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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
4 N6 E+ T, S9 X: |  `" z2 w) k# e' J8 p  \8 W/ C$ D! R

$ h* X& E# x$ j2 z' k3 l" e

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
& q$ P. D3 W! S4 \3 _0 ]: p/ |* u3 C& D) o. y4 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。


3 z4 ]! m' M% H. `7 `


. V3 ^& r0 Z! E2 F

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。

    ' p: P6 R6 `7 j" M

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 H. y- f& m: [# s: B" V一、HTTP网页服务器
; v* u/ {% S; M

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)* m6 K; a# D% l2 @+ g
  2. {% h- W$ V) b$ t7 q6 S2 P/ W
  3.     struct sockaddr_in servaddr;6 \) e6 A1 }, @0 n$ R; R
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    * L7 f4 A0 j' V) v# T7 b
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    5 t3 G, T( z* `$ V) I  t
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;+ G/ A& ^' g8 P! }7 x
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 M) q; k8 W6 v+ f
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    , `* l3 |& v. O! }
  9.     int ret;/ y- b$ D9 O- }! a" T
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)3 A) d, T) ?" i& A4 i
  11.         {9 x+ e, v$ n2 Y; u  B& w
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    / \* m* z' y# D9 l2 W7 R! [
  13.             return -1;+ m' L+ z. ]6 g. `% t: m$ I
  14.         }
    8 h* E9 O5 [9 }) z# n$ d
  15.     int on = 1;" d$ E9 f! Q- g6 M
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)  O' V2 k5 p- o( n/ H) X: t
  17.     {/ Z( T7 @0 N4 U2 l! x# `
  18.         printf("setsockopt error\n");
    + O5 [& K6 h0 N' }2 w2 G7 ~
  19.     }+ ?! \/ b* @" v/ H1 R
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);% ~3 x8 _2 E6 J/ i
  21.     if(ret == -1). O& ^  u+ q& \. H# e4 A
  22.     {
    / b! L9 B0 L& K& G0 c
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");9 F9 x+ Q. [; Q6 b  G! _
  24.             return -1;
    * \- v, I4 M) |1 j8 }5 W$ o
  25.     }
    7 T/ [1 O, E: f' r( o
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    / [. A, _& |4 K
  27.     {
    6 x& {5 u: L0 ?% ~( ?, `$ |
  28.             printf("Listen failed!\n");$ L+ t7 `' c0 c: I' _, w3 L
  29.             return -1;! r2 K3 k# Z0 @" Q4 p$ ~/ H
  30.     }( z& ^2 A  H0 m9 h
  31.     return 0;
    , J  W- z; P# {7 T0 J
  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);/ r! B. s4 ^) P7 C( [
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)" i1 u1 P# Z5 A6 x; A8 h
  3. {, F: A9 Q" L  V8 @
  4. 。。。5 D% Y6 Y' h* ?# g: N2 {5 {# L
  5. while(1)
    + c& h4 o, G. V8 `7 N: J
  6. {
    / l& i2 }1 M' m* V7 L# ~' j+ X+ V
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);$ ?/ ?  y& C. t8 E2 d
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");" |/ _/ Z$ c) \. h" O/ G8 k
  9.     。。。
    9 f+ ?0 n; \: j
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 l- W. ?- j" y3 z# W
  11. }# s5 K9 E5 k  h* g2 \8 u
  12. 。。。
    2 y1 b& m2 e* _" A4 ^" a
  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. b. I* u7 ?8 b; T
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;2 F, [; J/ j0 Q& o
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    3 b" q% g& x  U1 c$ ^8 C6 s
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;: g+ a3 q. I9 Z' y
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);5 B2 |2 X( D3 n; `, P
  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;9 A6 ?, P, H9 ~; ~1 s1 l7 ?) O4 Z) b
  2. pthread_cond_t pct;
    " Y( ~) k/ \2 g: z) s" C
  3. int main(int argc, char* argv[])
    : I- p: a% c2 U3 Z/ ^8 V9 M
  4. {" t- P7 H& n# o. |! j( W$ }
  5. ...
    ( Z# C0 Q6 y( o4 D$ ~6 ^$ v; J
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);& w2 D, S; m6 \, Q1 q" ?
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    9 k: v0 n9 V" g! d
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);& n, n7 i8 W( A, y8 s6 e) w* _/ g
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);0 x* v' O! {& E& d% m. y
  10. ...
    ; A. p* N% M5 y. C
  11.     while(1)
      k) }$ M3 ^  J2 {
  12.     {
    8 J& o! z# s6 s4 }, T
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    1 D1 b" h6 g" i9 D0 V2 W8 ~( O4 ^
  14. ...
    8 N' {7 i+ D9 j% b
  15.     }8 z* u# [' @! p* I$ ~6 i
  16. ...
    ) z+ i5 L; \  Y* d, s
  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;">" s9 ~5 [" C; A9 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" \
    9 c$ V9 s2 C# h$ H4 o3 s! {
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \1 B  ]" ?( P* k
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ) ?( w2 p4 |& c3 Q# y/ d7 ?' z
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    $ o8 E# m3 _( v) V6 d' E
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    " \; t1 v( s7 _9 n4 z) b
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross". ^: a1 L- I' u- @1 ^2 {$ V
  7.     printf("preparing header\n");
    # E1 p7 X5 A, j
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \8 H# ?6 ?8 d. b, w; A  F" W
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    . U2 _$ t0 c+ e
  10.             STD_HEADER \
    # j: o3 a2 E' ^5 Z
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \4 Z4 C5 Z2 t) A0 ~1 b: f0 S
  12.             "\r\n" \* I8 V/ d' h8 |2 ^
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");2 _9 l8 H% W* O- A
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 U1 X4 m4 V$ o/ m$ @
  15.     {
    9 [. d+ a; d% V
  16.         free(frame);
    - Y) M' ]6 o0 P/ E& X
  17.         return;
    $ n( [  U9 t. ]& t! f
  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" \
    6 T6 H. e6 @- M1 ^: I& v
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \" H! B6 S- X+ c5 P) t' b
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \, ^; v$ `+ G- w0 l  y) m
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);! Z- y/ z  }% N
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    2 U$ k4 w3 ^# ?
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! a  P9 a1 F8 r: L+ V5 g4 y7 j
  7.             break;& ~& l( P$ s6 ^5 M& P
  8.         printf("sending frame\n");0 z  |$ ^& {) f& H4 W, |
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ! ^* N% ~) v$ m5 L
  10.             break;# Z. ?2 f; b* a
  11.         printf("sending boundary\n");# T1 b3 _( Y' s) G( I
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 G, G% D+ F1 n2 q4 x' P+ X: ^
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 n, ~4 n7 C+ ^' a2 A+ E8 N- B
  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+ O! T$ C- |# J6 J+ I2 U; v


1 G! @( Y. K& s. D+ r二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:# a9 h: v/ {- ?) c+ x  J+ _
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    4 {. w* H4 m! l
  2. {* i/ K9 ^* A* R9 E& D3 W, U- h
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);3 D& w8 t7 i9 |0 ^4 Q3 Q- ?( e. x
  4.     if(*socket_found == (~0))
    6 }) q! z1 H/ Q1 s9 U) g
  5.     {* P( I5 a. G2 [7 P1 y! w9 ?; I
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");0 p3 u1 e2 D0 q- S- _" ]  u6 s
  7.         return -1;" U4 d; n7 s* u; t" y% u: |( l+ [
  8.     }' h" j* r/ z* C& ?; W
  9.     addr->sin_family = AF_INET;5 v! n8 g$ D* s  I
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 ~' J' E+ d  E2 }
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ; _1 O3 s- U7 b1 Y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);; P- W7 w( W3 x+ g& h" V& o& H+ n
  13.     return 0;
    ! Q- l, v( ~2 F6 H. l3 h) X8 r  o# a
  14. }
复制代码

3 Z: g7 s: [, W! x6 Y. b8 f4 @2 L8 O: Z( r- W0 v
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:4 j: l- W6 M2 V+ }, p

3 {% ~; h* k3 l
; P2 ]  I2 h* b# ?% ~( L
  1. while(fend > 0)" i  s! e# z! T. O2 d; T! p* G
  2. {
    2 U% y7 [& M- c( S' {
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    - U: k7 ]. p$ a; W% \
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);1 Z% C& ~; S2 l& w) i
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)  }% _3 r4 o! g6 a5 n( z9 s
  6. {
    / r# O& d$ b  x4 B
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;5 f, G, {- F4 W/ e) H) n8 |$ ~& A( A
  8. picture.fin = 0;
    6 |+ x* L. A0 v
  9. }
    7 d: o) T" v9 j$ @
  10. else
    . M" x. L, j$ N( J% n5 G) x
  11. {! W$ P, Y2 r" x6 v
  12. picture.length = fend;
    3 M5 }/ a' g1 D. V8 L
  13. picture.fin = 1;( d* h: L- @' v  b
  14. }4 Z9 U: a0 R8 ~) r5 j5 s
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ; x$ ^1 I- i, J
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);$ e; N) T' h5 J3 ~9 T6 I6 u* N
  17. if(sendbytes == -1)
    7 N5 f+ O) p' e  ?* m
  18. {
    # [' T0 N* `" |. S! y$ p
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");1 N% E4 M* R% e$ F6 |* u' L
  20. return -1;6 J1 O& Y3 g  H/ J7 h
  21. }2 {/ }& N  O5 L; Z' ]
  22. else
    $ b$ G2 \( ?. b% x
  23. {
    ) r  z8 v, g9 _9 x& _
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;3 d. O& n$ S# l- Y# f
  25. }, `( \! |, i/ T: E' v# e  }
  26. }
复制代码
8 s4 k" I8 w1 ?3 U. X+ t
. o& H1 Z6 \3 {


9 N$ m2 T) I: ^# }
. s" |- c+ I- S/ m: g* n8 Y7 IiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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