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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 # |2 a% g0 L$ q/ n& y& ?

+ G. ~) m! R, B: C& k


4 E4 M8 v( g! j

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
' j9 l4 e. B# m3 T4 S! f" u+ s% m8 Z

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。


- I" C8 y0 t* @3 Q: p* F) o

" `/ }& H8 b+ M6 ]* u

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。


    1 N; L. I. Q7 ]4 ]3 z$ j

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。


. ?4 t& C  P5 @7 k一、HTTP网页服务器: G! y: k1 X  L4 D! @$ w! {

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)
    ! k# v* ~+ V8 k& S+ v! k
  2. {7 w( p6 Y4 ], `& q
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    7 G: y9 a8 k% W" V4 n1 t2 ^* a
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);9 P: A. w, U/ \3 Z/ ~$ v. z
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));0 [; ~7 _3 a' @3 ^2 M) o5 J
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    * A- ~9 l$ w+ d6 S% J: C& B( V9 z
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; M7 [% w! I5 h4 O7 ^
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);& X* |' B# p3 y. ?4 E
  9.     int ret;( N6 z& s4 @4 N* \/ T3 b7 X* {
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " h: Y  s/ `4 z' k/ F1 G; i& o
  11.         {
    8 C  t/ ?3 R6 [/ Y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);* E/ q9 \4 A# w) g. ?( u  L
  13.             return -1;; N  f2 I- J) W& \
  14.         }3 k6 A# _# ?; z( O2 T4 [8 K2 Q
  15.     int on = 1;4 x0 W+ U2 u' B" N
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)$ l$ `) `/ l4 y, Q8 P# t9 E
  17.     {
    . }0 _0 h& u+ b6 B5 X+ u: f& M; D4 G
  18.         printf("setsockopt error\n");. u: ], s3 F# x' C  v
  19.     }' F- z0 Q' D( F$ |% E9 E# d) h
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);. E% Q2 c$ p3 h. |) f9 f6 W7 W% B# }
  21.     if(ret == -1)
    . c% ]/ @. p9 ^0 s$ y
  22.     {
    0 K$ V" s, F& O; [! R
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' M) N; j4 K2 n3 N% M2 o
  24.             return -1;
    - W- O& a! f% m% \6 m" g+ Z$ U
  25.     }
    . d- V& [! f. h6 t4 }
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    9 U! P$ Y. H  C
  27.     {8 N' v* i6 ~8 w# a& H* y1 {
  28.             printf("Listen failed!\n");" K1 T) c/ W  E0 |8 J9 U
  29.             return -1;% S- F, [! |! o& A) x' ^
  30.     }+ F* d& }0 g  i" |0 }2 f: d
  31.     return 0;
    8 |( Q8 L  U! _7 W
  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 B) a9 q+ f0 s2 C3 m& g: j4 M
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)$ Y! c) O% O1 p" s  f+ ^8 L  `
  3. {5 B, _' N5 S! V9 f$ a" U; w
  4. 。。。
    $ J' ]! s& k; h5 O0 T3 M+ U
  5. while(1)  M1 i3 Q- w" L2 O- b( J+ w
  6. {
    6 n, J( T' N) a
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);9 }- v0 e! |& L0 C! G* F9 H
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    6 ]7 p% P% q6 h
  9.     。。。
    9 P4 J; _# p2 O% E
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);0 j% H$ f9 U* {$ h
  11. }
    . j8 G  P) D: Z& M5 l
  12. 。。。/ Q7 V5 D( X, i, s& C5 Y; H+ `" {
  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);/ H3 E$ }1 J8 L. c. ?
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;+ F8 Z9 P, C+ W9 Z% {5 Y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    $ }/ W& k: ]3 X( M8 m( ^  ^, R1 N
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    6 K, m: t; J5 L* ]" B4 a0 |" Q6 d
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ! {9 X: _" D' b. X2 Q1 g* `* k4 t
  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;6 a5 g) X+ P; @$ z& H/ f9 d6 y& v. w
  2. pthread_cond_t pct;
    % S3 O6 i* _1 H) a$ O
  3. int main(int argc, char* argv[])3 q5 S: c; e! a: k* g! A+ r8 c/ V
  4. {+ w7 @& }1 @$ k3 }" r
  5. ...
    . @2 N% `! N. p+ L$ C9 M8 q& _; H
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    / D: r4 ^8 d: n2 J9 S( i4 f$ {
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    $ L8 G' ^5 r& ~, l  Q5 u0 U
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    5 C* x1 n! k, ]4 `# [/ D0 t# I
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);  C5 e9 N0 K# |! l! M
  10. ...
    & c5 D8 T0 W) w1 v4 a
  11.     while(1)$ l8 j0 i5 G' |1 ]7 ]
  12.     {
    # f! K/ ]# ^+ {  Q5 ~2 Z% s
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);8 _1 O' D3 N, b. `% L7 C( n. C
  14. ...
    9 l- \2 o( @/ l# A! z! h- @
  15.     }
    ( M1 B% ~% n6 I) x6 d3 D; V3 v7 z
  16. ...
    $ }3 t0 s4 K* Q3 K/ ~' B9 v6 h
  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;">7 D7 N, O# u, \9 i, |
  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" \3 M# @: }0 M% r+ N% |: s1 o
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    / }& h  w! S  b7 {9 O6 [$ H% z
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ) L0 [/ C7 X' A2 q
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \$ v5 Q2 y: |) q2 q( e+ {
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"  ^9 g- U" C, @' Y1 C
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"0 V& ~* R% t# E3 h
  7.     printf("preparing header\n");* i3 D/ b$ G6 n; r. X) n$ i  v
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \% F3 v0 u# L" s8 y% k% q" m
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    - X9 H  S& V4 ]) a
  10.             STD_HEADER \
    ) X7 d) R/ o- ^/ E$ w
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \& s) @' {% Z' D! J' W! a
  12.             "\r\n" \
    # Z6 I( Z- `8 K0 v7 c' q* g
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 Z! D5 l  O; A: R! o
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : K1 d' F& }) P
  15.     {& }3 p0 j7 V7 v4 _' {# M0 h
  16.         free(frame);
    ! A; r4 U  r4 |, ~8 U9 P8 X: @
  17.         return;
    3 O/ \* l; X5 X  E' O$ `7 M
  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" \) r3 [2 V7 w1 k6 \
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    / z" ]) y( b8 @2 ?0 Y1 p
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \: q0 p& f+ K5 u6 ^1 Y* U0 L7 s) b  C
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    : n2 @; {2 X# E0 p( x
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    8 d5 D$ h3 A* q: t1 V
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) ^* `& @# j. @+ d6 T
  7.             break;
    2 a0 q# G: I. t7 S' i( P: V! w
  8.         printf("sending frame\n");
    8 c* w( N2 ]7 O" [6 I9 h0 {% y" A! p! g
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    % T& ?7 I1 B" }0 l) [
  10.             break;
    6 a7 w  s0 A# N( Z6 ~; Q
  11.         printf("sending boundary\n");: @1 c5 R; g1 G- E6 w: ^
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");; T- U, Z# L& t; B
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( n' F3 F9 O! U! [( \
  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。


- x  j# A- ^, J, ~


* m; w* ^% n$ V! }) e二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
1 G$ b) [* k8 q5 ^  c8 ?/ t
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)3 K  b# e6 y' @/ a4 U9 C4 H
  2. {
    ; U3 v1 X& M4 q1 F/ u. x& S  t
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);1 O/ Q* K! a7 U7 ?
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ; Z! u, Q- z! Q
  5.     {' n7 y4 b% k; Z0 o4 R* U. u5 n! s
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    9 B, H2 Q) I8 ]0 n8 X
  7.         return -1;
    7 E  h% [; Q/ n5 O
  8.     }; q" d9 t- ~2 _" Y. @- U
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ! w: H- V( e4 _: h5 j* I+ i) |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 v2 Z. \8 J% Z2 b( A& _% b
  11.     addr->sin_port = htons(port);0 a+ {" S2 C6 W# v0 C
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);0 @" S" q2 W, p. V# p# G
  13.     return 0;8 I  g; }* v' e# Z+ B6 h9 _
  14. }
复制代码
4 I" Q! N' N3 p. N

! o: ^6 l! C7 {3 c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:+ b  W) ?% g5 c
% L/ n3 k5 d5 \

5 P2 I) }9 h+ l# c. b. R& j
  1. while(fend > 0)
    # Y- ^+ `+ }/ d) O6 g/ G# g) ~
  2. {/ q8 q, w3 y& _
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    + ~3 G6 `0 p; M0 Q/ l, `5 z) |2 X
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ' X0 d9 ~, D1 U: H' N, Y4 P' y+ p
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    7 Y$ o& I+ `5 F; _+ E+ {8 s
  6. {
    ( A( B1 f. \: O
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;, C1 a) e  p- B1 t0 v; q
  8. picture.fin = 0;5 A( `. c& x# m
  9. }* o3 u. i, q* X# t0 |2 X$ i
  10. else
    9 M4 C- j6 v; X+ P0 y( g
  11. {
    $ A. i0 r1 z0 e' v
  12. picture.length = fend;
    / i" Z5 o3 D" O7 A
  13. picture.fin = 1;
    9 I( T( R0 v% F5 H
  14. }3 w, J6 f9 B# d7 c4 \) p
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    * }7 H& Z' O7 n; [& C9 U
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);& |- x5 o: h6 x
  17. if(sendbytes == -1)# M) {9 S7 c/ t6 N8 a
  18. {. t; d+ l" m1 p/ y8 X
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + W( c4 E* ~8 v( t- _- K* b
  20. return -1;
      o$ q: G& |- e, L- [) d
  21. }
    5 Q4 B6 {# y: h2 t( I' [
  22. else
    + s$ D* \' |! c" Z
  23. {
    6 g, W6 ~' b$ |  A% ^% k! L
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 v0 o  O8 n% C. J& D
  25. }4 v! r' s4 K; J* X9 W4 ^
  26. }
复制代码
: P7 N4 U% _) |, {( q

) V% A) V* I: M0 J( E3 E; g" D) N4 D

( o* I, i+ K1 t3 ~

$ g+ m  c8 X/ W1 P$ W' QiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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