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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 - _( j, G/ N/ J; z* Q* d0 V

. ~, W* F: o# F7 s# s" t# j- g

0 I# i9 J$ d4 W" O" {$ G

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 k) V2 v* J% y* C9 t
/ I# Z# [' B6 s9 i6 ~0 ^3 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。


" N) j9 Y& S9 u% B1 g

* [0 E8 O3 D7 `& I. [% ^7 r

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。

    # X* l2 T  U2 o6 P4 P/ F8 y- g4 Y

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。


! L* w" x$ P: s/ k% g4 I一、HTTP网页服务器* ~- O( A% c+ L2 j% W; ^+ H

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)! h3 J2 }/ @# L, i- ^1 y% k7 o( z
  2. {
    3 M& t1 Q/ l! i% K7 k
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ( E" M7 |) U$ |, Y, R8 l( j
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ) K6 Y" Q+ n1 w. x
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    / ?7 E# w3 q2 s3 m- F
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;7 \$ F3 {+ I. ~! F4 R$ C
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. H4 ~. N% U! U+ a5 K7 y
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    5 W; [6 @* M$ d  j6 {' q9 D* O
  9.     int ret;3 g( ^8 v1 k6 i
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    , o- ~6 M  O( U0 ]0 u4 `
  11.         {# F  }7 X! j3 ^; p# N
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      t9 d; f9 @: l
  13.             return -1;0 ^# Q! n8 s/ x" D1 ~2 ?
  14.         }9 O7 ?, z2 l  x6 e
  15.     int on = 1;
    * {  Z: ], D8 n. e! \: ~3 X$ B
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)( s+ u* K2 [0 q
  17.     {
    8 w6 v9 p7 n7 R6 ~
  18.         printf("setsockopt error\n");. U  q9 a( H: u  O! K
  19.     }
    + D2 W8 P7 ~3 \& A
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);3 s0 F  P/ Y2 R3 q, e, F2 _3 ]
  21.     if(ret == -1)  A$ `& n7 l- m  D
  22.     {& A/ H5 e/ n+ j! n
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( F9 r5 u1 O9 Q8 E* h) P/ B
  24.             return -1;6 [2 C2 o% E+ G  ?! C' {& C; _
  25.     }
    * g. j  Q( F3 H. j! k  y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)+ }, d5 W0 M# [" Q/ O+ c, B% u
  27.     {
    9 L  v% g) R9 f5 B* R1 v0 g
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ! `6 l6 U) Q6 j. z; Q' h  z' t
  29.             return -1;& G/ D& P6 P8 e/ g0 ]+ R
  30.     }
    3 T8 v% q( w5 q
  31.     return 0;( K# U* d- q, H; p! x+ r0 j; |% V+ ]
  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);
    3 G3 d* E) [8 ^- E9 t: `
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ( o; V0 S, _' `9 ^7 s
  3. {
    0 Z& }! q; s/ X2 _. Y/ e
  4. 。。。
    * e/ Z5 p" p- ?7 V3 c
  5. while(1)$ _8 ~. f, u2 {# K. g1 Q3 M# l
  6. {
    6 Z" N9 |9 @) p% }; V% M
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    " J( F; a' g. l- w) c* W  A. q# ]
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    % ]) L+ r% X0 }
  9.     。。。
    5 G$ @- U- g1 a! f- N
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);- b$ J4 `3 M6 c* G5 M
  11. }
    ; e. H$ G7 u$ j1 b# p
  12. 。。。7 \( }* `  u3 h. b" R8 z5 c
  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);! K8 f5 t+ J; ]
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;) R& a& }9 G; f) _. H
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    : l$ }) O3 W9 {
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;9 h0 P+ U5 j* v
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    2 K; v! ]0 h9 T% g6 D/ j& r* _& W
  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;" B8 u- \( E8 h5 a8 o* `
  2. pthread_cond_t pct;1 O: p9 \) J+ f3 ^
  3. int main(int argc, char* argv[])/ D1 v: j! K5 Q1 T
  4. {
    ' Z; {2 \: k! w
  5. ...
    " i) J+ J2 |# s! |& H4 Z+ m
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);5 U; h% s; p& u# \4 v8 u
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    , b* D3 P) S; c5 E  J
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);" q; `4 g( r; [. F+ ~  Y& U
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    7 m' g" ?* m/ |- K$ H
  10. ...9 T$ C: m; |" p+ G, \
  11.     while(1)% ?/ j* H8 h! l+ `5 |6 T
  12.     {
    $ L9 v0 f1 G) I4 n5 C7 s6 |
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    7 M6 h7 |- G, N
  14. ...
    + f; n) u1 M  s7 H7 ]' Z) r
  15.     }2 J" L6 Y: x% f) E
  16. ...
    + W$ w# c/ Q- F/ k8 u
  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;">% Z$ `& s  ?2 ]% l! i( [( R
  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" \( y/ ~; s" f1 k; F4 @+ i( F
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \/ {) j( Z2 t2 L- U  G9 Z, @. y) F% h
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    / V6 r( a/ @( Y; }: a8 M5 C" _; B
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \# r" [# w: d. A' Y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    6 [2 A& f3 \; t1 T# D; ~
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    : G" x) k9 V  a. u4 L
  7.     printf("preparing header\n");
    ; }/ ?2 C. k( M5 y
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \, _( O4 E$ F  t* ^9 H7 T1 E) r; ^
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    * x( K, i4 f  c/ H' V3 b( h
  10.             STD_HEADER \
    : F. E/ D3 R! E, O4 a' }+ j
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    4 r( L" h$ T8 p( v
  12.             "\r\n" \
    & p2 x3 g3 ~( @* L9 C1 Z" R
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + H. y; ~& U$ _# K- P1 Q7 d
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    - P: L0 F* {# R" X, k
  15.     {
    , ]3 W, a$ F4 D% j! o# _
  16.         free(frame);
    1 Y, D8 F  E4 t9 l8 O
  17.         return;
    4 i* {  H' m3 P5 j
  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" \
    8 v: v7 s: d' w
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \2 L0 j& M: g2 \- F: Z) o+ s
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    : O8 C* i* `& o( {  K9 s+ {8 S' m' o
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    . r1 \  I' B) f, U
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ; S3 }6 E8 i" d( u4 f& p" Z9 V. G
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 z) Z0 _+ V. t8 Z" J
  7.             break;  k: V) U) ~+ J! a( g
  8.         printf("sending frame\n");
    # O5 d; w, u( ?) ^) t  E
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)+ b8 p' {1 N+ D& l' ?- {+ C1 {
  10.             break;$ ?% y& M/ b2 S8 X
  11.         printf("sending boundary\n");
    $ ?' d3 i1 [$ N# Y! ?% Q
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");! B% z% v& Y; f3 c, c# z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): C. h/ M0 d2 g$ _: _& r9 Q/ j" h8 k
  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。

! o4 r5 ]4 v9 Z3 W4 @$ T

3 b# v' _1 F9 U3 U
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
8 F, T3 ^, E( R+ W( p) G
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)' C' y6 P9 ]) W2 c& C. f7 W$ O1 g% ]
  2. {
    , C3 g' F3 y, b
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ( F. t" {! Y. K" g2 i
  4.     if(*socket_found == (~0))* M; Y9 \9 f. E2 S; |  ^$ s, b
  5.     {
    + h1 E1 s9 e: X! F
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");1 R$ f4 o! n- a0 ]% o! L
  7.         return -1;
    5 Z; g6 }/ d( x2 k. h
  8.     }
    + U6 u" F6 w6 n1 Y  G/ M% E' ^8 A
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
      h9 V; _! S. J, W8 q
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# e& O1 s$ v- G
  11.     addr->sin_port = htons(port);9 D) Q' O; `3 ~6 u+ `
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    3 h; j& q! }: s# B" ^# A: H3 c
  13.     return 0;$ I; O: O3 E6 W* Z0 L5 C
  14. }
复制代码
* I7 i  A3 u) N6 l, U" e0 b4 Y
0 X1 ^( y, x* c$ m) d0 u
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 a5 H4 l% z( h; r3 s( M$ L5 Z& c! V# e7 K4 n# j0 u5 O

5 m2 t4 \- l0 E5 ?& C' g& m
  1. while(fend > 0): X/ t3 B; f% Q" ]8 i% @
  2. {
    6 Y% n/ Y$ U6 B. A9 p; N
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));, m% x8 p$ _( a/ W9 }8 E; p
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);0 z8 B7 D# B9 E8 B. ]
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . k, T5 H! W* P5 f4 @
  6. {3 F- {. F: X- S) S1 S
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" c5 Z* L0 `3 t
  8. picture.fin = 0;
    * k0 U% k3 v* {& S
  9. }0 s9 g1 e, H! u0 L9 S
  10. else
    " E" ^9 _2 W, X3 K0 P5 g5 m' N
  11. {! g' }: J# C5 v; Z& w3 U- R
  12. picture.length = fend;8 z: j" P9 ?. w6 C8 G
  13. picture.fin = 1;
    $ D6 Y1 G0 h6 ^
  14. }
    3 P2 ^6 D( M( L
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);7 O# A' B( o# E$ R
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * s: g+ a( t0 ^& N9 H+ P1 @5 s: ~
  17. if(sendbytes == -1)
      U* l% R! C+ `
  18. {$ |* n/ f$ ~6 C2 d
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! A& t- R* c0 h( s
  20. return -1;* c! m4 z  {$ @1 e# \# T
  21. }
      g8 O5 e7 g$ T3 P& F& @: P! j( r* Q  i
  22. else
    ' Y7 O7 Y% F4 m$ B5 n0 ^9 A5 U) w
  23. {
    : @) i+ W4 o* o' X
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    $ l$ x( P' Q; g7 N8 ~7 M
  25. }3 f' U  i: ^& r! `' E  i
  26. }
复制代码
' u. r( ?, |5 G# s, G' ^

" c* y$ n1 L) c9 ]5 G


/ m  M- `$ U7 |( b, ^0 R. N2 x+ V7 P0 ^) H
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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