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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 O$ `' U, G, ?9 t0 e" L& `- K4 J

5 N4 G, C" ^- ~' p2 }( ^8 a

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
$ l5 }1 ?: ]6 x; x. i. \: B& F  y% Q# o

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。

# x* g# a5 Q5 ?& N0 T

" p& x1 j' w! a5 U3 r1 p6 ^

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。


    % w6 G4 h; W( {& y* v5 Y6 N/ |7 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。


# L5 L) m/ U# Q, B$ z5 x% k4 f一、HTTP网页服务器
8 @$ o0 M/ b/ e/ s

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)
    1 ]* \( Z$ j; a2 q( j/ q
  2. {" P3 s5 }% e) [- J1 Y* g" E9 h8 F
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    # v- X0 T' N% X' I/ L1 Z+ D2 a
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);( j  {; E: K. e* Q; H; |7 b* e
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));9 v' ]# M/ z' `$ D8 @
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    7 \5 [. }, V2 b. ~. ^
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / z7 [5 ^8 p5 t* J6 ^8 {) p
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);7 K% J1 K0 ?: B" o' r4 V
  9.     int ret;
    $ @( D* d) c5 `
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    + z  W3 Q" Z7 l: z9 A9 z" l& |: u
  11.         {
    ! @5 G( p, }' A& [  [1 d
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);5 l- ^: S% V/ h& j* t, i* |
  13.             return -1;: Y/ Q& p( z: @1 K& L* A+ Z/ N
  14.         }  |$ p0 j  F  w9 {# ^  n  B
  15.     int on = 1;
    5 N# {, j' `3 d8 x4 r7 y6 \
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)5 ^( _5 p) c" {
  17.     {3 C) Y8 v! b, R! S
  18.         printf("setsockopt error\n");: i+ I! E9 s" t, x
  19.     }
    ' K, w; @: ]% _4 x$ y7 h. c
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);" n0 X1 T( c3 Q2 v: p0 Y- @
  21.     if(ret == -1)
    9 e& m/ C% m  _
  22.     {; X* m& O) h: v! B/ S. B
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");  P/ O' J  K* {
  24.             return -1;
    0 s& x$ q) S6 `0 {* ?- X# c
  25.     }) d: `6 t5 s; y3 P! D8 e
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)3 _, w$ D0 K6 y
  27.     {, f% h% ]$ k2 i9 I  B' Q
  28.             printf("Listen failed!\n");$ l; `5 x7 q# [, ]8 y
  29.             return -1;
    ! R; w% B" o) Q" S" V/ q: L
  30.     }
    " O, h- g) H5 P! q2 h3 P4 u) |
  31.     return 0;
      q6 Z0 ?1 c+ 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);
    " Q4 \8 u  z* T
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ! d7 d+ R- ]6 }% N3 U" |7 j
  3. {
    7 [  }! ]" u. W9 ^
  4. 。。。
    ) `& U! E* L9 B: U+ H2 |; ]3 ^' n
  5. while(1)
    ( ^& d4 k& m8 _& E* Y
  6. {. i( g: }2 j: s0 N4 u/ ^0 m
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    # s0 p  Y8 |' U9 t0 O* S5 z
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");2 }1 ]! i" r; K+ m4 f
  9.     。。。
    8 c* q# H' Z4 E: Z. ]
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);& W$ I( n' F: F% l/ t/ j- F: j
  11. }
    0 _1 [% y% c! @
  12. 。。。
    5 U* f& ~0 N8 O& ?" p# e0 b
  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);
    6 z" W$ g: w) I1 Y
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;" `% ^, W- V0 _: y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    " s4 y5 C5 q. s& B
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;. ~9 q4 h& p; R7 X% Z& V* ?; H
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);0 M4 H! B6 v) G6 |9 L) ~6 E0 V
  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;
    ( K/ w! F) G! E
  2. pthread_cond_t pct;, F% v/ `( u# S& x, s# d
  3. int main(int argc, char* argv[])* W* c7 b' Q9 z) q( E
  4. {
    1 J# Y+ I+ n  H6 v' a- G- M8 X. j
  5. ...
    & V7 k- k9 f! s1 r' ]" e0 ?5 f! F
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);* D/ s' E( C* c8 j8 b3 {3 @$ D
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    + t) h% O0 T* a) H4 ?- ^
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);/ A& F/ x9 W/ [
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);3 q9 N2 c$ s: p0 i
  10. ...& t1 a; J# g$ a# N7 K, ^( l
  11.     while(1)5 q+ I$ m9 e4 g7 V
  12.     {
    9 [& Z7 v* u) U
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 S. S( J; ]# c2 d7 u% t" s
  14. ...; d+ U  L+ L  o' ]
  15.     }- B! v4 B! |. t# [4 U1 r, q0 \2 H
  16. ...
    ) D* K, f/ \( ?7 b5 t+ J8 j
  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;">
    % M; @- _! J7 @. n" ~+ |3 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" \: A" J. i. O( e
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    3 l. E/ E7 z9 X" W
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \0 a+ O8 {4 b, d+ l7 {, S
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    9 J4 i4 J$ t& i
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"; z% `( t4 j/ B/ X
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    $ p" a' g# h9 e0 R- ]3 V
  7.     printf("preparing header\n");0 H; h/ T- \2 z: ?6 {  G! B
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    3 f2 |$ _- {7 q  [1 T- ]
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \: y9 D2 ?( }* K7 r, F
  10.             STD_HEADER \
    + f# m4 E: F& M) _
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 O# ~' E- k8 p  U
  12.             "\r\n" \4 O$ L) ?( L5 P9 D5 b% y
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    3 T' X4 _5 D8 y- v6 X& N
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 T, E- h: ?0 l4 s; e8 u3 ?
  15.     {
    ( n" w& g' r2 u6 N) b
  16.         free(frame);" Z+ H, _" E, L6 w  ^- `
  17.         return;
    ' L8 A' {) R8 f8 e) _9 w: 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" \
    ; J# K. V/ V2 Y6 t3 s- F4 Y& K
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    4 l' b' g) `( t+ z# ^$ s; V/ z
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \  n6 G; j- T8 a  S
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    $ y5 ^. R2 h. C7 e
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    " F0 f0 n4 B7 K# v% E9 Y6 P
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # z9 g% J  Z5 j( i
  7.             break;2 @/ q, ]) V6 w7 g7 u
  8.         printf("sending frame\n");
    3 ~9 y$ @0 Z; R: k) P
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    - B9 {! h8 ^, }) V- ?1 m- P. S
  10.             break;2 r" {2 T% T/ g
  11.         printf("sending boundary\n");
    1 N7 f1 {% d5 R  s
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");( U6 a' k2 a" Z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . d; X- ^; r( n* V  B3 x
  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 h! F+ h+ ^* J5 c1 d

7 {8 W! Z$ g) p5 n; P# {9 |# @
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
7 X$ \$ Q* p; _5 C3 I
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    5 _; @* y: G7 o9 A" L: R
  2. {; u& T. [" l. F/ g, M7 U- R! E! {
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);* @$ a3 F1 I5 [) c) _8 r
  4.     if(*socket_found == (~0))( m; u$ _: G1 x
  5.     {
    . y* d- @) y3 b5 B- M2 x. U
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    3 `& \& Q6 \# {
  7.         return -1;- ]' x) N, f* l( T# Z
  8.     }
      l. o" G/ ?0 B. W5 ~' K
  9.     addr->sin_family = AF_INET;' f% j  f; L+ j$ W# H  k3 _2 M4 ~
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 {& G+ ^  d7 a, E; C+ D$ }( d8 t  c
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 T( N2 ]9 ?  _4 ^( U0 ]) @8 t+ [3 M
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);. v% E0 P* z( e" _+ H4 H3 L2 Y9 z$ X
  13.     return 0;7 q1 T% x' [0 L. h- C5 B! h8 K
  14. }
复制代码
) l4 T5 `! D4 f) {0 C& t# \
7 f! W, u' r( N+ ~8 H* w
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:% D$ X5 Y+ C+ g# l0 d1 X1 Y% R+ V

: N6 E' n* v5 X, @0 l; b8 T; I' u* N8 @4 _# d) l3 g  p
  1. while(fend > 0)2 z' i* V7 G5 r* ]) k' Z. ?( g; @
  2. {4 n  e: z: d2 a1 ^
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    6 J- H1 N* ]) X8 ?" b+ m" q# G6 |$ m
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);8 H& o1 K# ~/ [& P+ }- C9 E5 V; ]
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    " v+ [6 O0 r4 s( r4 d  z# W
  6. {
    4 b  _3 @% Z) F' H5 q3 t0 m5 O5 |! b
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    5 N4 X& j/ E$ f% \2 C+ K) M
  8. picture.fin = 0;
    % b5 C. e' v6 s* D" V$ T
  9. }0 @0 ^1 A! {9 d
  10. else  ^0 v0 d6 K8 G0 `6 ]
  11. {
    0 u1 _3 c& T( R3 Q  |: @/ Q  t' q0 Y
  12. picture.length = fend;
    " U2 S, ^2 S+ z& c! f$ S' G
  13. picture.fin = 1;/ [" s( C5 F: J2 m0 O. [
  14. }# ~% y' C3 d. A7 A1 K) s, l
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 n' I8 e! j# u3 D: r) R
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);  s+ a! F- D7 T% U, Z1 g9 P+ M9 _% s- `
  17. if(sendbytes == -1)
    3 ]% a% t  L- X9 U% g1 b! n" U
  18. {9 [( h5 U. \; B: U! h6 Y
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    2 h# \# _; n6 K5 s
  20. return -1;
      [/ w+ b9 i/ I+ F# p
  21. }
      J% _' o) U2 Z" E* X9 K
  22. else
    0 J. S- g/ }4 @0 O% \
  23. {
    ) u2 |6 I7 J7 a) K3 V
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;1 K+ f( M) {8 H5 b. u
  25. }
    $ j' u' t3 X% k5 ?$ G. Z# P
  26. }
复制代码
) S+ |2 t; V2 P) K* v
) F1 W' r2 j$ a* E) S/ \


1 N" \- |# O' ?
$ v" ]2 \) |, A' riMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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