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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 * |" U' K: a  K4 Z: ~; x. U* u

9 V# \' O4 u$ x+ R

& M( i3 Z6 J3 ?( ~9 B. Y0 D7 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. Q" P7 q: t% U6 h5 \6 g
3 g# \+ x8 f# q4 a4 r, n

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。

) w! ]/ G5 l) ?- G! U

, J$ @/ J9 K, }; D

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。


    . s% C$ Y. Q* T& g; 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 V% c# x! {2 c5 c6 o$ }一、HTTP网页服务器% x& \8 o) L9 K. x" p

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)
    0 d/ O4 f$ _& q
  2. {
    + B+ z$ f; k* ^- |1 X* C+ r6 X
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    6 D* g! H9 e8 i. X. k; N
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);, w2 _5 s) K: D: y) j/ Y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    ; K$ _  ^% Y0 I/ a1 X
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    5 `2 r* G; W: x% w7 {& K% e0 a4 p
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( Q) o8 B; B  L' a' V, {3 u, C
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    0 u" |6 k' c( P0 X$ w6 h1 w
  9.     int ret;
    7 D  C8 z4 z; i9 w
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)  a% i5 m3 i: u6 P1 w( n* B7 q- Q% O
  11.         {5 I$ l8 h& d" m8 t- P
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);2 W4 L; i) ?/ u- q
  13.             return -1;
    # {2 Q" j/ y7 s7 a4 e6 U# ^% q8 }, l
  14.         }
    " I3 k& m: z" {4 p) ]
  15.     int on = 1;
    ; r% y2 T6 f. k% H+ X/ B- _0 M
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0). M; p& X0 S4 }$ K5 m% W6 {# [0 K: ~& z
  17.     {
    * |* H8 i7 S3 g3 c1 e! C% U; [
  18.         printf("setsockopt error\n");. y6 `6 c, W, l1 b3 E8 Q6 }/ X
  19.     }$ l! `% ^) x- q: Y
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 A  ^6 L8 \* k+ Z2 O
  21.     if(ret == -1)
    , X' b( z7 F4 {+ F8 @. S
  22.     {4 j. [% p7 x( b# |5 g
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");7 A( |1 P( m5 E8 Y  u0 F3 l3 p7 \
  24.             return -1;, P3 h5 p5 U* A- y6 p( U9 H
  25.     }
    ( q( [! `, {" x$ t8 |' E
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! i- M% i5 o+ [- n( N, y/ `: y  l
  27.     {$ j! c/ q6 J# `) [- E! n! ]
  28.             printf("Listen failed!\n");
    & r- Z1 l# t4 c! D( ^6 k) k
  29.             return -1;6 |% i1 C4 @# H9 z! z/ \8 Z" \
  30.     }- T' N8 m1 u2 [3 k; D) f
  31.     return 0;' V; ]! b1 }; h$ u2 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);  ?! G5 ?4 z+ v3 _3 f. N
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg): t5 u- j+ j! o% M: f3 ~
  3. {! s" y& L' }  A! ^% f) R! Q
  4. 。。。
    - u6 u6 t7 g" E/ c2 Q! [" W' [
  5. while(1)5 }5 ~# x. i# p
  6. {
    ! g( F1 F' }& j! z( g* `0 }2 s: S
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    2 {% F8 u% c# K9 C/ V! ^3 r. e
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");7 Y7 v9 x; ^/ t# D4 [0 H
  9.     。。。8 ]) |- C5 G7 C: h3 v
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);' h6 @# F4 D' w5 R: n4 t" X
  11. }
    " u: H/ W7 v3 W; @" B+ y  @
  12. 。。。
    , ^  Z( }! h; V4 ]1 i2 A! ]( C
  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);. N& u6 r+ Z$ R2 I( T6 X( G
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    5 K, z6 K9 A) L* F" U+ m9 z$ y/ K7 N
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    7 W) D; z" z& q% W9 p( p8 ^
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;8 }& p+ P) `9 h* A9 m  X
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    * I7 ?8 O; u0 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;
    ) G; e0 ]% z, |9 `4 v: m* {
  2. pthread_cond_t pct;
    / g8 p7 x- E" C' w* j
  3. int main(int argc, char* argv[])  F+ g% E& J* a. @1 B( E4 J" x* p
  4. {" c" T1 t: j8 v5 e9 \
  5. ...
    : L- X5 B# {5 X6 f
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    $ d* W" @, \& e* B, L6 J
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    . q) w6 r, d1 l8 Y% K
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);& {, K2 A; L% K2 z* x6 Z) x
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);, C5 w) b" }* c+ n
  10. ...
    * ]: v! ^5 Y+ [
  11.     while(1)
    / X# k, s+ N0 P* R. I
  12.     {
    ) Q  V# A1 C/ g
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    3 j* o; X* e% K9 V% P, Z- D3 n
  14. ...# M6 l  l( _6 e! s! P
  15.     }
    ( V: S! @# f3 s/ v, }& F
  16. ...
      Y4 H3 W7 i( i  b9 c
  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 j) S2 b* {; z, v  Y
  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" \
    ( t* n3 F/ y* S
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \; u- Z, B+ Z6 h0 N1 o
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \0 k6 x% g, G+ q2 \- k; p% W8 |' U
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \! y/ U3 T8 _3 K6 n
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"* x' d& B- H0 H/ V9 O2 h
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"+ Q7 b2 J( L; w# N! ^0 W
  7.     printf("preparing header\n");
    # r" G- V8 L; f# T- \
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    4 B# Z- \2 r$ {7 N% _, h) E
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \  T* V6 J, _! L
  10.             STD_HEADER \
    6 Z0 `* ^# K4 h. }9 ~- ~/ N
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    6 q2 m! h" @  Z4 J# o
  12.             "\r\n" \
    - {9 W9 @( ~# j- Z& L3 \
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    9 F+ _3 }9 h* |/ i- U2 W+ C1 V
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) q* i& t: x2 I, I4 }3 |" U
  15.     {
    + ?- c, J) t$ K( h# k+ I: @
  16.         free(frame);
    - Z5 D9 f& C3 T
  17.         return;+ A- p2 r: Q' G" j, b, K' M$ s: i4 J
  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" \
    / ~; b* N* w0 N+ H& _
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
      K$ V: o& k  _7 a
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \0 Z7 ^3 c' O- X( s
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);/ M. R( L* k1 N1 \1 U% O
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    - ?+ ^6 c5 W9 Z  S8 s: A% H; Y, P
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( J) z7 x. p9 \' B" [5 F
  7.             break;
    1 f7 I8 }! N" X) D( \
  8.         printf("sending frame\n");8 T- |$ D  o' {5 `& ~
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)/ W' R; N, y! B
  10.             break;
    + F) p* U$ P$ r& H/ ~
  11.         printf("sending boundary\n");- R; Z% @5 [+ M3 G, u5 t' a/ H. ]
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, y! R5 w) f; p. k+ R
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)3 d6 ?+ B" _- r3 W( t4 k
  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。


  E+ |. r6 \( K9 |* m


0 F& ^& Q$ h2 J) P/ b0 w" U+ G二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
* G/ i1 b" R$ R# d9 J9 C7 @
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    3 F$ P3 l, o' O$ ~0 `% N; ]
  2. {
    / R  j% b$ \% n- n! V) ?
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);6 f! ^9 z; r! H: \. K$ n
  4.     if(*socket_found == (~0))
    # [# ?1 N! {, z
  5.     {" Q3 ^; [" ~5 B$ l  N  z: O9 x
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");2 E  O) f, H+ ?' w$ r
  7.         return -1;
      x  w# V) f8 E- S
  8.     }
    . h! H: p+ `( \. @3 s
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    + c9 N6 X7 Z) ~) `' G. P
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);3 Z/ O$ `. u% Y7 _4 ~
  11.     addr->sin_port = htons(port);+ T: h# o2 \: D3 Z
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);1 j9 t) U% Z$ x# u0 Q
  13.     return 0;) m- Y1 V' _/ R; s' x. \% a
  14. }
复制代码

- R& \7 R3 i3 \. l! I; X2 C: g/ W& X4 l9 F3 T4 m3 p( X3 l  G
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:
( w; |) K! u9 ~  t' G: Z4 ~: m* d8 D5 i4 N
% B+ n- @" |" D" e: N6 Y1 R0 Z- ~
  1. while(fend > 0)
    # X0 h- [. H7 O1 S! u
  2. {
    7 d! J  y1 g$ y& g
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));8 @! g; f8 r, b  M( c# C  R
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);9 s6 e# s( q3 r
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    $ B6 K9 _1 c7 V7 q# I
  6. {
    , |( V6 f2 v+ k% y" q' ~5 K4 Y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    / P" `* \7 I/ R! b+ m
  8. picture.fin = 0;
    : C; `  y2 a  A/ i& |. G1 d
  9. }
    4 y  m# a2 m5 m
  10. else1 {: A) \9 j( d! j. y
  11. {
    4 n4 J- a) H( l' r3 a6 v
  12. picture.length = fend;$ }! g5 s/ f' U
  13. picture.fin = 1;4 P. `/ }4 ~  e; ?# E; H
  14. }
    % a- w9 W) g0 Z: `8 z3 u' P
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    : w9 Y  b' ?- i8 R
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    - `/ i7 V4 U" H2 |4 z
  17. if(sendbytes == -1)' x7 D( i5 V4 ]& P1 L9 w1 I
  18. {
    6 j( o: S: p8 R/ L- P
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 |3 Y7 k, P% @; D
  20. return -1;6 @! N& b! F+ Z, u3 \( {) M" u
  21. }9 s/ w6 G) E7 O/ S8 ~1 C8 j
  22. else
    1 S# H" r8 b4 t3 M5 F
  23. {, [2 O5 `/ j. G( }
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;2 J; G: q; M# s% D4 d* X
  25. }
    / D- ~; i( `# h3 O7 \
  26. }
复制代码
# J: \' s5 E/ v4 n" N2 @9 v% U

0 A9 d1 J% N% j0 ^" ?+ e

1 w/ ?4 [, A  f' I* ^

' T' ]+ a* Z! c8 @8 yiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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