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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
1 A" K; J8 X' ^0 Q9 C" L+ c  k1 E+ F+ ]" ^) \( O& R


0 t9 o. W2 `5 b2 g4 P4 W- H

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) M: v5 q% {+ V: o

& B. I: |9 }9 j- G

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。

' X$ j) E) k' ?

; @" d& ^7 l* y+ b: ]& f8 R5 `& q

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。

    4 Q. |* M% x3 L% P

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。


. f, r/ t. M% T3 N一、HTTP网页服务器
' X3 t& b  q8 F$ t5 v

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)$ [! }7 w7 [* S( a2 k
  2. {
    9 l; ?+ N8 F1 Y8 f5 x1 H
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    # {' ?; E! j" ?( I7 e7 H& q
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);* Z9 q- o$ M8 U  N  }! A+ D( I( E
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
      e7 ^. Q. U2 G, R& w
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;% n+ V5 o6 L3 Q: I
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);' a' N. |$ _$ E# v- [7 n
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);) x. X8 n' h; S0 @
  9.     int ret;
    3 E* X$ z% ?" u# G
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)) j& l/ j( i/ b  M$ @
  11.         {1 s- S. c+ Z& Y' N* ~2 g
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    # J0 l* p, {) n  K! M1 k
  13.             return -1;
    3 G! `# j+ {2 d" @" U7 F
  14.         }+ {  w* y# t6 @# i4 S3 U) m
  15.     int on = 1;
    9 L3 }) {' r8 t3 [
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)8 C' [5 f' P' u# g
  17.     {; \3 K5 }2 h, m6 i+ {
  18.         printf("setsockopt error\n");3 z+ [* z9 S! x8 V; p# p1 R
  19.     }7 Q1 G" b9 `/ J1 `
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    % l: `1 Q+ [+ W5 g* H
  21.     if(ret == -1)
      Z* Y9 D; M; [
  22.     {
    * ]" {5 r# W5 z* o0 e' T2 j
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ) ?( `, R7 f2 U# H4 _
  24.             return -1;
    ; ]: ?; b4 f9 N- l
  25.     }
    ) z6 S  J, ]  i1 _! o2 ^, x
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)( A, P: I7 R; r- [6 `
  27.     {- y+ p2 N6 h. R& t
  28.             printf("Listen failed!\n");
    5 ^: l0 D' R- J: g
  29.             return -1;" W$ |: c+ R, ~1 n
  30.     }
    $ ^) Z& T& q- C" s) g
  31.     return 0;( Q/ J" Y- \) [9 k' Y* f6 r
  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);
    8 K5 B/ k% P5 s
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)* O) u5 E# g9 ]6 w: ~% k
  3. {
    4 I% C" D! I( _  x, e
  4. 。。。
    # a& |: U* D% |+ q+ Q
  5. while(1)
    . f* j. Q& \8 |
  6. {& M! H' T& ]  W- w
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    ! g  m. @+ S' s' l- O
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");8 I$ E6 K  B% i
  9.     。。。
    # ?- u0 B0 M0 F" l+ ]; Q
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);7 f  W' |3 m$ ?% o
  11. }
    / F8 M9 ~  f( Z- I. b
  12. 。。。
    0 q1 G# O* P. [! w0 @
  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);2 [$ e2 z/ |: F; S) ~1 t9 Z
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;' q/ m7 z  |$ C8 J! n5 F' U
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    . \, A1 N" t2 J/ u: Y  j
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;7 b( H9 J7 e# |: u- l/ S0 o
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);, M3 i. ?3 X# C; v$ r: h
  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;
    1 q* [, y2 f/ T' J, b
  2. pthread_cond_t pct;
    & V( ?- c- g2 \# Q; _
  3. int main(int argc, char* argv[])
    3 A2 S, C. `6 P6 A" @8 _
  4. {
    7 R, B3 Z2 v, n
  5. ...3 q% V% o0 V; l6 I. f, {
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    ' |2 W. a# J( [2 Y# b. v
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);7 F7 v) K$ Y6 ]& S4 a: Q
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);/ c  P; L+ h  \4 f! y. g, R
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    * y% h' g3 y3 T( G( J% F9 r
  10. ...) B, T2 t: |  }" ~; a, Y# \
  11.     while(1)
    3 R& j2 [" t, ]2 q
  12.     {' Y4 J  N( N! N5 N* r+ }$ |4 J0 E
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    % E1 [, F8 k3 D2 R
  14. ...
    . e! X1 N) @& E1 a: G+ |# \8 q
  15.     }2 V) n' a7 k. N7 W7 m
  16. ...8 m0 I. A0 P( i1 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;">4 C4 H0 z# W4 a. }
  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" \/ ~$ ^! ?. r4 {) ^$ [1 Y* J- s
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    ' G- i3 B& G- X
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    - B8 @! Q1 B( S
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \5 V% }1 F& r+ M8 S
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"& O& f2 I/ s! x
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"0 W( r: D: w7 c2 M: j6 O) _
  7.     printf("preparing header\n");
    / ^& O3 S- u; B) x. k
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    2 |3 {" V3 q7 G
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \, h3 R8 W7 I# p+ |( r- n1 X, }
  10.             STD_HEADER \
    5 J3 `8 t+ v( }( f2 o* V$ O
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \1 J# f6 c$ C0 F& @
  12.             "\r\n" \
    / O+ }2 V6 T1 H8 f) i
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 }: H: F* q: W, v
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 G$ S' ^" B) J- \
  15.     {: S! r( Z- g# O, q! `
  16.         free(frame);: _7 r! f% u( C
  17.         return;
    : @% F/ u8 ]' c4 ~2 H) C
  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" \2 H# G/ e8 F( w+ j6 r0 c
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \# Q) A0 F* e5 J7 w1 I+ {8 P
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \6 X1 w! m( U  ]. d' n6 `
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    8 Z7 d& z/ e. _$ \) g/ M2 a) K$ {4 H! X8 B
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
      X7 J, u  Z- k  U7 N
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)& L! C" m+ S/ ^4 @
  7.             break;+ R2 a- m/ c5 z; G. P
  8.         printf("sending frame\n");) G* m8 q( q$ e  \
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ) n0 \  h: E& a  N
  10.             break;+ ], ?  M, ]* v: K; B/ M: D
  11.         printf("sending boundary\n");" l+ P+ |. m& q
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");5 A! l; J9 C/ I$ H$ J# l; v! H
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)% b9 h! _/ E0 `- }" ?' 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 t8 n) D# P6 G; j* W, B5 S

4 {! a1 g6 i) x  d5 ]. S) h
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
* c3 B# a# K. f
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ) N3 y. q, r: X9 z$ o9 |8 W5 `: N
  2. {
    ) e3 k3 G! x# `& @$ s" D
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    & j2 {+ n1 a* {: B& b
  4.     if(*socket_found == (~0))
    , R- v$ W- K% V  y
  5.     {$ o- q' r% u0 k& `" a% P& ~# u
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");( `$ Z8 l# g: w: x7 Q
  7.         return -1;
    8 T% f6 P  l4 p2 i- u5 D* a
  8.     }2 P0 |) ~5 k5 a- P
  9.     addr->sin_family = AF_INET;/ u5 H- {1 h) x. l4 Z
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    & R' S, ]- g2 g; ^2 u
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    " E( \) E2 m4 n1 x4 P
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    , |  o2 P* r: ^4 ]& Q& b
  13.     return 0;
    0 ~8 y4 a8 W& [' [6 X9 e) m
  14. }
复制代码
2 y7 _3 I! D1 B) M0 ^

. d$ m! G& ^" R6 ~8 {3 u: J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:
' V! [5 p$ s. K7 t1 w, m! q' S; L- C: d. f; D9 r6 H) E  L5 {
! W6 y) p7 R8 K4 b( M. [
  1. while(fend > 0)( z3 q& h: b* a; R2 x$ M- c/ b
  2. {
    ( m8 h" d& y" Q$ u% X
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    + r/ }- a  U( P0 n: @
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
      z, W* s% _( B( U, r& O: Q$ b
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . ~* h8 C! r- o3 o2 p' W
  6. {* f2 ?9 @. |$ e  |3 W, e
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;) B" j; C# a% g4 E6 J
  8. picture.fin = 0;
    " G" A% m: E  [) J* Q
  9. }# ~' ^) ^' n, g; k6 c6 d
  10. else, r4 M5 u: |; u8 s3 \
  11. {
    - Y& n: A' n1 S& D/ F! _* S6 `; y& A
  12. picture.length = fend;
    ! g1 C& [# _! N+ q3 V4 o) T
  13. picture.fin = 1;; I* i  B3 k) |! J8 w/ u8 T
  14. }
    & y; G; R; I9 L; e' J% d
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);7 M9 `' U0 w3 ?% x
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 I( g7 p( ~# @
  17. if(sendbytes == -1)
    $ z0 t, k1 c/ D5 M. P$ q( S
  18. {5 R9 `( O% r: o
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 y6 n2 I; w9 W
  20. return -1;
    , z* U: d) L" n
  21. }/ @7 i: h- z" V8 X1 h4 j
  22. else8 _/ T+ |: Y1 l* d8 F
  23. {# W! }+ H5 \# H. q
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;1 L1 l5 x/ m7 t: X7 C
  25. }
    1 }' O, D5 Y& x5 R. @+ o
  26. }
复制代码

% p* `2 O: n6 y& d* [1 ~) N( W; F/ H" |  s

2 h6 R4 l) d0 l- N6 _$ P+ C
+ d: i& i9 {+ J7 t
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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