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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
3 U% N4 ^, R" t6 U" W8 s( ~* m' V/ h/ R$ X3 ^, A# A


* U1 M# G) i& e8 }; A- N% T) R( N

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.html8 C; U- x+ g$ F" m
# E0 M5 z# g. Z1 d

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。


! N* g# C: v' ], A. U


7 a! M3 ]7 ~6 _

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。


    ' n' r, X0 _6 r: u7 c; o7 w" f

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% Z; \4 j
一、HTTP网页服务器
' Y9 j) T0 Q) d0 j1 i

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)
    4 i+ Q- \, n* `0 r, e$ V
  2. {
    8 N9 M; }& v3 s1 q8 t; l
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    % p  H5 V. ^" Q3 k/ d! W+ Q
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    8 j+ Q! M% c1 ?5 z( z- e( w
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    " r# L5 r7 I; \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    7 a/ `+ q. \0 e$ g" u0 `& z' j
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 \+ `2 S/ n( \  Q$ k5 ^
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    : h7 _& x& F" h4 g2 s2 ^
  9.     int ret;! {$ W7 j: U! @) c+ T0 S! u; s" S7 t" H
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)2 U( L; A3 k5 `
  11.         {
    0 \0 }1 N6 i8 E! Q8 B! g
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 I% V" I8 H& }( C. d$ `
  13.             return -1;8 _' E. f/ M( {: k4 M
  14.         }
    + E; n3 k$ m' w! X( K# ~, G
  15.     int on = 1;: l; M  K: N7 s$ A5 I- l7 Y8 T
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 b9 \: Z. D+ C/ F
  17.     {5 b- m+ [+ h: ^) E' S, h% Z8 @) {
  18.         printf("setsockopt error\n");+ b' D, `  R9 W9 u9 u
  19.     }. e6 p# L8 Y! J# A* }4 g
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % O/ O  a7 E5 q  i
  21.     if(ret == -1)
    $ M  N' ?1 q2 V! {: w+ n! v- i$ _
  22.     {
    7 n% |$ p( n4 q, C& Z, o
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    5 F( C, O; \3 [; K5 P+ L
  24.             return -1;
    9 T- m4 c4 p7 e- O5 e
  25.     }
    " A+ ^9 {% r' ^! F0 a$ ^
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)! [+ q, j& ^6 f# e: T3 ?2 |
  27.     {+ [; f1 }$ M0 y# d
  28.             printf("Listen failed!\n");
    - r& B: \% B6 ~# D4 K/ ?, q& ]
  29.             return -1;
    / S% }3 X4 Q5 {1 h/ _6 l! L9 \
  30.     }* c3 H" u6 \$ Z5 l- v
  31.     return 0;
    * f& f' G( h- N# g8 D+ 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);5 A4 B- k( Q2 H6 x9 {
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)- H6 q  [2 o0 b+ r7 T( s1 m- v
  3. {
    ( G) P; S8 }1 r  S/ i
  4. 。。。6 _  J' D2 Y& U! q1 G! x! j
  5. while(1)
    " n0 ?5 @4 R  J+ s, Z" G! r
  6. {
    8 {8 K, ^: V' w
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);, u% c* W4 Z3 H1 t2 Z
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    / }# R$ r' g' Z+ N& l
  9.     。。。7 T2 K) N! C$ D- U0 ~' `* L% \* v
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    9 P. I1 @% V& Z6 z- U* Y) y
  11. }0 D- |6 k- T5 e7 ^/ F' h) m8 O
  12. 。。。
    " Y3 l5 v* @( ~0 Z" v: t
  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- Q$ d4 `
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;' x! ^  q, S8 p; H1 x! r
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    6 A* z( Z3 U# V) R; k! o7 Z
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;  V% D! j! T6 K( m6 H$ N
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    / z: A9 I  |! 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;7 ^7 A8 }  c0 L& l( q4 D8 F2 v$ s
  2. pthread_cond_t pct;
    ' a1 A2 B$ f) o/ s) @0 a' j' N6 d
  3. int main(int argc, char* argv[])
    4 c* t2 U$ B2 x  j9 t, x. h
  4. {: f) I: z, ?  @9 m& w
  5. ...3 }# }& N$ o/ B0 u5 |7 {# o- O
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    0 n* ?- R5 j4 u) T0 U! X1 E
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);) q) N* }5 {% M. `
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    / `5 n8 Z7 U* C# h5 a6 J( M4 C
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);3 v) F1 ?, x0 {9 g" B/ P
  10. ...
    ! }( H# e9 O- j$ O
  11.     while(1)( q7 w6 {- W# u- \; A% `
  12.     {- Q1 `% R5 p. B4 R
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    : `. |3 H. D; g& e2 O
  14. ...$ d" r, g) z3 z! b
  15.     }4 A* m! _/ i6 L* C+ J! @
  16. ...  |6 @; B* S# ?+ ]+ Y& ]/ v
  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;">* D% Y- c: K( u2 f( h) r) E
  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" \( n$ }6 e; L! f/ x( A1 E/ b
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    * r. k2 }* |( s5 {$ u- {1 @
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    " [; m0 P8 v1 W# I
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    , u$ O( ^7 M" L4 Q! r
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"1 O( v* a8 A5 k; Z5 D: u# z2 x
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    $ @& g* G% K7 r+ m0 U  r- ~" z
  7.     printf("preparing header\n");
    ; c! Y- t& @, p; r3 P
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    & }: N% x# f- `# E) O$ o4 J
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    2 k2 H; j" n( Y2 k1 W
  10.             STD_HEADER \+ i; J8 @. J" o8 Y5 I6 h! d
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    0 n' v6 N# p6 C4 u8 h# ?
  12.             "\r\n" \, B; ?  e6 I4 F) R( t
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / t6 s5 ?" ]" ]) r& C& X
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)( m$ U" g! N6 {# C
  15.     {
    " q' u* X5 _- q2 ~) S- W: S4 X
  16.         free(frame);& ~, P- G6 d. a" W/ z) c! q
  17.         return;( Y4 o$ N: V3 B* q: m
  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" \
    ( i% l& ?/ |. ~$ s0 r8 g
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ! I7 ^$ h% @! r% P# H& k
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \! S9 w/ s- d9 h- G
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);  N) ^) d( A) d
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    9 W8 X* i! c& \- K( A& T
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) y! |7 |7 C  E4 D7 ^
  7.             break;* l5 L2 Z8 d; G& B
  8.         printf("sending frame\n");8 b; u, n) E0 Y! r1 h, y; o& z
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)( l) r! g: w- y+ K, x
  10.             break;+ Y- |4 v. N& N: h
  11.         printf("sending boundary\n");
      v/ A: P- K! z3 }+ X; {0 Z6 j5 f
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % y) s2 M- L# `8 T
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)8 x6 `3 H3 R- X8 S) F
  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, o6 r1 J7 l! M


, t, ~+ p! F  R4 C2 @二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:  b; ]0 D; S6 b4 f0 u: J
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    , a/ `3 B2 {: K) {- o* @
  2. {
    ) d: {3 {- T  Z) L" n* ~# a+ ^6 O
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    8 a3 @) s( F  @' ]
  4.     if(*socket_found == (~0))
    & W5 D+ ^: b- ?
  5.     {) p: F9 g! b( ?$ W* `. l
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    * g: p8 q. D2 c- H3 }5 d
  7.         return -1;
    , i0 l# E+ ]+ j3 h3 ?3 L9 l
  8.     }
    3 J* ^5 t% H8 L. `- S
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    $ _( I. D* @7 Q6 j. C/ [  u+ T
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' i) ]$ W9 ]0 S5 P! L
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    % ~  z; t) g9 Q
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    $ N& W. @5 w& i  |) z
  13.     return 0;
    $ o! Y5 X, B" |9 A. v& e
  14. }
复制代码

8 g( G3 s  X9 G$ w& w; ^! n3 K
5 C. d2 O: A# \7 ~5 o1 f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:
, y) N  k8 K8 {% L9 W
& g, N  D# T0 {" a8 l6 d- R9 U+ Q) e8 U! e$ W# D6 I$ c. y. a
  1. while(fend > 0): c5 ?0 Z6 C( _3 T
  2. {
    ! e9 K4 ?6 ~) K
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    9 N% |9 D1 Z- s! h: z, ^% Q
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    - d; ?: G# L3 i5 _$ V
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)+ Y, B" X' ^" J
  6. {4 E: n- J9 C  Y' t$ X
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;7 ?0 e- l+ m- `+ `/ U5 i
  8. picture.fin = 0;) e" d" |' {) r5 a
  9. }1 N3 h5 ?; V2 m5 U- E1 b5 Y
  10. else
    ) V& t# Q8 `. E9 {4 i) B
  11. {) O! ^$ T+ H# C( G5 v
  12. picture.length = fend;  d& ?# j* ^. p8 a) N( s6 G: Y
  13. picture.fin = 1;
    5 d- T0 V4 x9 `! L1 R
  14. }
    7 Y% {$ l8 M8 s! C
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    . t) t% {" a4 W
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' L) V. d. G1 w2 `9 j, ^1 a! b
  17. if(sendbytes == -1)( \9 m/ K; Z/ m+ K& d' S
  18. {6 N. f* [+ I5 l) C4 K: }
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 r6 u5 i- Q, V1 y$ n2 Z' D/ f1 r. a
  20. return -1;
    ! A3 J" e! c  D! k2 V
  21. }
    # Y  f( D0 \, D: q2 H* J* {8 W
  22. else# R& U$ |  K8 K4 d
  23. {- P: A8 _+ j' o# J' y( n
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    : z' a. D: m6 h% _" Z
  25. }& o6 a* j* G3 d& h$ P
  26. }
复制代码
3 s2 @  w$ ~+ G5 x
+ L9 y+ H4 ^+ @- Q1 _


* E7 ~5 `$ l, Y) p( T! ~4 f! y/ [7 U
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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