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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 ' z+ e( y4 A, G0 l
; V1 o3 d& n# r; a


& S; s+ F% G4 T/ V* t, A

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 M8 _0 N% @3 d' Q
9 ]5 C1 T4 a/ Y/ R

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。

1 q+ J3 D5 Z, w; `, Y3 Z: p% a9 g

& M+ f- N1 t. p) c% _9 e

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。

    / T( S% m3 Y; _; I

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。

$ d8 J4 R2 s/ w1 b8 o' {4 Y
一、HTTP网页服务器2 C& h! v% w. u+ v5 t& Q* y

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)
    - t7 ]& ~; ]; `) t2 [0 j( t
  2. {/ \; R9 d# }5 ]% X; x6 O1 x* e+ o
  3.     struct sockaddr_in servaddr;. n: B" w! l% n8 C8 g/ Q
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    , }, e$ G$ _2 r# h
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));$ C5 t! e: q# [6 w% G# O# L- O
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;* `; q! ~5 v# p; ^
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / E3 V' d: E: I9 z& X' Z9 ?0 M
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);8 z4 E8 h" K" }  X
  9.     int ret;& J9 ^( |' O/ B
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)  H0 ?. N6 C( `, w! M$ p$ p9 D
  11.         {
    9 ^* g% J: E* ]" y7 K# t4 s7 Y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);) T8 N) Q! K: Y
  13.             return -1;  F9 w; w9 |- E& T- a
  14.         }
    " C/ O  N. c' a8 K! \
  15.     int on = 1;( O0 n# X. S' x7 K- ^
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)  q- ]( _3 p" W6 k: Y( |
  17.     {
    1 z8 m. Y, S+ b. n
  18.         printf("setsockopt error\n");
    & b$ {# Y7 j) x( s: o4 T7 L$ U+ x
  19.     }
    1 a! q$ o* L' N7 z6 L( F1 F4 b
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' R: ?+ d2 X1 R0 H
  21.     if(ret == -1). E4 d$ M& n3 t& m
  22.     {
    3 x5 v9 M0 f0 W2 Q
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");+ C  W* e& T8 g2 u  F, k
  24.             return -1;$ G; A6 }; h2 w/ G6 `! a+ X
  25.     }- X# w/ G+ R% u1 o" E; T8 S
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)2 ]0 c0 i: y" X" S$ }
  27.     {5 Q- M" l  F- \# v
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ) I6 X- F/ Y( z. l. g* V4 [8 X
  29.             return -1;1 |" X4 M, i' j7 e4 I
  30.     }( F9 `# a! R  Z9 M: q
  31.     return 0;
    - N. L' _9 D4 H2 t; z
  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);! y3 X8 U: ~6 F5 V( A
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    9 j0 ^7 T! ~4 A
  3. {* F) H+ Q! `$ @/ v
  4. 。。。2 Q1 @* \  z' b( q. {. _
  5. while(1)
    ( H: `; y; }5 C6 q# Z3 N' b
  6. {/ B+ Q- _1 k6 Z% w
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);+ K* m% {9 }/ V" H
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    5 |9 d6 P0 ]1 X9 r
  9.     。。。" n5 W: r6 e3 U# X- r
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    & e! c2 h+ }; X" h  Z
  11. }
    3 ]6 L7 e5 m2 ?/ G! L2 \, ]( J
  12. 。。。4 Y: \7 f- 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);
    ! T; x' ]* O& E" |& I, E' M
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;8 B% p8 f3 s- a7 X7 V& S
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    5 `; }$ H. L! d2 q! j+ @; L1 z: b+ t
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    4 z4 t5 k/ S- Z. }# a- Z2 z
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    5 w. }( l" H, v# ?3 ~
  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;
    . o9 L9 @5 s. x! o, [) N& w! g
  2. pthread_cond_t pct;' d5 x+ \+ A1 F$ k  z4 P
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ! A; U6 m2 j( }8 L
  4. {
    0 i4 p1 Y$ Z5 ?
  5. ...
    0 j% }! I  a+ }# @% Q/ W7 E
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);) J4 }4 A$ r( x0 I# x7 T3 ?
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);; J3 U: B% w2 L- Q) f
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    3 x0 L% _& r- ]/ R8 ~' C
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    : W- }. h+ \7 g  p
  10. ...$ j& y+ {$ ]& t7 }, F
  11.     while(1)
    & r/ O+ T9 l# N% _7 U: y+ @
  12.     {2 [( C1 `) I' C) w9 a2 D! D8 b, T
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);' X+ A7 T& h9 n5 o
  14. ...- Y) ?. ^5 U! _% F% Q) n; [
  15.     }
    ( u' s0 ^% E6 Z# `; W( e: j) s
  16. ...
    . F4 V$ Q0 e* q1 j4 ], i1 M0 e  u
  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;">
    * a$ X, u4 K1 d$ r/ k; o; q8 S3 C
  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" \/ D5 S; M7 }: e' i1 r& E  B
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \, j) ?: A% N1 p# a, f1 V" ]3 d( G
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    - @& x1 r8 C4 G( f- B" a' i. B
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    # Y+ T6 o  ~9 {; f- w1 W2 m8 M  h
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    4 H7 j* r* g! T$ K% E: n. r0 z6 d
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    + w0 c" r+ O" n7 f0 z
  7.     printf("preparing header\n");/ b4 Q3 w. e  _3 C7 R& m
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
      J; X/ Q3 p* B) C% [
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    # _6 u, z0 }0 A3 O% J
  10.             STD_HEADER \
    * D$ ?) ~# G: o: f
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
      Y3 Z2 C4 {$ k6 I; A
  12.             "\r\n" \5 x0 G# ?0 A1 f
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");& b+ L$ g& k0 N" C- K8 b
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ i0 [5 a/ D! h* ^  v9 B
  15.     {
    6 D; I+ k0 `* L% ]/ ?8 @+ e
  16.         free(frame);
    & P, H9 H& F" m. [, K
  17.         return;; S+ Z' Y, E4 m; o0 B" ^" A
  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" \
    1 ~0 _& c: A. K' `
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    : W* U) @3 W9 U: H0 @
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \  L% ]0 I; o4 G
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    % ]) `2 h/ t3 W5 [  ?8 m
  5.         printf("sending intemdiate header\n");0 A- t6 u9 n' G8 p( n* L
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . O' \0 A! [% H% m( V8 m
  7.             break;1 N, G: w" q4 z' s" k5 I: u
  8.         printf("sending frame\n");; }- g- Q# v2 y% ], j" c
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)9 J3 a3 e1 Y2 B" |' B. h
  10.             break;7 h( |( o  h* R
  11.         printf("sending boundary\n");$ G1 w- y  Y( G; D3 X
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");: B/ @" l( T, |" o: V" |
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    2 ~) ?. Q& j8 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。


; q( Z" w5 Z% D9 H0 E6 I: u, r2 L1 g


# L. p6 c( C; x& r6 Z二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:8 a. A( A5 X6 r- i7 P
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)! f% G. v$ T0 a- h2 F9 d! n
  2. {
    # R/ @" J7 x- Y  _8 N9 X
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);  y5 E+ o: H" ^7 P, I
  4.     if(*socket_found == (~0))
    " s9 M( K7 Q! _% _& q9 J$ X
  5.     {
    3 r0 N# r9 X) k) P/ R" g7 k5 ]
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    ! |9 r  g8 |( p
  7.         return -1;; Y6 B* i8 h) G$ Q
  8.     }& Q/ U) [0 p% K. D, V# x8 x1 ]
  9.     addr->sin_family = AF_INET;+ G/ ^# P! X. L8 v
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : g- p: e5 C; K% p0 z) }
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 J# ~$ I  @+ \5 c) w1 h
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);+ _+ \- I  ~- ?2 r! ]
  13.     return 0;
      X. }- B' v" F1 {) k' k9 f$ n
  14. }
复制代码
9 ?+ s9 i6 S. |! q- {4 g; c3 W

( y7 Q5 ]: [3 z3 I' E8 Z) p' f1 A. T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:! K8 {& i3 O5 G, b  I+ ~+ [. s& |

& j* L6 U& e; b3 J5 O# J  n/ J2 A, m, y# M% T& V. L
  1. while(fend > 0)
    ) M$ u/ l. d8 r* a. {# y
  2. {. I$ }1 {, P0 q0 x
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));: y9 g; z8 J, W* N4 f) h3 @+ A) \
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    . J' w& S/ _6 }& y% r1 @& r
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ! p. f- o. F3 a
  6. {9 Y2 q+ J% a; i+ F& Z. N
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    1 X3 U  N& i, C) Q# q
  8. picture.fin = 0;  H, j% X" ~8 m  o& q1 R7 g7 T
  9. }1 W4 A# v- s" p- I; J% a
  10. else% h7 \2 K, u. P' V4 ^1 V9 m- g
  11. {% {$ J" e9 p% ?, H& l, x! ]
  12. picture.length = fend;5 f5 s( Y) K! h. H+ T# h
  13. picture.fin = 1;
    % b( m) @3 ~4 q. a* e% j0 p, k, S
  14. }
    7 d2 u: ]6 i3 T, N" O
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    6 R! \& g. O- f- t. {
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 t. n. c3 a- B8 H* }
  17. if(sendbytes == -1)/ V+ e# e0 \% ~* u
  18. {/ C5 a: r& B2 \# G
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");; e7 |) L' A. ?& y
  20. return -1;
    3 X" e- g5 R% [& [
  21. }
    # C& k2 X5 ]3 q4 F+ c8 \) [
  22. else
    4 ~6 d# {: ~# H% `' t
  23. {
    + Z* t9 z7 y7 p  M6 A
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # O" N7 g% o! r5 u& L* J
  25. }6 j4 n8 f$ i, c  T
  26. }
复制代码
" a& y  E, H8 T# k# C
+ U+ ~( F0 a; g


7 @! ?& J& Z; S$ G  z
: `  Z9 E# }$ x8 p$ J# ziMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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