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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 ; T! A: h: Y2 |% u; {  Z

7 [0 }$ K1 S! U  q3 t% L

6 ]% V" X# }3 `! B7 k' q! Y

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
+ p* V0 M& b( W$ I( w' w
0 T9 Z# Z7 g- F! G0 x% n; s

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。


2 j% M/ e4 u' r: U& e) b; J


3 y$ K2 T: V- Z0 _5 k, L' b* n2 @

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。

    0 R/ h' }( g% [) o/ c+ R0 d

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。

8 k1 O; M7 J: P' _* E6 C
一、HTTP网页服务器
( b! p! T2 \4 G& r: n6 F! J4 l

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)
    ) @# j2 a) m5 h; f% a
  2. {
    6 T% w/ ]7 S7 o. f6 i" u
  3.     struct sockaddr_in servaddr;/ d  _% @- s# Q/ e
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);' `  _% j) @. M
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    , h) W, n5 A7 O" N$ v
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;7 J, c  N$ C$ U( H3 S
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);2 f, k* E; E. L  L8 S
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);4 m# H6 z0 d$ X/ g3 X
  9.     int ret;2 p4 D6 `$ R0 q0 x
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)8 ^; q! R7 [( L5 l1 U
  11.         {
    % D+ N* w+ u% V: @  |, ^
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . }* F7 p1 W' X5 s! Z. y2 }
  13.             return -1;
    , ?4 X/ u) J+ R  Y" _" I
  14.         }
    # p* c7 q5 i1 h) ~& Y0 k" h
  15.     int on = 1;
    ' @8 W6 k0 o- p$ k( g9 u
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    3 U- E! d' g: f, B  X- g+ h
  17.     {- ~1 y+ @, C& D0 R# k; {
  18.         printf("setsockopt error\n");
    " A6 L# }$ B1 J
  19.     }
    5 q- ?" p. F8 b: i* Z* p. ]. b
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);1 Q- q) ?9 h- w
  21.     if(ret == -1)
    ) d& q7 U2 A9 M4 b
  22.     {4 z* J7 G% F; Z6 F
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ' [2 z& X" u- T
  24.             return -1;/ z6 a+ e% R. }$ K; |
  25.     }* R# r2 y) B5 \/ D
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)+ D5 `  A3 ?3 e  C9 I# k$ _. p
  27.     {# E1 o% F) _; v7 q9 G7 v
  28.             printf("Listen failed!\n");
    6 n+ w; W# G3 P( Y+ f$ @
  29.             return -1;9 ^; R9 e! d  ^1 T) t
  30.     }. h# R; P( a: j) Y+ X' s! A
  31.     return 0;$ i7 _- B, D- |4 U- n6 e% `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);" q+ U  y/ k5 `' P1 X  z
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)4 c6 k. o2 M0 q  ]+ y9 m; m" u% t
  3. {# `8 G; X! a/ |6 p8 e
  4. 。。。4 ^1 X: u- Y( H' r0 w% R  ^
  5. while(1)
    6 x& o& N. _( A4 {) g
  6. {
    & j' i% N9 e3 g& C. u
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);# f3 b% K4 k( x0 D4 Y/ H
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");- ^. K  [* ~9 g# h$ B8 B
  9.     。。。) b5 Q9 U' }2 B
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ) V6 W* G. \7 H; C  z
  11. }1 D6 `! w) C% a
  12. 。。。
    $ A  R5 L) `4 O5 M
  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);& L$ m' m* n& S9 a$ K  `+ }
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;% G! l: e3 S$ n' G
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    . _0 J- e+ G2 x; D/ G
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    + W1 a: _: W8 G$ p5 n
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    1 N. J$ J7 T; G7 ?
  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;& u8 H# Y1 d! l
  2. pthread_cond_t pct;( z% V/ R/ d8 y7 }  F# h  B
  3. int main(int argc, char* argv[])
    9 z% v2 }* u# t9 \' @0 ?  n5 B$ u* E
  4. {
    $ G* g! O7 a$ ~' `% g5 |# K
  5. ...7 K, e( |1 g4 x$ U  ?
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    + `- j! Q- T1 n) J3 K9 r
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    8 H0 A) r4 a+ z$ c* R' {6 @$ X/ G
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);" ~# k, l6 q# G8 D3 [0 s1 _/ G
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);! @$ w6 d3 I3 P' @/ F( ^- n# z
  10. ...
    1 ~/ o3 E4 Q9 L6 t
  11.     while(1)( d* @1 a. _' J+ u8 B8 N1 z) H
  12.     {
    # Z$ |: y$ r0 F2 x) `9 `0 z, G; q" X3 W
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    0 q- a$ S7 o- i" z5 `
  14. ...& d5 ]( x% Z3 t& W0 E
  15.     }
    & s0 j7 G! R  J- \$ p' Q& H
  16. ...3 f) S" L* T. a* B8 M6 @
  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;">
    9 t# Z+ v1 N/ o  @. Y7 S  _+ C( q
  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" \/ b* B4 S* ~4 Y# e
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ! b4 f& A2 _7 W
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    + Q3 u) g+ ]' a6 W4 B
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ) Y# g- k: n$ `: B" ]: Z
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"3 l6 S; ^$ ?( F8 P
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"- M( y7 L9 w* c
  7.     printf("preparing header\n");
    2 @' V; O" J4 `9 g
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \) E& @& V& ~# p0 o. D5 C" V
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    $ R1 H  t! A8 [; F4 x+ M' j* ~
  10.             STD_HEADER \
    ' p5 z8 X' c/ g
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    3 K3 n' Z# z+ u& o5 q  v9 i. W3 u
  12.             "\r\n" \( S. M# G, h/ b* b
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");, S) C' i  y1 X: e. {1 Q* J
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): @/ R: p/ d$ n( Y9 P
  15.     {' q9 R  E2 m/ W6 Q
  16.         free(frame);
    & i8 ^. a" n+ o% O9 b
  17.         return;5 H0 H( C7 ^9 y2 K1 N! P* B4 b
  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" \$ s( C. j( x' O. O/ p  e
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    , i" [2 `6 \$ O1 h) e  ]
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \* w8 g5 ?* V) K0 u( l
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    $ f* t* m9 a2 F& @2 t5 q4 T2 L7 [
  5.         printf("sending intemdiate header\n");  p: E4 |% N( [! C  x! P
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + u& h9 F3 B1 H" E0 i0 h
  7.             break;- _3 a- s+ j1 O+ g; S
  8.         printf("sending frame\n");7 e0 R0 D8 Z5 j( m- u3 q
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    1 X1 y8 Z1 B- w. ~% [
  10.             break;7 v& {; P% S7 i! K
  11.         printf("sending boundary\n");3 r, T3 B5 x7 Q( q
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");6 q0 h( i$ e1 q+ x' s. N
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" J4 P" y7 y' D
  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。


1 t# O3 ~! e6 x% |9 G; y+ e

, W. s( x8 Q8 o
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:! N9 R4 w* M% f  R$ f# t# i
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port): p9 Y: g! m  m" ^9 J: S4 @' j* r
  2. {$ j: v- {- P5 w6 Q8 l
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);! A6 I; ]  _2 J& L% Q
  4.     if(*socket_found == (~0))% X  L5 C# u  M6 |4 Z2 `1 o+ \
  5.     {. R. r; d6 t9 {' O8 Z6 A
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    0 t4 h, d7 R6 x8 R2 f
  7.         return -1;
    , i, u1 a; T2 M) s. {4 }, p
  8.     }
    % G  k! x/ r+ J; |  S" b
  9.     addr->sin_family = AF_INET;) I! U1 \, e5 L) o$ K  H7 z. V4 Q5 G
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % t' |4 f8 H# B2 `. n( d
  11.     addr->sin_port = htons(port);' P2 H7 U0 |/ _( Z2 m, u
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);' s& b5 U) ?  K0 L0 L
  13.     return 0;1 E4 e2 q& d9 g5 k" @0 o9 _$ a7 G
  14. }
复制代码

# N) f* L$ ]  l: ~# e; T
2 j1 D" l3 k+ m5 ]& [9 O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:& i5 n2 h9 F1 z' U
4 L% D, H0 P4 a

3 t, J( n1 M/ h
  1. while(fend > 0)
    % u0 w! r% p+ t0 C' T9 t
  2. {; Z6 d* v- q0 U( Q: v: D  S
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    , D9 |- f% I8 R" G9 F; b( I
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    $ F6 i" {9 a, O9 A- R
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)0 [5 |0 a8 {" ]3 s1 f$ j
  6. {5 |' M& D4 H$ _4 K4 Y5 `
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    2 {, D# t/ k& B3 ?" Y9 s
  8. picture.fin = 0;5 b2 u# f( z* Z
  9. }
    1 n" o2 q' Y: E) u8 G6 s1 Z4 `
  10. else
    * A- _' l, |# b2 @2 [# o
  11. {
    7 Y0 H: i. {2 f8 j4 ~+ r5 ~
  12. picture.length = fend;# d, r8 h, h; e* r: E* c/ b
  13. picture.fin = 1;- n6 z& Y3 r/ |+ @
  14. }
    - Y2 T' M) L' z. s- ?( e
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);) w+ ^  ~/ d: j3 r) P1 o6 q
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);; L! s, ?# q& G1 m1 z" V( ~9 g
  17. if(sendbytes == -1)2 V! Y1 p9 R: u) `$ U% x
  18. {
    6 ]* H% q" b* g( r/ f  V
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");) @" T; v% w: \2 _. N
  20. return -1;* E' \. o8 k( _1 G9 D
  21. }! P/ x& t5 z1 A+ L; D
  22. else
    $ l) T  T( A" j% V  l5 [. A
  23. {5 ]5 D, D# B2 p: b
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;6 f- S9 v7 A( ]  f* ~& D$ |
  25. }
    - W. y1 K! K& P& d, f6 U1 y
  26. }
复制代码
/ ]# ^' s- `2 ]0 ^. }8 |3 l1 C
) N& g1 G! m6 N$ v. W' `


+ f% J3 {) m* k) s) R  [* f$ J: X9 M) A2 [0 B# l  }; e
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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