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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
- r: o1 f2 P# |8 [$ |* `" h. a, t
7 e% S/ f' P( l0 w2 d7 H3 x# U/ W- P


) Q/ L3 y3 o4 ?: C% }0 t1 {% M

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
; R) w; `1 t! W3 i, _6 ]2 W- u0 h# B) X2 i

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。

& {& g0 A8 V* I6 F" x. b

* h' e$ G' b0 K! k5 Q1 G

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。


    1 m) @9 {/ B8 n; 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。

; A: @+ Z- S5 x) y# }6 z
一、HTTP网页服务器' j4 v. I& i" G" q

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)" A" o' p  i8 z
  2. {' `. |  S, n' d- t) ]! _
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ( z% z, S% |7 d% G, l
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    4 y, J/ a1 F+ t5 C
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    4 d" N& o4 z2 i- F$ K! }2 D# n
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    8 x/ o' h1 a- P$ m/ j! z; [
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);6 |3 f7 N# S; ~& |
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);4 ~, N. K) c, P$ J/ E, s/ W! g* X- o- f5 K
  9.     int ret;
    , q2 ~- a6 |; k  j
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)  a' W9 L5 ^- J
  11.         {+ u; F. U' X* v0 I* W. o6 Q. u  n5 R
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);0 X7 m/ O9 i! R# \
  13.             return -1;9 I8 J0 |' D1 H+ K, E! X
  14.         }
    8 N( w' Y! B: [; S4 e/ W+ P8 x# k  |
  15.     int on = 1;6 S. s( e2 ]- f( U3 {4 h
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)9 A  S! m8 ?: Y: h
  17.     {
    6 [4 _2 M- u3 w& J& m5 w
  18.         printf("setsockopt error\n");
      ?' f# }6 v/ v* f
  19.     }0 K( a% _- \& P  X4 I, u
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    7 e+ R# ?, n* ]$ l
  21.     if(ret == -1)3 f# N2 y- V# ^' q
  22.     {
    8 f3 X: \1 ]6 B, U2 M
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");9 n8 Z% f. [7 O3 \" V
  24.             return -1;1 E" r2 v4 ^( J- U: W1 h' m% T! o( y* a
  25.     }
    0 d1 W1 g/ d7 L, B! s* a
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    & v* S/ L- D$ h2 N
  27.     {& J1 \( f2 s4 f/ L4 A! B
  28.             printf("Listen failed!\n");
    * I& o1 V( Q0 o2 X4 u
  29.             return -1;2 W8 I; v+ R% a, C! h/ f6 t+ ^
  30.     }) W" ?- Z3 Q7 {( H9 C, B& \0 X
  31.     return 0;2 C4 L& ~1 P/ k8 s9 l$ M
  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);: B* K0 Y1 z0 I! E3 t  W1 n& h$ m! T6 }
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    / }: b7 R7 j3 {2 ]( F( ?2 a
  3. {
    , L/ r* C, y/ D7 i9 C6 a* m0 v
  4. 。。。2 h1 Y  J! i' G9 [
  5. while(1)
    4 y- B0 x6 q1 E# j/ R: B) T) Z. Z8 B' s
  6. {
      r+ ?) h& K9 J) R6 ?
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);6 w- H: B( w) v1 `1 `3 H
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ( B! k. P" O3 s
  9.     。。。
    / Y8 h+ a3 i5 k7 N2 b
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! i* B5 V. U+ H& A9 O2 }. D/ M
  11. }3 M! ~8 L+ J$ m- ]( D8 ?* O
  12. 。。。
    6 i8 @+ J1 w: t3 k! O  s% X* v
  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);
    : M# F  r$ W  m, Q4 Q
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;6 [3 G$ x+ U. R; c/ p* e
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    1 `/ E! l: M) d4 O
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;' Q  j8 P) ?# }  J
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);( ]* i2 z% W2 P
  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;
    " p- h9 M# B+ c# e9 w
  2. pthread_cond_t pct;
    & r6 B, u4 i2 s( G4 x# @5 {& g
  3. int main(int argc, char* argv[])% \1 X* \0 r% n& u* {. h
  4. {( F) Z& w) i5 _; N: g" g% d0 o4 q; t) ~
  5. ...
    6 O& T3 }/ g3 O7 G/ q
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);6 M. ~4 H! X9 ]& |+ ]
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    - f+ V! G2 m: F5 [0 u
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);5 P3 h1 z& [! b3 k. R9 r" d' f
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);8 `  o; k1 _' X* J$ F+ |- H5 q7 Y0 q
  10. ...9 K1 G$ E6 j" G3 ~: G% N$ O
  11.     while(1)6 ^* N! ~2 `) f( `$ N
  12.     {% ?$ I, L  n, _) l3 t
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    8 r5 p8 t7 p% V* }
  14. ...2 M/ p( l+ ?4 ]5 Y, {  l& N: B- [# d
  15.     }
      j% {. V0 q' {+ X, R
  16. ...
    . h$ l; b7 N7 `6 y
  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 r3 ?' W7 }+ _; ?! W1 [' m
  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" \* A& E7 z) S! n7 ^" ~' @
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    1 |. d- X/ C+ x: K6 y( x6 y8 S
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    $ q. L2 Y5 }2 n. s- }' B
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    $ `/ `( |  _0 y9 _' L: r9 @
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ) N% n  G: ?2 W1 Q, Y/ E3 O
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ; u# a: f! o% W# ?% s$ n  v
  7.     printf("preparing header\n");
    % e  r9 ~; l2 g3 a6 N& {) X
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \8 j0 V2 K! D. }
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \$ E& r2 c' n! F' x. l" I
  10.             STD_HEADER \
    . `5 s0 @" H6 n* V) d
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \8 ^' x" @8 J5 j) H0 G: @
  12.             "\r\n" \
    7 q8 u+ U" y2 p% Q9 ]
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    1 ]3 _4 F, _6 H- m0 u: m
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); b: ~; e; n5 Y
  15.     {+ ?, I3 d( U! e: z# K
  16.         free(frame);
    * S, i$ @' s+ G4 V9 m/ s
  17.         return;+ B( |4 A4 [' g# z  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" \
    1 [" l/ [, ]2 G3 ]+ _- c% X3 s
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \% ?% Z' j2 j) [& p. g; a
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \. B) b2 C8 K" L3 e2 Z4 n
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);2 Q- B* P" S0 z. p& Y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ) F) I5 [1 o7 v+ b) \
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + A& X8 z7 Q- n. k3 ?
  7.             break;. C7 B" n$ w) j2 V
  8.         printf("sending frame\n");7 \* m& o& C2 R. B1 J" W9 t! t
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0); g7 G. q- ~- U) i7 t# Y
  10.             break;2 F% W4 k. M6 [. q% s" }* q8 e& ^
  11.         printf("sending boundary\n");2 Y" e$ t2 ]& g# \6 ~' U' K. r
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");! |0 N5 G/ y% ~" b+ S- ~. e$ @
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)5 J4 u$ `, q) s! U4 L
  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。


1 @2 y+ K7 z3 U

5 y: P3 Y8 h3 d( {. K
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
+ F9 I7 b4 J  }9 m+ ^- E
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port); o2 }6 D. Q  ]- h! f& p$ w
  2. {
    ! {% D) b8 }) n) n$ n" y! U9 |
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);/ [2 _& l( h0 U# o! c; X: y' @5 y
  4.     if(*socket_found == (~0))
    / L1 g/ [! p! C- _/ R: U
  5.     {
    1 H7 s8 X: a7 d! S$ m
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");$ @4 e" p6 H) S
  7.         return -1;: l: K3 D% `9 k+ C
  8.     }  |! N* b" b) `2 P
  9.     addr->sin_family = AF_INET;8 M% J3 o) ?5 {1 H# C
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    - w- s) a  {9 V# h- _% S0 J
  11.     addr->sin_port = htons(port);, ~" x" ?) a% p
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    7 v& c. W: `% d$ ?" n1 E' W9 T
  13.     return 0;1 s' }, G5 W5 C$ p$ U0 `7 W, h
  14. }
复制代码
8 ]1 y" j4 T4 s" j8 G0 `

9 |: x9 C  Q7 S# z+ L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:
; P* p; Y0 U: c& z/ s+ ]: w6 i2 @

' k8 `( ]) M6 M! d
  1. while(fend > 0)2 U, K0 E8 t6 M$ \" a
  2. {
    0 {8 {* ^; ]& ?* [
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    " }0 }/ B& e4 ^* M% q& d
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);4 o* x6 \9 ]$ f0 p. [
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)' ?- a- j7 o2 `
  6. {
    % E. L# ]1 B  s2 t* }' g
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    % ]6 M+ j; t, @* f' _
  8. picture.fin = 0;) H2 F7 B. M: o. @
  9. }# U- p" _8 @+ K' |
  10. else( C, Z; z5 D& ^' y/ W! R- S6 C
  11. {/ J3 ~( \1 I4 ]& X( b, m
  12. picture.length = fend;* x+ z, K9 a! G5 u1 ]
  13. picture.fin = 1;' I  ?+ [4 h: H& t+ V
  14. }
    $ s7 q: @$ c, d2 u  X( f1 f
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);+ w0 F) {+ h/ @1 }5 V
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);$ i+ O0 V0 Y% N( i
  17. if(sendbytes == -1): n, B% X% S3 v$ I; v. U
  18. {
    ) {# T. a+ T$ d9 K
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    7 N9 W: `- R4 d' v" D! J" i3 u/ t
  20. return -1;
    ! G. P2 G9 W8 z  {$ o' k* L; c3 E
  21. }
    # u3 N8 y% y1 A1 `
  22. else
    ( x3 z- o2 c% l( D5 p$ b
  23. {
    ) D0 Q: b& j7 d; [
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;& ]) q9 A; C1 L3 l4 f8 K9 y; X2 z
  25. }, _& j8 f: @% r9 k5 z
  26. }
复制代码

) Y( y8 G1 L) I
& v* |8 H( m  a8 e


3 e1 v) P  V+ R4 [9 L+ w" Z  S* h& W. `( X+ n
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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