printf("sending boundary\n");
    , g5 v! E9 t7 u$ |: i
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");- a1 a/ ^) B/ m
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # g  ^, K- _. Q* ^8 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。


  T5 K- ~- a0 \& h, d


3 x/ U% D4 w9 D二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
" x+ D7 U9 C; Z, d
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)1 K8 ^" d* _$ s$ R
  2. {& O1 Z7 |8 s' M$ l
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);( W* S% V6 N. Q- x6 h
  4.     if(*socket_found == (~0))8 J2 A; L: g; g5 O6 K
  5.     {
    % ]9 y0 b8 D  ?: k" T
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    8 ?% G4 Z6 |5 q- D! c& @
  7.         return -1;" Q' q! N: E) P3 B- O
  8.     }1 O; y  ?: d# I: H  ?
  9.     addr->sin_family = AF_INET;, ?9 i% ]: }5 c% q/ k6 j. c
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);4 T; q# ^! b5 }& c3 `
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' I; t3 k* o7 V; N
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    * q& P  y8 \4 U9 q1 F
  13.     return 0;! L! W  {6 p4 j: p4 S# W
  14. }
复制代码

8 H4 ^& {- h( _$ R- C4 A5 N0 t+ Q0 u2 d' n3 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:+ s! F9 k0 s6 m' B  M

( s, \0 O2 V- ~3 Y* f9 z' z: Q/ U8 k
  [% J4 D* p/ P$ _3 D0 M( M
  1. while(fend > 0)
    $ q! e8 n" g- J" [! ^
  2. {
    9 v% r' W3 f4 P: W
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    7 O! Z; ]' X/ Y  z+ m! n
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    3 ]4 o/ `. @8 W8 B) O& M0 A4 w
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)' e9 o6 ~; U. j1 M& ~1 e
  6. {( `( Q/ A7 g1 s+ n
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;6 B+ s1 A( t& W% W
  8. picture.fin = 0;
    0 D& d  Q; \: k' o
  9. }
    0 _: e3 Q0 a4 P
  10. else! J! ]/ W1 W, Z. J
  11. {% x, h5 h4 o6 A8 D0 V
  12. picture.length = fend;1 S5 \2 \9 @2 A% S1 f! n
  13. picture.fin = 1;
    ; V! ~+ e, X8 H2 M* O
  14. }4 E% J% v2 t  c9 |- w1 }
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 }1 K* t8 b' n8 U
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 T. n& |$ u4 u; m$ N
  17. if(sendbytes == -1)
    $ R1 O+ L0 _3 R$ |  P
  18. {
    & H, D1 _% L/ X" t6 ~8 c
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");+ J2 k6 t6 p# U6 H/ Q
  20. return -1;
    7 d- W/ |/ X5 U; t' }3 C$ Z
  21. }! c9 P0 T% R2 r2 g7 h
  22. else
    ; ?. ^( _4 e3 u" |  A& a" U- W
  23. {
    " \# f) D7 r" ^/ B; N5 a. s8 N2 b
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    4 b  x7 [" x9 ?2 k2 ?6 u
  25. }
    0 v- ~% i: O/ R. d! }
  26. }
复制代码

4 a6 r' d& r( }( ~! f6 B% @4 @9 M4 }9 \9 P% }

% E+ \" T- a' y

4 B$ a8 _) I7 `. C9 D0 piMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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