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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! J% p( t. m0 o
6 N4 |8 N9 b$ X- p9 S

- n- V) l2 t3 j8 i/ 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.html
) ]# b5 [5 Z6 s0 e! `4 G0 H! |
' X( ^$ {7 A. e

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。

2 c' i" {+ |, {" v

. {+ p* w. {0 A% p! @6 Q6 b

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。


    1 U$ C! T" W% y; b% Y- T- 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。


# U) S# @1 Q' P, h: @" }0 ]一、HTTP网页服务器
8 t( F# q9 R( O5 s2 b; H

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 }# B% e4 C; ~  ^+ u
  2. {8 B6 D1 u7 {* e- D9 z3 J3 b
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ' b' m( {) u% ^1 X- I0 B
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
      Q" C0 d3 [% s0 H! r1 p2 w
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));( Y5 q! \' V. B
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;( t# m+ C! r3 K& c. `
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 v6 G& u5 m5 \9 q8 u* z# L
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);8 ~* c, z& T& d2 \* N+ A: f
  9.     int ret;
    9 @/ s  a- }1 K6 }& o& r5 N/ T
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)5 W% }4 ^5 F! |1 h" [7 N
  11.         {4 V5 S$ Q: t7 Y3 K! ]
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    3 V0 r; |& `' ?9 P! B" ?8 ^; A9 O- O, @
  13.             return -1;
    ( A0 s, x! O- ~  l" }4 y4 K' U
  14.         }1 j" @; F; n) {7 \, M9 _4 V$ J! d
  15.     int on = 1;
    8 u) {' P' _) X7 P+ u8 Z/ ]2 y
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % L# u3 i# b7 I. j2 P. C5 V1 N+ o
  17.     {
    ; E4 w; @) `- I" G
  18.         printf("setsockopt error\n");
    * j; t5 V" n$ Z
  19.     }: ]; M2 Z; v2 P) v
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);; K( v; B% J+ t$ _( c* }8 ?/ p  _
  21.     if(ret == -1)% }& v3 l1 q3 D' T; E/ t
  22.     {& z: q* t# ~4 D& T
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");3 L+ g4 @1 e. i" m8 F2 J2 z
  24.             return -1;
    8 H" M2 r" h) X
  25.     }! z9 W& G6 p% X' q
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)6 [+ ]& h5 H# d$ f% [
  27.     {! K0 @* @/ b7 A; G8 p
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ; u' h3 `$ [6 E. `/ b/ F* X8 E
  29.             return -1;1 _2 j5 D# i, }) D6 ]5 @
  30.     }% E& F% O2 H2 k" D# j
  31.     return 0;
    + \$ v3 T$ W" X/ |* Q, 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);+ M  o! l1 A& T  F  }, j; W! o
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    3 m; [, w8 F0 C1 P6 A, ]- ^
  3. {6 K$ D* }3 [& t, p
  4. 。。。
    / ~. r+ P* y. S
  5. while(1)
    + {) |1 x: Q8 w9 D) s/ M6 J, k/ r
  6. {3 l2 H! z& {! F( w) M
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    7 S8 }6 x. K! X3 S6 _( L
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ' c& r8 l9 _9 D. q! ^  L
  9.     。。。3 ]7 `% K+ x& g
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    # R' u: J$ _1 w, l& r
  11. }7 A$ ^) g/ S% i( k
  12. 。。。5 |: ]7 V1 B/ h. M2 r
  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);0 {6 l- T1 F0 @$ H/ l
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;( P8 W& G. G9 u2 t8 h) X
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;2 A8 D9 o% ]* t) J
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;, S' w$ Z$ ]4 d/ b. M/ r
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);) J+ X% Y; C! f7 y  P8 K7 N. e% l
  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;# i( j6 p- e" y; x1 K3 U
  2. pthread_cond_t pct;
    - o/ H5 U6 X7 I( Y: J5 \* Z( c
  3. int main(int argc, char* argv[])' S' }: Q9 ^, H) Z! l) R
  4. {
    ! ?/ k+ ^& H8 B/ X0 v- Y# w7 F
  5. ...$ f* E0 G, ^# i/ i
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);' e2 S5 ^) I, c. Z2 y
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    , N6 X( w+ p8 k
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
      A6 o# h8 ?/ {* j* `
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);: j2 Q2 J- G" K& {0 x% O7 m0 }
  10. ...+ m* E# r) T, N3 g
  11.     while(1)
    ( i% c: _1 M% }1 n
  12.     {
    ; H6 L4 Q/ W9 B+ A4 T
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);# Z0 G' |( |4 k2 [* j" t4 E
  14. ...
    7 z/ v5 a. T& ?1 i
  15.     }- {+ C8 g$ C  T( S9 Z9 ]  r
  16. ...
    $ n' s6 i: G3 m' t
  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;">
    / v6 L+ ^- ^! g* C: W9 e8 T2 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" \
    . D7 A, R. s+ e$ U. Q3 B
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    6 N, \3 k0 w# R9 J6 s. o
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \, c2 u" s) Z6 E* _; G& B5 r; a; J  i
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \, s9 Y0 ?3 \: z: }" m% \6 I
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"  Z2 O. y9 e2 t) F( _1 B( {* m
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    $ @+ b9 \& z: Q/ M
  7.     printf("preparing header\n");
    6 k$ C/ A; H' U+ A& J' h, A' o+ u8 F
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \5 |# d# c8 j% P( M2 j2 y. F- X
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \$ q2 B1 }" K4 _& e3 ]0 C% p; r0 P- F
  10.             STD_HEADER \$ m: n: K9 a; }: k2 {, q9 E
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \  }$ e0 Y+ b+ K' z! w$ X6 X! b
  12.             "\r\n" \
    4 e) k; _) ~5 r9 y
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");& ^; x9 Z& l; X. Z9 c- W
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( j0 `2 H# e( I8 I. p9 o
  15.     {
      K, h3 s$ X) K% Z5 T, o
  16.         free(frame);
      A, `& D; z  ]( [$ j
  17.         return;6 z! M' P8 q7 L6 v, I
  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" \" L' \! R& ?$ {$ T
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ) x" x5 |8 P0 ~& ?& }2 ^
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    * |+ F; {% b& _) I
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);4 A* u* A8 l( K+ }
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    * \6 g' h8 M9 W% `
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ; ~9 e' \$ O) y% u1 v* }+ m
  7.             break;4 R/ G# ]. T1 V: |- E- v; W
  8.         printf("sending frame\n");
    1 p3 C7 X/ @  W7 e! H% @/ Y- J
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    1 L) D: _1 D3 g% j& |6 L
  10.             break;
    3 ]% B' p. N: d9 X% t- ]7 a5 k
  11.         printf("sending boundary\n");* Q, c5 ~* ^) x! h
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, l2 I  V4 V) M; z4 x
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); g) x; f4 K/ @5 z4 x
  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。

1 \" p( j# w# N' V# l. h$ u


* C; v5 }; h) g: g4 {2 y二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
! |6 q. K/ v! B1 ~( M6 i
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    / q  w: I# x9 `: {  C$ g
  2. {
    . p4 Y& {4 J. B* u+ d
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    7 u/ F- B6 j' J- {8 L$ c7 K( S
  4.     if(*socket_found == (~0)). m; F. ?- z5 L. @2 }
  5.     {
    2 Q4 q) g5 p6 c* C
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    $ c2 @- D! v6 M( S3 w' D# J
  7.         return -1;& F1 q, [" _* P6 C* W
  8.     }% b0 W0 W9 V$ M, F& ~
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    # F/ x8 {& X: P7 @, \
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' s1 Y5 s$ S0 ~4 z! e- g0 ~
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    3 u% L& o0 b; {0 g
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);; _9 l9 ^) V9 S+ e1 c& G! |
  13.     return 0;- Y/ g# ^# Y, [: j6 k* D. T
  14. }
复制代码
+ v0 Z$ t9 B0 n# V+ \* A" Z9 _
! ]0 J1 m) A. N$ N9 p' O4 [
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:$ _. d8 c0 @. K2 L& _
6 b8 w9 A# U( p6 w: o! r9 y. S6 {

' Y1 @. v1 N' R
  1. while(fend > 0)
    7 y/ c2 L8 Q: ]# Q; q8 H
  2. {* E) A8 S1 k/ o8 k" h
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ( E& _9 t) k- X7 V1 V4 k5 x
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);& R  {# _* T% p1 p
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    9 E- b  b" D4 y6 G
  6. {
    , q2 ]' Z+ J, U
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;. U  u. D& _9 |* w" {1 R5 _5 c
  8. picture.fin = 0;1 U9 v' `  ^4 C. W$ r$ v' h$ j3 X
  9. }7 a7 g, [- z, T( f
  10. else& L8 k* Y! \7 ?
  11. {* P9 X' f5 u) T6 w# Q& r- _
  12. picture.length = fend;- e: x$ v$ T; H/ v+ T! U
  13. picture.fin = 1;% D; @4 I  F8 g1 W( t) {
  14. }0 X  s" ^, \% k# P" c. q+ N
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' `+ b# c9 G  x# f
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    9 M1 c. f8 A- i! e6 I/ a( G. T0 `  N* p
  17. if(sendbytes == -1)8 z; n4 v, p4 q( I. f4 a# O
  18. {
    ) R( c7 C5 B5 }% l  v
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");& g8 H  A. P% c+ M
  20. return -1;) x* o& O( |; A1 m' b5 a
  21. }
    , Y) P; n4 \4 J" U# L5 {3 `
  22. else2 u/ j2 c: D9 z; J5 \
  23. {
    ! Y7 @4 T1 M+ L6 h$ ^# M
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;& l" |3 X6 T& T7 W
  25. }# i! ^: Y& X+ T: m3 U/ g
  26. }
复制代码

+ s. t8 m6 M- g5 m( Q7 e( X1 Z- U* m4 m# h: n) a; U8 O' [

5 f6 j) X) G: l% U1 a1 A. t* F0 H

' v/ g4 C& b3 T4 Y! }% iiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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