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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 / h3 B3 ^: A' }# k; Y
7 l3 y' \9 L6 J# s1 g! b

( O+ U6 v, {+ _: g5 C

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! A3 ~1 k! p7 T% m" C
6 k8 _0 v0 b4 e  H5 Q

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。

$ w1 E# `8 X/ K8 t$ Q7 R" I* q! e1 o

" L- D* V4 F! p1 `

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。

    : }6 O. o( r2 \# a

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。


. r) u: _" ?- n! [3 s! K一、HTTP网页服务器
/ P5 _% S# n) [$ @- 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)4 a2 {4 m# Q% C* S' a) ?
  2. {
    ' O2 b6 v; Y8 ]0 X2 K
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    2 v4 b' u- d& G) z6 ?, D5 ~
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    " }3 L3 I1 P" O0 \) y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ) ?; J7 l9 V! U  e# M% \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    3 c5 ]8 A, r& d9 a
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. T9 t2 C' S5 H+ A% H# R, s
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);# u% m; x! ^, P# I; C/ Q
  9.     int ret;
    ( f( _- |' O0 ~7 B* Q) T- g
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)0 {" S9 q; W% z, v' X+ [/ h9 s
  11.         {
    $ K3 ]+ \. Q0 `+ B1 j2 P5 t# ~
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! t" c3 l( ~9 x& i
  13.             return -1;
    $ u' y. D7 @! p& H  s4 N
  14.         }  ?9 x1 T6 D4 i# p9 _* T
  15.     int on = 1;
    & p, {) H0 [4 f
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    * o' |- v& V, R/ _! G
  17.     {
    ( n, ^/ j% N* L' Y4 U: V# ]
  18.         printf("setsockopt error\n");
    % U# {, w( L) Y5 {* |  W  W
  19.     }7 U3 C# \% k4 u6 r6 U0 Q
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    5 L; |7 r5 J" G- h  w7 Z
  21.     if(ret == -1)9 y; k! @* }/ c9 G8 G% E  A) M
  22.     {9 X) C- ]+ G9 Q. E: o  \( L' ~( q
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    % l: n4 P2 v- C3 Z/ |7 h
  24.             return -1;
    1 @' V- i' w5 s2 t$ }
  25.     }
    7 M& l; }$ A: ^, s0 _+ L# o
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)8 W) U8 u& s* [+ q' G- |! E
  27.     {& `, R3 {4 f) ~+ x
  28.             printf("Listen failed!\n");/ x7 ~1 W4 c' z8 f( f
  29.             return -1;  w" [; w0 e) G) f% Q! U+ A
  30.     }
    3 s2 p4 P4 ^* ]2 |; f: t( Y* ^; l
  31.     return 0;
    9 b, M+ U/ S* a! \' J
  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);! Z4 K+ x# g  A
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)1 `7 P5 V% Q5 q
  3. {4 V9 X1 m6 `1 N) C
  4. 。。。: f, G& `* `/ z4 _8 j$ S* ?4 A0 B
  5. while(1)
    ) \- F3 e% Y" H2 ]& n  a, [
  6. {- X5 S. B+ k/ h6 M9 f
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    2 l* j  `: I7 u8 K8 b7 K3 z% _
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ; }6 O  c2 c  N0 {+ |0 _* v' J: o: \
  9.     。。。: e! g7 `+ O9 @% Z
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);$ g+ w0 H. T- G
  11. }
    ; N4 x# h% z( g0 N7 `  K1 S" {0 B
  12. 。。。
    + b5 a3 P% @8 J; Z. x2 [) L
  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);2 N% X) S9 E) p/ c
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;* b: b9 y$ Z$ U
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ( Z( l  B( V) l( N+ N+ n
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    0 y! }' i+ n$ P+ Y
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    7 k' I( T" k: C% [  P) A! ?
  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;# m8 E: q3 l7 {7 u' v5 a4 O/ ^
  2. pthread_cond_t pct;; [" b- ^' j% Y2 r9 p/ ]$ m
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ' k3 U3 i% ^9 J5 {( N( B, d$ ~( M+ h8 Z
  4. {
    - n, P+ i& u) R6 ]# K
  5. ...) J; E7 F# S7 z4 p, i% l5 I
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    . E' d5 I6 ~- P, n6 o0 p
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);+ ~! C1 F- V% r- p" `& o
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    7 U% k- w) a! n
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);: g+ j; R+ d. z, c; p1 F4 L
  10. ...
    3 L  b9 x) J; T
  11.     while(1)! j( ?1 _+ Y4 Q" |7 n5 _1 P
  12.     {
    3 n4 Z' e6 J1 F2 c* o' \
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    2 v' \7 a  f) C
  14. ...
    4 K% F: c& G! Z' P, A3 D) u4 N
  15.     }
    / J* t& Z- X: o+ C( q
  16. ...
    * R. |* v* ]3 f8 w
  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;">
    6 ~: {' [/ i8 C* j! [1 F8 Q+ s
  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" \
    5 Z+ S/ z, g7 R' E/ r, t
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \& W7 h" J- D3 i8 K8 U" u- w% o
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    3 ?4 o( \) G2 }/ p/ @
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \9 S4 H' E' }! G" b
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"* q2 l) p) l$ Y+ [/ I
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    & Y+ C7 f. p. Y: o" j
  7.     printf("preparing header\n");" u6 Y% j7 Z  Y" x; N
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \, M  |8 ~% K( {  ^
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    5 I  P( U7 B9 `4 L+ ~
  10.             STD_HEADER \
    9 B% ]$ r: d+ H% N
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 D7 `. X! _% |6 _9 ^
  12.             "\r\n" \
    0 u% L+ U" T3 W6 \; u
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");% a. Y: X6 W3 y0 h% z
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). h8 h6 a9 n5 e8 l; u! W& M/ o
  15.     {
    * S2 ?8 P4 @9 U
  16.         free(frame);
    5 x( T& ^1 r- J0 Y) s3 w1 R# e* o
  17.         return;
    7 U- N- [& B2 O: A0 @* x
  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" \; }+ k2 f1 i9 t, C' P( L' g
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    " `! O5 n/ X$ I+ e8 b) T# N. y) [
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \! [! g" _& O. @( `0 a8 R: i: u
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);8 ]1 {( Q! U; Y  C2 c/ Y
  5.         printf("sending intemdiate header\n");: ~8 L& F9 a! ?- G. m
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # R8 ~( N" I! `9 H9 V) z! n
  7.             break;
    & M5 y- Q' |9 t3 L7 G
  8.         printf("sending frame\n");
    0 f! r/ }6 w! p! V
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ( F6 l) \  ?+ f3 ?5 P6 a
  10.             break;
    / n  a/ q) Z7 P- G* B, L3 w* ?& |
  11.         printf("sending boundary\n");
    % ]4 m. i7 M4 _6 l& r' R
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");6 T( i) P5 J( R2 G4 k
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ' d* E3 P6 k; O- Z5 S
  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。

% [+ U5 g" {6 v


/ {. o3 P- E0 S0 m  o: l* w: P% a二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
7 t, C9 @0 T6 m) y" b
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    % ~6 X; H5 J+ o
  2. {6 B/ R6 a+ t, t. [( _
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);3 k* R3 e2 b: r7 o/ V
  4.     if(*socket_found == (~0))3 R9 Z8 |, ?; b, r% K8 }
  5.     {
      V6 f3 R; U% i! V9 {3 P) s3 p# Q2 ?+ u
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");1 j# d" T& @8 Q8 [! T- a) E
  7.         return -1;( p, p# C  J0 _
  8.     }/ E- X% y) p$ m  U/ C
  9.     addr->sin_family = AF_INET;1 d& m  I' a/ R$ H3 _7 }
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
      t; K. h0 p/ [* }6 n5 o6 G
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    7 A; ?, N. F! U1 d  ~
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);6 M& u" h  }; H1 o
  13.     return 0;  M; N7 A/ ^& L. y3 B
  14. }
复制代码

4 M) G+ C) ?& z9 J, N! M9 B  u
5 [$ r% r7 c8 U: N! G1 f" g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:
, T9 [8 t1 X. p7 e0 a+ o
" V0 Y4 J, s: n6 W% {) z2 i# R
/ q" W) B7 r. Z3 R
  1. while(fend > 0)5 y( ~5 _8 I5 j9 ^6 z4 a3 Q9 q4 s
  2. {
    3 H- T* m8 O' u2 I& Y/ N
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));8 B& C( x$ ^! H
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);; `! A9 [4 B3 \3 u. Q* s
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ; Z' H" T4 c% G# A5 T0 O
  6. {
    ' \8 h% I. U$ f9 K
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    + v8 F& R' h1 S1 s/ O
  8. picture.fin = 0;& A& q; ?% r7 z+ Y; y* Y% S, F7 G
  9. }8 d' V2 v) y5 c9 f2 t
  10. else3 A& ~7 O6 i( E- B* H; q& J
  11. {7 o9 o6 t& _1 p4 F8 b7 l8 t
  12. picture.length = fend;
    & H, A0 [4 P9 a$ Y7 q1 j
  13. picture.fin = 1;
    " i3 T. J6 W! G& s/ q, g
  14. }
    ( b9 |  a, Z, O/ }! T4 k) w' f* j
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    " i% u& \" t2 i, d3 d, u& F
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) @; n: x$ J5 A' C
  17. if(sendbytes == -1)) q  L1 j! v& m( B. L: ^* |
  18. {
    ! p0 X4 s6 V5 u2 {
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : a3 Y+ y! V; C* u% [1 W9 U+ }+ L
  20. return -1;
    $ E2 `# T- ^, S0 x3 M! H
  21. }/ l2 w3 O. W: Y# x+ Q4 v9 L0 B' M( C+ ~
  22. else
    6 ?, ^  j# V) H
  23. {
    7 y- W' `7 `0 P! R) r6 \9 f3 I
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * H% R+ w4 i6 c+ z  B
  25. }
      g7 w, i- N7 U1 B
  26. }
复制代码
& R! g' u3 c' n8 [/ v, R
; ~1 l2 `& x7 t

  l- j. B- O9 e' G% ]( U+ _

1 `6 E- R. _: H0 E8 z& tiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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