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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
. k% O# K. e- Q* t, f% z) ~7 j' V9 s8 W# i


2 ^; b7 T3 |5 m! d% }

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.html4 i' i8 B( i' E
8 w  k$ b" K* L

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。


8 k. ^" f$ k' ]; C/ c9 e: S; ~

6 g: F* ^; N+ J7 h6 ^

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。

    8 s. O+ y, Q$ V8 X( Y. G4 V

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。


& L3 R" K6 ~7 v一、HTTP网页服务器
- y' s* U$ ]/ U/ ?

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)
    3 r: P. C" {7 g9 i' f# o9 I! |* {
  2. {
    . w/ g3 G' j- p, u$ q5 [+ T9 ~
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    2 b: y+ r# ^" `: S- x7 y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);; c  E$ `  Q3 R* }2 P* I3 h
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));) H" v2 e: w  m. z" {9 s; E
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ; t& U* t( b& T' Q: l
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# y! @, z9 a$ ~
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);9 [! _- z+ G, l6 i
  9.     int ret;4 T9 L9 E4 H0 Y
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)& j4 \. Y4 |2 \. ]3 w
  11.         {
    9 b1 \. j; z& }! _! w) Y, E
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);; b; X& o: w2 G2 G' W) [6 M* g
  13.             return -1;' Z5 B  W. B8 D8 e
  14.         }/ _- K% J; q8 I
  15.     int on = 1;
    / a- g( ?, s) [( p1 U7 X
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)# p4 J" S/ A/ a1 o
  17.     {
    8 i* m$ G, ]2 D5 C( Z7 R
  18.         printf("setsockopt error\n");
    7 l- }9 w! t/ v+ a! |; n
  19.     }
    . H+ E+ c2 \  b6 B% y
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    * ?0 x& g: N# [0 A9 Z8 S. c+ A
  21.     if(ret == -1)) V" Q" F( m& ^" v
  22.     {
    * ?. t. s: M" Q$ r; F
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    * c' [  @* d! ^7 I7 U
  24.             return -1;
    ( N3 v' o3 A9 g: {& l$ w& v
  25.     }2 ]5 P6 K2 R" P* {, |$ K% m! l
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)9 o1 s7 I! d6 w% P4 a* q4 U
  27.     {" W% B& G+ B7 _5 u
  28.             printf("Listen failed!\n");) @- |& a9 Q7 W* L5 ^9 ?
  29.             return -1;# l! [* s' S- w, g; c9 O7 ]7 \6 k
  30.     }6 H+ r! }" C! p4 T
  31.     return 0;
    ( \# r, [6 x, {7 @0 c
  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 F2 I( M8 ]2 l/ X9 @& I
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)& W) [# j0 P5 x, o' a' r
  3. {4 x# `( g4 d1 Y/ m4 V7 ~8 M" l, G
  4. 。。。7 N( F  ^( k3 Y7 F5 }
  5. while(1)( s1 K% E) X& i% i3 f; B
  6. {* F/ f/ N' B" v+ v# W' n
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);$ S# W& U! U6 p: ]
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    $ |. ^( `6 V% Q. @
  9.     。。。
    ! E9 |6 H6 ]9 V* T: H$ L
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    7 g& Q$ K( o( a2 V
  11. }: Z) F, ^1 g4 P) Y3 l$ T1 e5 W
  12. 。。。
    3 {4 N$ f# {$ ]/ Q, \. I. v
  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);" ~, a+ f* y+ E7 E" N+ w9 R6 Y
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;4 ^1 R2 K* l! Z" q
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;1 _! |% J- e/ f; O% l: H* A  m
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;' U& c! u$ q" D- j1 ]8 i+ q* e: q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    ( S7 C! ?7 j4 T0 U: z
  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;. F8 Y+ C" Q, V, \+ x2 Q+ [. ^; \! N
  2. pthread_cond_t pct;
    / X/ M0 G1 G3 h7 N1 {
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ' {/ M1 G' \" D  q  ^, x
  4. {
    : Q' Q2 o8 ^% |' n* K+ G8 h
  5. ...
    $ T+ C1 V! U+ k# r5 z, w  ^+ b
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);. d+ {' s1 P) H3 [! K
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);2 p' e3 H) C6 n. B, x
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    / N4 X1 a# b6 q$ ~; J* s: K
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    9 F% `" A8 ?3 K/ [( H! O7 t2 U* Y# [
  10. ...
    # W/ U" i8 }) ^) g" G
  11.     while(1)- m( S+ W# t8 }! |1 c; x5 E" u8 F
  12.     {6 E/ L4 r% _% {) a$ D
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);  A7 y, v  L) c( ~; x) q2 m
  14. ...
    3 ^% u4 @7 n* E1 a
  15.     }; {( {% s6 j& _  e% l
  16. ...
      }; t$ ?" b8 N7 R$ o. a2 g# R3 i
  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;">1 H4 ^- \( w5 Y; f. Q
  2. </span></p><p style="box-sizing: border-box; border: 0px; vertical-align: baseline; line-height: 26px;"></p>
复制代码
  1. #define STD_HEADER "Connection: close\r\n" \6 k! g& W, J' ?, H
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    " V7 x6 U7 d- D5 z: N, N
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    5 V4 h/ B! y1 X' ^" I' l
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \2 g  c! a. }, @# c6 [" k
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n") |# i6 z2 Q7 }  H
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    7 S3 Q/ ~) C; E  E0 v
  7.     printf("preparing header\n");. [0 R* u% @% P+ j5 ^6 S
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    8 C; b7 B' m7 B2 I: m
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \) C+ ]' f4 j6 f& l3 L# X& P' V
  10.             STD_HEADER \+ m  U! d2 E7 m9 D' U
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 m: Q. ^0 b" x2 Y& u7 R. O
  12.             "\r\n" \& m, g1 ?" W9 d( K5 j$ i+ t) W
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");9 @2 J6 O2 K5 S$ f+ \
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) T! D' L% e" e
  15.     {
    + F6 B6 Q5 D! ]8 a  o) V8 n! l
  16.         free(frame);% e9 h1 I; W" T( b2 l& _) Y* D
  17.         return;2 ?" L2 l! J7 a: Y+ [2 w# H
  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" \! H) |! R. i1 S; w3 P' {) F
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \$ Q$ T" r  ], y& [% O5 b/ s( T
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    6 ~5 c1 n% B. Z, }
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    * m: r6 {$ y, Y* t0 i8 G" V# Q
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    2 G4 r) F5 u# c* H
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)7 y  [9 u" m( d
  7.             break;) O! l# h  G' g& n4 U6 R4 ]
  8.         printf("sending frame\n");
    4 ^1 x$ j$ H5 Q5 G2 M
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)# _/ J; g0 F; K; a, U
  10.             break;+ J1 V3 T$ u3 {% `$ Y
  11.         printf("sending boundary\n");+ \+ {: `7 d4 X; [" a2 k
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");( s" q- @& t" B5 B% A
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)4 K6 i# a( o* a! Y
  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。

, s( O' `4 g% `8 B1 l  H. R9 T0 ]2 s

) W% C: g3 q! N( u: L% F# t3 T5 A0 l
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:; X# O% O" v, f5 ?# P, h/ K7 {
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)# h% _, X/ S5 \
  2. {
    1 T- l) a3 o' Y" t% k, ]
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);# `* H0 D" i$ d9 u6 j
  4.     if(*socket_found == (~0))
    $ Z! x3 w7 p4 C# f3 l
  5.     {
    ; O- U% t  S. @- k' L/ o4 q
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    . H6 K0 {* L* P; k# B
  7.         return -1;
    ( O- ]7 g0 S' F$ [6 N- _
  8.     }
    & C5 z7 @: L! [# m# B
  9.     addr->sin_family = AF_INET;- ]5 p1 ^5 j. u( w. a
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; G6 V7 K. h+ s: q# U$ y
  11.     addr->sin_port = htons(port);, ^1 F! K& k- s- P2 q- r# B
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " k% ~! P& i7 d' E
  13.     return 0;$ e! `5 C; {: q& ?) _$ g
  14. }
复制代码
/ a" `, @/ T& s5 u) @  T
5 r& {+ `+ n! V0 ^  M
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:$ |- g0 c" ~& c  w3 [4 V

" e) }: P* C1 K7 B$ c) J" E% D3 {0 w. {' u0 }2 ?
  1. while(fend > 0)' N, Y$ Q' Z9 X& v1 ]
  2. {: O7 F) p9 k$ w6 Q+ x
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    2 {  s- |5 O0 |
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    3 _& z( p: K' F6 v8 [
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . z1 X6 ?$ W; B* s. C' Z9 _- I5 G! h1 |. o
  6. {. Z3 h! r1 ~8 G0 T
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
      L6 z9 G: C1 I1 g
  8. picture.fin = 0;" q; c- a7 `7 z! L/ w
  9. }; a1 _5 j2 c: s/ }9 ]5 {& R
  10. else  F% \5 s3 B5 q8 e% M# L/ ^: E$ @* V0 U
  11. {
    , Q8 Z/ Q" a" Y2 f" }. N
  12. picture.length = fend;9 W1 `: R! n0 ^
  13. picture.fin = 1;
    ( o1 w. d. G* s: f& ~+ N: w
  14. }& e! J! r+ k) S' a% Z0 r
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    + s- |$ i& P, a8 K- _" k
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);7 L4 m8 U- P; s1 }
  17. if(sendbytes == -1)& n5 T8 E0 h, X+ w4 N( M
  18. {
    2 ?" Q+ [& h# }7 \
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");* Y$ r$ r# q. y7 ]* L6 `# D
  20. return -1;: [( l/ N7 Q) B+ O
  21. }
    1 b6 p6 ^% j5 s' v$ G3 Y) L, N
  22. else- i8 w! p. j; s4 e% P8 c# m
  23. {
    8 Q* z8 h  w$ {; c& e% d6 m" F
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 g2 P1 L6 i$ k. s  F
  25. }
    6 N" L& B7 ?( k
  26. }
复制代码

( r# {5 \, f6 c" }4 Q7 o/ Q/ ?  u" J- X

0 T7 o2 X) {. y4 a8 u9 z
' v1 V. }6 y3 {* ]- o( D4 [- J& p
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