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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 , f0 P+ M) q( u9 D) Q8 p6 ?: E7 O1 f, Q

- R- L  q& [* e0 o  {


- g7 c7 {3 v1 |/ \3 |4 l( b0 B

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.html5 r" m  L- c7 }+ T1 D  b
: p' q7 m- d% w) }2 |

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。

$ g( A1 ]. V" R1 u, J2 e3 N

4 d; F, E8 Z  m$ _* T4 i

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。

    3 Z% B; l9 u' m7 g" C- d# p

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。

" P5 k8 Z" l2 q( A. z7 \! H& S
一、HTTP网页服务器, p& F4 c% [# r9 t8 D3 n: b, 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)
    1 a2 s+ k$ i- Q3 N- m
  2. {) r7 E3 c% W: m; f8 @9 L' ^
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ( B2 ]: p6 W8 y" T' f  o& ^* r: {
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    8 j: s: d; o  L5 q' ?% V
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    5 N0 i- [4 P! V" P4 m! R
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;9 V- \7 Q5 ?2 m8 V3 i' |" a- B
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    0 X2 Q/ Z) N6 W8 o' U
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    , q6 O7 _+ a% `9 A. \
  9.     int ret;/ u# J6 A$ q3 @
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    " ]# M) |. w0 v- s$ B
  11.         {
    ' J1 @% A5 n3 v, _1 L
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! a6 \! Y; v7 ~) H8 n1 I
  13.             return -1;- d% S: O! P% m
  14.         }
    + ^. t; ^5 f! R7 ~$ g
  15.     int on = 1;
    ( G2 }, R4 B, w* _; i5 ~* c4 U
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0). p" X% o: {$ N1 m
  17.     {
      p! }# K% D. c' p& @
  18.         printf("setsockopt error\n");4 s' L4 V# p* _  h+ p
  19.     }- o. ?: K! W0 }$ w6 {; ?: d. M
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    1 z" ?( H1 E6 k+ Y
  21.     if(ret == -1)) R$ \2 J. [+ u
  22.     {" Q% z  t& |2 H! A/ v* C' o+ G
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    / N. |& E7 S: f! I9 b
  24.             return -1;, D5 c4 g; U9 c9 C1 w2 v
  25.     }6 e. w# C( y- x# }7 Z9 k
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)- t. y2 b& k7 O$ r! d
  27.     {" Q" B% w2 ^& m& {4 l% l1 X0 h6 @4 ?0 q
  28.             printf("Listen failed!\n");
    , [& |9 W2 \+ W. K3 i
  29.             return -1;
    + r9 t. v1 J) V0 f6 ^3 x7 h
  30.     }
    4 a+ y% {' P7 V  B
  31.     return 0;0 o' h" }% A/ }  k) 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);
    0 U+ M3 G+ `) c( }6 c! }5 s
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ) u8 q% F) d4 F; U
  3. {1 c! S7 G7 f  U/ M
  4. 。。。# C7 j) K1 ]+ R# a
  5. while(1)5 G: |9 y6 d( M3 k. C
  6. {# c1 E1 E* ?' U
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);+ @# A9 m: i$ p$ q: _
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    1 W9 o6 C5 o; i
  9.     。。。
    & B3 L4 H& x6 r9 y1 z6 o, e' d
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    1 @' o# [/ _0 q$ v# g
  11. }
    ' E- c1 z, A: O1 v& E7 z/ D, n8 D2 `
  12. 。。。
    * ~( v9 T6 k" @4 P! y- I
  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);# C& ^/ [2 |' I: b4 u& E. }' v
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;' B- z- |0 X& R: T2 @% d' M7 y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;  G: S6 J7 A( F0 X' C
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    3 l% _$ o0 W3 b! C
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);4 E7 B5 ?0 E, {
  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;
    " n& N2 V9 t& @" O6 P1 {) K
  2. pthread_cond_t pct;& m8 L9 p* P% L8 {& R( ?1 {/ R
  3. int main(int argc, char* argv[])
    % `" j  A5 O$ g7 b+ @/ |# G9 l* ^
  4. {! ]& a9 S$ k" Y2 I. Q9 a; ~
  5. ...& o  [, K' R& w8 ?
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);+ u& i3 i9 ^4 A
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);) j. d% I8 u. l7 L5 `( |  X3 m
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    % H6 }- ^; x) ^7 L8 C. F* ]
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);) W/ }5 v' d6 i/ |+ V
  10. .... {$ W' D/ h$ W9 V5 N
  11.     while(1)
    4 _, A; @9 P7 w9 J2 p
  12.     {
    2 S0 w& M% a0 o) i% F1 a7 x
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 Y) h8 K" l+ w( l% Q( A
  14. ...
    $ d$ b- _2 D$ w! f
  15.     }5 T. T4 p4 S7 ^
  16. ...
    " D0 p2 u- a( f. e( h# p
  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;">" l% M- w& |  G8 b- J+ N9 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" \* S1 l# w( Z( ]) e2 U. a
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \3 ^1 o5 ^5 _4 i" a6 ~8 i
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    8 u3 T2 ^& J9 [8 S9 f% n
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \/ M4 u/ r$ b& w& D; R8 a% X
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"% I! J5 ~0 z6 C; ~( \5 U. h
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    : g% f( ~7 h  S( x8 A; s
  7.     printf("preparing header\n");
    + m/ ~. C+ }$ h  |9 j9 A8 A
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    2 i( H8 @4 V! U
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \' M( U  @, V# e( o) ~4 z+ o
  10.             STD_HEADER \0 L, [. j: ~( Y& |9 Q0 {% c) {3 s/ w
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \; f/ K3 M8 w  `, q, G
  12.             "\r\n" \! z/ u# b7 X+ k
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % @9 g  y6 f1 s' Q
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . b3 j: n) s. B1 ?3 _
  15.     {# R& V# p4 T* f# t/ r( N2 M
  16.         free(frame);
    / z/ S! c- W8 y5 ^9 R
  17.         return;6 s6 U% L. P( |$ W1 V7 I; Z3 i) K
  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 h9 G: |/ o2 \2 E, I
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    8 D. E6 K: T$ t' W3 J
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \2 a2 }" E3 j0 H
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);* E0 B% l/ p1 q5 K; ?) v/ _$ Z) K0 i
  5.         printf("sending intemdiate header\n");' \! y! O# f4 g" ?, B6 i4 w! L6 ^
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    4 p+ m2 n# r4 ~6 f. K
  7.             break;4 p8 y$ D2 e( s
  8.         printf("sending frame\n");  e6 N% J) {# o4 r
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    * ~5 T4 ~, B2 S" q
  10.             break;! t/ y* }8 H7 e' m
  11.         printf("sending boundary\n");/ n0 @; i% {' @8 o( a! a! ^- R
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    & f9 n" ?; m! o& s3 f( k
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 f1 x7 u) y0 P) h: J  m
  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。


& G: N4 I/ }& p7 p, w/ u

* s5 ]) z7 l  J' Y* i' ?( [
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
" H: G9 i( H1 B5 Y
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    9 o% y1 S5 u" I0 i6 u% C
  2. {1 n) X7 f/ T3 |3 j. @- d( R
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    8 ~  u+ J$ I8 E, h' A* k- g/ I  V- o
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ' m- o; V$ C( q; H: r
  5.     {
    3 V" P- ]. M% K# Y7 V) D
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");4 d3 q% ?( i# g3 z1 W' t! f4 P& M/ F
  7.         return -1;) s$ f) g" b: E) i% d- R' _. p( ]. Q) {
  8.     }& s3 y& y0 ]- C3 c9 x' s, ]
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    : R( g  D" h4 y$ |! s5 Q1 E. \
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);- S  E* Q# ^. n6 Z
  11.     addr->sin_port = htons(port);5 n  @! Z0 d" H' I
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ) n" n% q8 G* H) I) Y& T  q2 r9 R7 V$ ]
  13.     return 0;' k) Y* w8 [/ L# P
  14. }
复制代码
2 @: Y, u2 H3 k& f* ?& l9 M( ]; o
. [" I$ X% ~% Q  `8 E
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:
1 w" L" ]5 S- s$ K1 V0 @9 [6 X* P% c0 c
; _7 T# k% M4 a" [
  1. while(fend > 0)
    - k, H' h. J# i+ r/ [/ j2 k& ~
  2. {- X3 t6 I! l/ n' o( s
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));7 ^- W$ `# `, u7 w, K
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);! }* `& S! [% R7 F2 |: g
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)' q/ y! J* t, Z. M
  6. {
    : x' o; l( @- x4 V! e
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ' i  Y2 d: P$ W6 y
  8. picture.fin = 0;6 i0 ]7 n& k# B
  9. }: u+ C* f1 A/ d% J, l
  10. else
    1 {# i0 i6 j4 z- N6 W$ _( }& e
  11. {
    ) A5 u+ ?! t0 @+ k' p
  12. picture.length = fend;2 \( X$ T) q4 ^, d9 N( Q5 r
  13. picture.fin = 1;
    , r  Q9 p; A' }. A/ T
  14. }
    3 Z2 P3 O4 y- V0 {5 @
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ E. J& L. x$ A  T5 l1 A
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . [/ G! r6 f. g! {$ X2 _' ~
  17. if(sendbytes == -1)
    + a: E9 a* ?, }  q% P  I) _% L
  18. {( q+ x4 n1 n6 [1 p/ g
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ( v! Y! e: a% ?" D- ^5 a
  20. return -1;  t( n( E: Z& }7 h9 j! m
  21. }
    7 [- n2 v6 g$ \$ z; I
  22. else
    + y  p7 c4 t6 h: X* f' f
  23. {
    % v: P) g9 r0 J- q  W# k, e
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;7 ]: V7 b- d1 a$ u8 p
  25. }
    # ]3 A) O/ F& O0 M
  26. }
复制代码
2 R2 c1 T5 ~2 [! p7 V) M

' _4 v) d' l0 ^( s/ @

/ Y0 p& I% f% m# J

. c% k, L6 R5 Q, eiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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