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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 `2 a6 G  I, K$ y+ F. H
% y" e7 x* P% C7 d( e& @

6 d- A; X& H& u  e& ~) ^

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% D8 l/ S$ v# o
$ P" k1 F! r0 H

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。

1 c6 F+ Y- x- a8 f" t  o


! k. ~" l1 A2 S+ ^4 a5 F

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。

    - N* H1 d  X& B9 U, H" f

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。


4 w, t0 w/ L) H0 N% B; ?7 l# R一、HTTP网页服务器3 S# i% Y+ B  D: p. q8 K

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)+ o9 P9 T2 j& b, c0 J' M6 M; _1 l/ x
  2. {
    6 O$ \" p: M$ o7 S  q4 x+ f: N- c" [6 Q
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    " U% Q; ]( o1 w/ c! A
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    % y( E8 e! ^5 l" v; u- t, W  q: a
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));9 ]" H- v8 T1 U- q' s- z
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;9 A1 h% o7 G# }" e# @# y( H
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( j& Q$ h( v, j9 Z1 {
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);' B# u. q1 {: y  |+ N# u* K) K
  9.     int ret;% p" d  F5 a% V! U7 p/ R
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 o5 b& C2 I1 [- b3 W
  11.         {
    / r, L  d9 z0 q8 U8 n/ ?
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    + B. Y% H5 e7 o- _
  13.             return -1;. {/ ?8 `5 g5 ], f8 J4 \
  14.         }
      n6 g) V* w. y* x- u
  15.     int on = 1;4 p; ^9 Q# F, h. U5 F, v9 S% ]
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    , p. F+ Q; |2 n. }8 C9 I2 t
  17.     {4 I  x8 d# h9 Y, u$ o
  18.         printf("setsockopt error\n");
    & v6 l- Y; R& X2 {% _
  19.     }
    # x) Y" P3 P/ \0 L$ u- [
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);" `  z5 q7 x# g9 D$ Z
  21.     if(ret == -1)2 [4 Q2 B- A2 E' S( ?, S
  22.     {
    5 ^  @8 S( T3 s
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");7 O$ }9 [: @: @  u0 E6 W
  24.             return -1;
    * _5 b( d5 B! Y; @
  25.     }! I' k. P  ?$ N5 j
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)* m! d' d( O6 Z5 E5 v# w5 E. h
  27.     {) M4 ?1 G) L0 P, Z, t
  28.             printf("Listen failed!\n");
    6 g* z& J- V: g5 D* y
  29.             return -1;6 K2 ]8 A' B  H2 |. E
  30.     }6 [; E+ V6 W( J3 g+ N$ f
  31.     return 0;% d, U- s8 H2 r1 Q8 c5 y
  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);
    ) \( L! e5 L7 o. `
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    2 C# J0 c9 `! a( R
  3. {
    % L$ ?  }+ z  x* Q! d- V
  4. 。。。  P( W: w6 F% f3 N8 ]% w$ f
  5. while(1)$ g) h' ^! F0 Y5 x8 O- {7 V3 s# D
  6. {
    0 H- q( Q1 L+ g, g5 L2 R2 D2 }* [: {
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);( J& O3 ^3 s8 A" Z9 M# K+ a
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");" P% T& `+ @0 v& b
  9.     。。。
    ) E3 C7 @1 Q8 r
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);' A* ~/ @" E; \. ~& k
  11. }" Y9 t* z) O/ ~# X
  12. 。。。$ }/ ^# C( d9 C8 v* {' o9 {
  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 E/ A( {: s( |8 J
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;! B% N' w, u8 d  u- w! n
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;5 E- e/ e2 @* J3 G! a  H
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;9 v" p# r, r' _7 a* o6 U
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    # g$ u) S& w: [/ d; m
  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;; v6 }3 U1 {! H3 e4 J. j
  2. pthread_cond_t pct;1 D% f" W0 k4 \% n
  3. int main(int argc, char* argv[])0 V% y& P( [9 M3 h- d: V
  4. {" g8 ^6 A6 M% E+ R# _" n' o
  5. ...7 c% |9 I" Y2 `; X6 _$ l
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);$ A4 C; q' M$ E! @/ Q
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);3 U$ y& T; g% r7 z
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ' J9 w! I1 B7 ~
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    , U; G/ }% K! g: n" {0 Z
  10. ...
    ! F3 {) s+ ^5 u0 y* O
  11.     while(1)+ ^% K, T. y2 t3 ~2 i6 p
  12.     {! g% [( }9 d* u6 B
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);  A- Q: U1 V- b, e
  14. ...2 N! @9 l! W/ W# y7 O$ C
  15.     }6 Q1 d8 [, A1 I- n( K" w, R1 Q9 E
  16. ...8 M+ `9 }  m- u1 ]5 l9 p
  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;">
    4 z1 S; f+ e6 A3 z$ N" i( z
  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" \2 J* N( e) `4 ~/ [: R( R5 T
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
      h' R: m3 @! V  T
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \0 F: O, Q3 k0 _! [
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \- W6 E  @7 ^" N
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n": n' K- y, p& J3 y5 v
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    7 M5 a0 a7 g" M) G3 t' R" l
  7.     printf("preparing header\n");
    $ U- m4 s& ~0 M7 Y5 U- e, @
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    " ~% v5 i6 \  D& [6 }% `
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \3 ]9 Z6 ^# p/ p) Y2 |! O" m+ I
  10.             STD_HEADER \0 O! A0 w( H2 S2 u5 s$ l1 M1 |
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + f# l. b2 c# d4 v/ @) j" E# a
  12.             "\r\n" \! N1 c9 D: `& K8 {# }$ O6 D! Q
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / i$ l$ g* G- V& p8 B
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): N1 H9 {$ j7 o' z
  15.     {
    ; i4 w" {% e7 l- v- D( e' z" F; I
  16.         free(frame);
    + ~3 A* p) f+ z7 a2 u0 \4 j& o( B
  17.         return;
    7 O$ B1 r: ^& S; l1 H- ~) P
  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 y1 f4 ~# Z/ x6 }
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ) K9 V  \& z- O. U, u
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    $ v/ E2 T9 @) V7 I$ ~+ F
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);# |* D; L' n, i
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    # B. g: z0 {7 d$ h9 p
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  \6 o; C8 a9 u- ]0 d) M+ t6 t, K! h  P
  7.             break;
    1 {( [; O( W0 c2 ?
  8.         printf("sending frame\n");
    ! ?4 N$ h  \  q/ y
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)4 F' i3 K% r% B7 B2 F) C
  10.             break;* o& q7 e0 _6 X. b& E8 ?# F; o
  11.         printf("sending boundary\n");
    - e) V5 F& U! z7 X. ]
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, H# g% ~4 M5 d3 Q/ e- K7 \% c  W0 y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( i! g, v( r" F
  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。


3 E! k8 ^* |9 w+ [' f- i' n+ e7 k

3 _2 _7 f8 y( ^
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
! F- D4 U( _- y; V' B& Z  Y+ J
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    7 I5 k; H$ k% X  s; a- @
  2. {
    7 U+ l7 Y% H3 \- d* O6 J$ q
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  Q5 v4 o; o, x' v* Y. a# \* V5 ^8 |
  4.     if(*socket_found == (~0))
    $ q  j: X: e9 ^: E& T* r; }
  5.     {/ @5 }, M/ c- G, T) T0 |) B
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");2 \" x2 n4 {% N* b* S
  7.         return -1;, A/ W9 `* V; g9 _" _) w
  8.     }
    , {/ \  m: H* H5 P' s5 u
  9.     addr->sin_family = AF_INET;5 s, o$ L  L6 ?  ~3 g$ K, a, S
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 T1 J' F- C+ d
  11.     addr->sin_port = htons(port);0 n2 t' s7 S- a9 i3 j9 {" b
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ) j* q8 h* Z5 }( j! ]
  13.     return 0;
    . |% X  o1 j" c( `6 |% |
  14. }
复制代码

* |- B6 m. u( E) E# w8 |8 w3 U, ]$ `) e( V0 |& b7 K  d1 N
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:1 [4 w$ I! c- T' P* n
8 S8 E7 y0 Z3 J4 `* q+ @. r
3 f3 e7 l1 A+ t, h8 C0 |& R
  1. while(fend > 0)
    ' @& y9 `: f! E0 m
  2. {
    * T) B; X1 w, b9 D+ v; w
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));; z6 P( ~, y9 R2 h/ a
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);6 b/ J) S8 e8 q! |, G8 f7 Y
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    % H5 F5 Q# P' c: v) V
  6. {
    ' U/ p+ I0 m& U  P) E  b" D5 l- M% `
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;% N, [1 C& W. W! Z- n% e
  8. picture.fin = 0;
    & T; Z6 m9 s# `% @5 E# Q* A
  9. }
    7 [5 I# z, q' H# Q
  10. else. Y+ t8 b+ G! y+ M
  11. {
    8 E5 d8 _1 U: W1 s7 i3 R3 `3 W
  12. picture.length = fend;
    6 a/ f  h* i3 z. s7 C8 ^
  13. picture.fin = 1;
    : o: z0 V# o. |; o& Y
  14. }! u3 O8 g1 b4 A6 n# I6 Y# K8 j+ c5 b
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);. W  P- D2 W0 D" Z! e  N
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' k: |7 H5 p: J0 q
  17. if(sendbytes == -1)
    8 W0 Q; }  H4 s
  18. {  a0 C: z. c  O( \
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    1 z' B1 w! _! N& L. O
  20. return -1;0 m  [/ A7 i4 L
  21. }
    # t/ e8 @8 x7 P# Q; E! i8 H" a
  22. else
    : y7 l' w1 K- r# q; ~- C! a
  23. {
      V; X7 M3 G4 r0 Q1 G; O
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    + O  @% q+ s. I' ]1 |8 p# b& p$ {
  25. }3 M( M- h# D- n1 r* Q  i1 A
  26. }
复制代码

2 [( f$ i" A+ p% w' u3 Q' L% e4 h3 t# H! W, c0 k$ Z, K


; J' D/ [2 \! o; |( b$ c1 @  Y$ _
! Y/ _) c3 i0 O5 v3 @* Y, U% Z; s: |, riMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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