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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 # I6 g& t& A* H9 R

" y+ G+ O8 U6 W7 I$ O* C/ T9 k

- y* m7 J8 u9 w7 N  C' M

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
0 S( k) ?: \0 c3 h! M. h, J7 k/ K3 Q- Y

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。


% _; C1 J0 g- ~& r

. A2 ?: o" Y0 g

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。

    . U! `4 S4 n! P$ N6 u, s

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。

) z+ T) a0 E# F0 X; g
一、HTTP网页服务器
- G* C1 g/ o  [( Y4 O4 ]

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)' L" {0 Y+ G$ G, p7 ?4 h
  2. {
    9 W5 r7 ]' C1 v7 O7 ?8 g
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 n3 ~2 N9 [; U" W
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);; L! ?5 A9 U, ]6 b3 W# \- h* D
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));8 c& p) b9 P3 Z1 v# ^8 C' O
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    / g$ ]/ H: |8 L" o3 F' e/ O
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' v5 S( |. f$ ?: u% X% R
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    . E; x7 q/ e4 ~1 Q4 i- ^" i% X" Q
  9.     int ret;' Z1 H. T  v' E9 x& Q+ S
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 [# Y0 h$ y8 s, |8 W+ K) b7 H3 F- B
  11.         {
    ; ~) ]% O0 D5 ]# j) e$ \. Y9 ^& [
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    : C6 y5 \/ S7 A0 I% _4 Y
  13.             return -1;4 [/ @5 k) @6 ^% k. G. v# K/ ^" |
  14.         }3 u. t% ~2 d( t1 J6 ^! q* y/ |
  15.     int on = 1;. n2 A6 t! B! `) ^! T/ B
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)8 |5 G% E8 \8 o& Y& ~- [
  17.     {
    7 k* o. B& d& b4 p6 c6 l% H
  18.         printf("setsockopt error\n");
    , q6 E  ^0 v2 Q+ C: ^
  19.     }
    # v: U, m5 ]9 I& B6 P  M
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);$ V& ~- j! A! @* A/ t# Z# X
  21.     if(ret == -1)6 `  e* |2 e& k7 n
  22.     {, T! R& S) y/ o; [( q! i
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");+ K, |7 s- w3 l. j" U
  24.             return -1;
    9 k2 U' X" T1 z5 c3 |! _( _. Q
  25.     }
    % s2 I; k& R1 a6 V/ u; [
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)$ k" Q9 A' o( T; f
  27.     {
    ) G9 Y( D/ a1 C: n' r- L
  28.             printf("Listen failed!\n");( O% i. v0 Y6 d1 I* u
  29.             return -1;
    4 d' U: H: l  j" R6 L3 `7 q- N1 k
  30.     }
    6 l0 Z$ M" @) y" |  C: g  Y' e
  31.     return 0;+ o! [8 u0 r  _. @/ i
  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);6 a: o* P* K( T1 f! W) o
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    4 o0 e$ j1 c( |' S! x
  3. {
    ! z- n9 F4 s; o# I. h: w& M  Y- e6 H
  4. 。。。
    , E6 Y8 `" q. e- [
  5. while(1)
    7 H* ~$ n7 x) _  F
  6. {
    ) a- r- f% _1 E+ B+ T: T1 E
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);" f! Y# \* T+ H" I/ B4 C! I. a4 O
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");/ |5 J9 x+ ~  F7 t- W
  9.     。。。
    5 r1 q( t4 g9 u" ~8 G" K. N: t
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);' y: Q' s! z7 R* D+ t# ?: v2 k. V$ m
  11. }
    6 Y+ T/ U5 N: r+ k$ w- x( C  X
  12. 。。。
    3 [4 \5 [* _. }" b8 |  u
  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);
    , w% B6 j+ h; o. D  {
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;! c* B6 b0 l$ Q  K
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;  O3 Z# ]7 Q5 R0 n+ I
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    % U3 Z/ U& P' ^+ |! w, \6 j
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    & g6 e- i* W' |9 l
  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;
    ( ?) [' H) j% K& ~7 _3 h, R! _6 B# v
  2. pthread_cond_t pct;% b- V: }) P) k3 I6 j% b  f# H+ ]! v
  3. int main(int argc, char* argv[])* @( Y8 S5 _4 A: i, ?
  4. {4 F1 j4 u- y% e+ ^
  5. ...2 A7 W* t$ Z+ u, `
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);6 }( Z; s; C7 g- y% R
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    * A/ c8 H* @: S5 X; Q' C
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);7 [3 T& D1 f! Z
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    8 c# e1 a) H2 O4 v% l  R
  10. ...$ ?' P% Q1 Q. }, F
  11.     while(1)
    : G/ c6 x6 @! K$ p5 t* z3 p! l
  12.     {
    2 b5 [' n5 v7 s3 n
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);& u  G7 ~( G+ X( I7 A. P$ ^1 L5 \
  14. ...
    ! r: I5 Y& W: e# D5 g+ G: j
  15.     }1 z) U8 Y. ~  K$ V( a' y& \
  16. ...
    2 W% F- A  }, N8 h( c: O* P2 B
  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;">; i! W. |2 o$ M, ^6 G
  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" \
    1 ^/ O% R5 V8 ~5 _) G( v* l5 m
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 w( l' g) c" E9 h& ?
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \2 W: Q2 H: l) j7 |& n& T. j( I9 \
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \8 o/ t' F& d7 I# ?! o
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    - b) x/ A- L- J& [+ b) U- N8 g
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"- J+ ~3 o# T* z3 X) J: K# L
  7.     printf("preparing header\n");9 M' H: B: o7 o5 }4 ~8 v
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    , Y7 E7 `+ `: r: @, e- X
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \/ M1 c* s: S% o* ]9 r' s
  10.             STD_HEADER \
    3 f) T& L2 q  U4 x6 }
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 A# h8 W0 q0 ]4 ]' C; \5 t  b6 K
  12.             "\r\n" \) x- h( y! q$ Y" \, S
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    1 n; @% I3 {- ?. x7 f: }
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 f. j$ h; J) j: _
  15.     {; N! S7 [9 ]  p( z
  16.         free(frame);
    . Y  G& l% k/ ~3 T' ]3 b+ w% ^- X
  17.         return;
    + I, N- {( f! R. q( {4 F% l
  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" \
    % @9 P7 ]/ S" e2 d/ I7 |0 \3 A
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \4 R& Z/ K3 K* f6 _1 q. a
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \. p' G9 J5 W: e& Q+ E
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);8 _! N: O) M7 `0 C0 j
  5.         printf("sending intemdiate header\n");2 T& M  _3 e6 {5 |" j( a% d
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + Q) R# j; c6 n; ^& b
  7.             break;
      X1 h* f! P4 F! v
  8.         printf("sending frame\n");
    7 n) ^% X6 B' l& Y- G" @* V. @
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)+ T' K% A) e* k; l" ]8 ]7 u
  10.             break;
    ) b. v2 l; |- r
  11.         printf("sending boundary\n");5 `" \  P& H3 w! A% P! T; s
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");7 T( G; T2 o0 _" |
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0), }8 u0 d% d: B1 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。

/ @% F" Q% b' t! c' M: T1 ?1 C

0 ?0 i& k0 d. i
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
. A! o! K6 \. ^6 ?& r& K% W
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    2 d0 f; ?& b9 a6 l4 H, T
  2. {* _$ `/ K/ [- O1 n3 W" F. E
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);& S: |6 j8 W+ ?
  4.     if(*socket_found == (~0))# X8 l0 {8 X' B9 n4 l
  5.     {
    6 I# Y# u/ `4 Q* E# l9 T) \$ W% q
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");! q! i/ r: V9 Z1 z0 @2 P
  7.         return -1;
    0 Y) \! z3 z' q  U
  8.     }
    : j/ _- T# C; ]1 S: H
  9.     addr->sin_family = AF_INET;- Q8 Z7 x" |, Z
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( E" A0 l! ~6 |9 {# z. w! q3 w* I
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    # ~% s9 ?. X( c6 a6 v( S
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);+ i- ?( {* J* f' u. N
  13.     return 0;
    ' r# o5 K& _% X6 j& ^: h8 h
  14. }
复制代码

2 g+ |* Y, Y8 J; y0 N7 L8 L! m4 q) w* 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:% M8 x7 @% p. @! M' k3 g

6 _# ^  C5 l! h5 P5 _' l
& T5 [' G* t5 ?6 r- [) z
  1. while(fend > 0)
    ) f) w! }$ Y/ Z) Y6 f0 c4 N% I: U
  2. {" Y3 s" X5 m( n5 c+ G9 U. n2 B. X' n
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    $ n+ |$ s$ P3 k
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    - n6 a1 Q( o# n/ c0 y- j
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    0 d2 o  W6 L" P4 S5 \
  6. {
    , \% L1 W  K" H. h6 ^; [
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    , _; E9 E. k5 g- e4 w5 g$ H. B
  8. picture.fin = 0;
    4 @  J/ y) h2 }4 w
  9. }
    % C' ]+ b7 U) n% n# i# _! _
  10. else  d- Q% D( j" _+ F+ l2 c% r+ Y/ S
  11. {
    + Q+ S0 E1 _$ ~3 r$ D! R, b+ p, k
  12. picture.length = fend;
    ) f) N  \5 z) G4 _" o0 n
  13. picture.fin = 1;& G* n5 x7 }9 L8 p! }. v
  14. }: n+ _7 h+ L  ?, u4 B+ N
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + _& c% k$ _& y) G9 C! V
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    8 O* o7 n/ o5 M! ]
  17. if(sendbytes == -1)9 Y/ M) Q: X7 K
  18. {
    % `5 J# L; t! c1 ]: O7 x& t. E$ {
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    % v. b5 k2 r. P8 q( {
  20. return -1;
    + S# n( ~# Y& L& G9 \
  21. }
    . Y, ]8 R$ @. E  d9 B9 x
  22. else* S! |9 L0 i: t1 f$ H6 \1 o
  23. {
    % x- T6 U+ V: R9 f- w
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 u, ~. S& F# \* e$ r9 z. I3 w
  25. }
      ~; k7 y8 C; I* g3 k2 f4 N
  26. }
复制代码

9 ]* [' `7 n' _+ @1 E
+ D& s# X" e9 j

8 F/ o- j; r# H% J4 P# b. ~

8 h1 [# ^3 w! K" H; f3 kiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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