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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
8 w( z; n( I5 D; J- Z9 d
$ z8 W) E7 S6 z2 k; Z  n; L

/ a; r6 S& X7 p  Y5 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.html9 M2 u+ M6 Q3 r# H
2 _  d! p1 t8 o8 J

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。

+ t: Q1 i' u# l; C; u! O5 v

5 Q6 k9 |( ]6 V3 S; x" K

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。


    + m% @! K& {1 O

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。


  T6 g8 \% ?9 D: i一、HTTP网页服务器# }# W1 H8 H  K0 @. X3 a1 z& d

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)
    $ D/ g7 k7 E3 ~" E' v* S
  2. {2 D; p, U% ~3 {. |0 p3 H
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    . f$ d# Z7 a- f
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);% v# }8 C$ K/ h
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    " z: N$ r0 z' o9 q
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;6 I, x4 G; @* ~6 a7 X
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / Q' R# P1 P+ x9 Q+ ?. Q
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);: i- @4 j% Y5 n& j% a
  9.     int ret;  y& Y& ?/ @. c! x6 R. l( r
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)" a3 }, F- j2 {) j" M
  11.         {1 x" H  J: |- x$ y: a  V4 j2 i( j3 c
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    6 i3 D/ Y& G1 {. V( P
  13.             return -1;, Q6 W) |7 R8 e' `# t3 U
  14.         }
    9 I. D6 t& u1 P0 S! ]! p9 G. m
  15.     int on = 1;
    - N& p8 X, G' M
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    # z2 s" N) N. m  j
  17.     {
    0 E5 g5 {9 d3 `6 x4 x* Q! {
  18.         printf("setsockopt error\n");/ ]+ Z+ d4 H# w0 e  k
  19.     }
    , F1 d0 F& }* W- X" `7 |% N: K) B6 c
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    . P: u# r4 s8 Q0 J0 I  ]: x* l/ X
  21.     if(ret == -1)
    + k9 s$ W! o4 a$ b
  22.     {3 \9 a6 D( g: j/ d: F/ G% u
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    1 b+ Q! M# l* x! K
  24.             return -1;% ^8 A7 L- [2 }8 m: k
  25.     }
    6 w" p, D3 c, F3 |" T/ m9 ^# i3 y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . T. @2 B& y& p* G$ Z) j* G
  27.     {4 a8 I8 H! X; A! G9 E/ O" J  ]
  28.             printf("Listen failed!\n");
    # p5 h$ w3 ^$ b0 Q
  29.             return -1;
    ' w4 M  P* Z4 X. P5 j. V
  30.     }
    6 |! `5 L8 }2 q4 d
  31.     return 0;" w% I4 J5 D6 w3 V' K4 `3 T
  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);
    4 t: o- N8 t: G
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
      {* w. j5 H; k+ J5 p
  3. {6 a. I- F0 s; R$ Q" @8 T
  4. 。。。
    9 E% B1 g2 x1 N1 v4 K, m
  5. while(1)
    0 h- _9 [2 i* O
  6. {
      Q- H4 r8 b$ h/ ~( @
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);2 ]/ l$ A0 w- X4 m- Q  I7 a
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");. R; z4 y& Q# ]
  9.     。。。
    ' w8 _, y# `- \3 |! i0 k
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 b6 f; }" y- q$ g6 a/ [. m
  11. }
    : X4 k7 K1 E; D
  12. 。。。7 t& L* L) ~, C4 H3 ]5 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);
    - ^( U6 O( j$ }5 A. k, S- ~
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;; T" g/ t3 }! c+ O! H8 `
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    0 i$ S5 e, v2 k: O/ a; k7 Z; Q
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;& ]$ z' t5 i, k, C. V( C
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    7 D" V% {! W7 c" e& p9 m$ k
  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;3 J$ }: O9 w/ r
  2. pthread_cond_t pct;+ n& Q4 }2 ?+ d' N5 {
  3. int main(int argc, char* argv[])3 e7 l1 \3 Z. g4 i( x- p3 e$ i
  4. {/ @6 p9 J0 Q' |- d5 {& p+ g) k
  5. ...
    0 r$ o! J/ b1 m
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);1 }6 A/ f) K* c# @: r' Q
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    8 \% d7 H2 O. Q" h
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);: k% R  N; B1 o9 [' q
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    : k1 S7 p2 |1 }: h1 A% B- n
  10. ...  ^6 M& [2 W8 f( d2 y
  11.     while(1)
    ! G8 G2 Q6 n8 q. K. }3 }* a" h
  12.     {, c" F- `. w5 `$ P+ a7 }' }# M* X5 S
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' w  h' s$ Y; d% r4 s9 U' L
  14. ...
    ( c: D2 Y, v" q+ |6 t
  15.     }
    # a" g* Q1 r# @$ c- m9 d
  16. ...* W6 S# a- H$ o5 f" Z, I
  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;">
    2 q2 o* O/ U: g. X. S% 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" \: y) N8 e) _5 }0 v$ c; j6 o1 ^
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \, ~" d0 J' v, ]3 I! J4 d2 \
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \* a2 q; z5 d0 ]( ~
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    - T' G. I7 N" O; d/ Z
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    . G- A7 t3 [1 `, }; \
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    3 [  }6 `% C0 G' @4 ?2 B/ P
  7.     printf("preparing header\n");' X% d7 H8 z7 O, `" C& F- {& N
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \2 ^& t: d3 v0 d% H! N
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \/ u0 P4 J  E& w% n5 K
  10.             STD_HEADER \
    ; A3 J0 k5 x9 R
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \0 K% ^5 O+ A: f/ c3 ?+ s& ~, u( \# D
  12.             "\r\n" \* j+ X; O- ~3 i7 y+ t1 \0 O
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");7 m0 o2 r5 J/ R- ~
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + L/ L# h" `) [
  15.     {7 H) I4 @6 S9 i8 S9 a2 p' A( {
  16.         free(frame);
    / l' \: \: r; z
  17.         return;  j6 g4 x  X# t$ B: C
  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 g" @, T6 T. Z: E- Y" }! _
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \! L9 O& |( u7 `9 I- h+ u7 _
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \5 N& a1 H5 J* t# o+ W" o
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);+ W0 b) \5 Z9 @) J' K( c
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    # Y$ A+ A1 v; y* E6 L7 i
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  j9 D+ J; X  E3 O1 h% x2 u
  7.             break;
    . m! k" F/ j, A. l
  8.         printf("sending frame\n");
    - S3 z! l8 B) j7 {) F" ]
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)# _  O' c1 F" d
  10.             break;
    ! d3 U* R% k' X) I  m# ]
  11.         printf("sending boundary\n");
    7 ]. W" A# V  ~& O9 Q2 s$ e, W
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    5 k9 G) `3 x( a* d! ?- T. o& Q! t
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). C6 i) j6 F2 u- T, T
  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。


8 j) J5 [$ Q: g# |* H; Q


' {5 ^3 _& o! O& g二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
  P+ x2 W. N2 a8 R
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)& q) B. Q$ `8 Y+ G. c% y( o) _
  2. {
    ! ]8 w: D; z3 H7 b1 T
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    # c/ N$ V1 A  M! @$ N5 S
  4.     if(*socket_found == (~0))
    7 m- G) w4 g; N, `! X
  5.     {+ D' M. v+ ]& Q% f, H# B0 u
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");# F% l! t8 D( F9 ?
  7.         return -1;3 S0 o( q, R- {3 M
  8.     }1 Z) |7 I9 j9 O  _: I
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    2 F; }! k& j- J; {7 r
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    # e: E9 e6 `6 \/ n, M
  11.     addr->sin_port = htons(port);+ O0 v- M8 K7 M3 T: k  w* r
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);1 g7 E% |- n! R
  13.     return 0;
    ; f( g0 t  ^5 P* u2 P9 d) e
  14. }
复制代码

! y6 S. a. N1 S4 R" ?7 X  Z. i7 A3 p
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:+ U% C5 B9 R( k6 d7 B! S
6 ]' P' n6 H5 L, b/ A+ |

# P6 d+ {3 z* O( [
  1. while(fend > 0)
    ! n3 F- Y* _3 Y( S+ m+ z0 |' T0 w8 |
  2. {  Y5 b1 v% T* v- s5 L  P% {
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    1 e( Q# n- v/ K, E. O4 V  i
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);0 |: e% V# p: R2 ?
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)5 [9 c" i3 m, t$ X; \3 ]& C7 S
  6. {
    $ i  d2 H$ A2 n  M; R; r: J7 n
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;+ d0 @  j. M8 _
  8. picture.fin = 0;
    / L1 `* x- e& N5 X
  9. }
    ( T5 G$ z0 f5 p6 Q
  10. else
    4 b2 g" r% ~1 ?" x6 n
  11. {' t) w4 s0 n+ q' P9 V; N0 k% D
  12. picture.length = fend;
    ( \# U+ W  K8 T# K4 B
  13. picture.fin = 1;7 }& _3 \6 t( N7 A2 ?
  14. }
    ( I% a5 C( p, E! Y# V
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);- D, b0 T+ Z. n- ?, r9 ^
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);; r* p* S- a( \9 X. `/ C5 x! `
  17. if(sendbytes == -1)
      y# r3 K9 }/ x+ H0 X9 p- r
  18. {
    ) y5 L, [4 U' G) `/ m: z' q
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");4 m4 s- ~+ S1 H: e; T! H
  20. return -1;
    5 G% ?. u: }6 X8 T7 H1 a8 ?
  21. }
    6 ]* b& m5 F" _' ]2 l. Q
  22. else
    % ~  E9 p2 K7 Y4 F6 W6 n
  23. {' e0 d; H4 H# Q7 D/ ?% S5 w$ X
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 \3 e1 d7 Y. ~6 h& z/ ~# Y
  25. }
    $ c$ s3 K( J5 ]; K) p5 G# E; F8 Z
  26. }
复制代码
, V' u9 z% l; ?! v- r: Y! I

" A! W  v/ c2 Q( p. {


% @' v3 l& I3 U& P: Y, `# x3 C1 m; U- y
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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