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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 7 O8 `/ k9 d; R8 `/ N& H

# t8 [" ~$ p$ @

$ ?; u. M. w7 `9 E0 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.html, J. O3 S6 V" H3 B/ z1 i
# n" v5 K( W' _- {

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。

9 X: Q( Z* s0 G: p2 p5 D5 }


7 m8 Q/ m6 J$ @: {2 U

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。

    , U/ y2 z4 {3 l5 b

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。

6 Q( \6 H+ l. V( P5 C" b
一、HTTP网页服务器
; w3 }& ]% I0 D

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)
    2 Z. z" g  U6 h9 j
  2. {  O- ^2 v3 M# R. a
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    0 d- n( a. q8 h7 Q2 y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    : P8 j& \& C3 K* [
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));" ~* i- j3 ^) Z& a1 `+ y% L) T% A/ ]
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    2 {: f& m) G; I2 A: a, z7 |
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 l3 c$ f" i! q1 O) e2 m/ s5 D
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);! N% [/ i$ u! ]1 A) T- @
  9.     int ret;) r+ m; s: b# l
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)/ f. ~6 M/ b/ c* }5 W! w& D
  11.         {- z9 Z* V) F+ b) H0 D8 ^
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);' k; r+ x7 _' }1 |
  13.             return -1;/ t: ?/ V' o0 f2 y9 E3 d
  14.         }
    4 D* A/ q& q' L
  15.     int on = 1;' y5 T! U" j- m0 i/ O
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    4 x) n; K( \# M: {$ j1 X
  17.     {  s% Y- w" I* Z1 }! }* t/ ]; t
  18.         printf("setsockopt error\n");
    2 D, L0 q4 o% q( ?. v) I
  19.     }
    ( `# s7 M( \& G/ `5 k: s
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 q( E# _! M- ]0 k( H  t* b  S
  21.     if(ret == -1)
    # f( E' r3 Q7 h3 j# r& G6 V4 U
  22.     {/ _/ S% T- `& w; t3 l# E1 y
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");2 y! G6 [6 Q* [$ e- O2 m6 A
  24.             return -1;
    0 t% F/ i3 J  v# E! Y" d( }3 H
  25.     }0 t+ v, s! O2 \. L) y$ ]+ F; T) w
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * v$ M2 h+ X, F* k! ~2 o, n
  27.     {* F5 @6 d# \* h& X2 X, k
  28.             printf("Listen failed!\n");
      ?- ]) S& Q, Y7 O3 [9 T
  29.             return -1;0 v# A7 n+ n' J! S: @
  30.     }
    ; ]& W7 r- d& W5 S% Z$ K3 r
  31.     return 0;0 B( [& q$ T, X% a9 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);
    % B1 a2 N* M3 z' }" X2 `  F, A
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)% \9 P; J$ n* @: g' m
  3. {4 t. }/ _5 y1 q# q( ]4 @# o
  4. 。。。- n  }4 J0 @. I' K
  5. while(1)
    , `6 y% ]5 n2 Z
  6. {& o" t3 ?5 R6 S. L. |: Q3 _
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);! A( F" X3 g) @7 w! c  W  G+ M3 a
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    % g  U. T- K" ]7 I% p
  9.     。。。- `+ F; d- H2 X0 g6 ~: \. \& A6 I
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);, c$ ~$ S; H4 Y9 B: p
  11. }( l2 M& S: N5 V1 l
  12. 。。。  N; D! c  d4 {
  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);
    , m' t2 J/ Q' O! ^; i" X& O2 b
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;+ X* f  U6 u0 C7 p9 g
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    % K( K# w! e- q( A+ V' o% M
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;# [$ I. Q$ \  ^+ [
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);. }, _9 h" G) K8 h$ T" _
  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;
    6 {$ \& Z9 {" i& X* i9 i
  2. pthread_cond_t pct;
    4 p, q+ G3 M; m+ N+ z, h0 w
  3. int main(int argc, char* argv[])  Y" F" p. ]! R: M2 V
  4. {
      h2 ~1 b* z4 e
  5. ...
    ) X5 i7 n; b# G3 j9 U: C) p
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);) X) Y& ^: O, o
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);2 ]0 r1 P7 T3 c( Q6 ?( F, T
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    0 T- x0 T1 K0 w* Z8 N  N3 d1 H, {
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ( ?9 e. q1 E, n, X
  10. ...
    * T0 v- E/ T6 p/ p7 h: h, ]2 q
  11.     while(1)( w! J+ {  u- [* F6 K# s% x, ?6 A
  12.     {
    - b5 U  f$ h: o* a6 ~5 ^
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    $ ]4 y; x9 z3 o# U
  14. ...
    0 H7 Z% d; A) Y5 V3 f
  15.     }+ R9 F/ Q$ b: h" W
  16. ...- G* u- M" \1 z5 L" q6 Z* @% M
  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;">2 p& R- k3 ?- ?3 a2 }$ Y$ ]2 I
  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" \
    ; j  N/ r7 {% h8 ?* Z
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \0 f, s0 ?1 c9 x6 A; _7 f* Q# `
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \$ |+ u6 s8 I9 g
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \6 U* y* X+ f' T) \0 X
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"$ B8 A" W/ F! ^9 v9 S3 _
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"5 E8 G  H9 r1 O( Y# Q. g# ^
  7.     printf("preparing header\n");
    0 ^/ p1 U: ?; u% Q3 u* O
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \. n: M5 b6 f* q1 A, D# \% n
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ! i+ A4 \$ ]+ S, H- ^1 L) [5 p
  10.             STD_HEADER \
    9 j5 ^2 y1 K& C1 R
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 a# N0 T* ~. @. A
  12.             "\r\n" \# d* p; G, `( J' w6 j: X9 q8 W
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");1 h  F( }( O" x4 q5 x6 E
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    + G+ v/ w# |, Q1 m
  15.     {
    # A6 z+ y6 R3 y9 i
  16.         free(frame);
    8 {. \$ g3 z, C$ @
  17.         return;& F0 X$ I( E. `% b" [* X
  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" \
    ; f! g1 G4 Q/ n0 L) D" U
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ) j) }& ]/ l+ X6 }- {: ]
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ) M' D, k/ v# U& D
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);$ s! D8 X% X( K- ~! |* x
  5.         printf("sending intemdiate header\n");6 N; O- e* V' a- Q4 e
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    7 t3 ^. @0 S1 z
  7.             break;
    9 V# @2 c* M7 u' O: V) ~# q: {
  8.         printf("sending frame\n");
    & P4 z1 K5 D6 k- L3 l3 A: l+ R
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)6 |* O5 `6 [. ]8 G: ^) d6 y
  10.             break;
    0 s, A# s' X4 W4 F7 D. r( {6 S
  11.         printf("sending boundary\n");- c% @( l. C! K7 w) @
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");. ~1 c+ b, l  ~4 k5 L: v" c
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). V1 @+ _/ X/ L( _7 @$ i
  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。


$ t/ w3 d+ D& _) |+ S- D, u, e


1 Z* S- K! M$ ~0 I7 a二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
$ @% v+ ]# e3 \, k
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)7 x4 E( i8 E: w# c
  2. {
    5 j3 B1 M/ U3 w) L# W1 Q0 ?7 _
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);) Q+ y# W9 }5 Z' v7 ?
  4.     if(*socket_found == (~0))
    % x/ u) [5 e% ]3 p; y2 F
  5.     {* G# B+ |& r9 @$ d
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");3 [9 R3 F9 x+ ?9 w4 ?" T$ s; z
  7.         return -1;
      a% m" B7 p# ~2 e8 j+ T
  8.     }  R6 r' D6 Z+ |* C8 b) |5 Z5 s
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    1 v/ ^- Y- N2 A; ~# n* I( Y% H
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    8 L5 Z# z" ^* ~0 |, C3 ]  Z
  11.     addr->sin_port = htons(port);4 l! e& f9 C6 [5 T# h7 F
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);! t7 }, v) Q9 [4 N
  13.     return 0;2 S% \( y% m! h
  14. }
复制代码
8 ?5 O) b& p" @+ Z
% A; z2 k/ T- y% X
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:
1 R# M* V6 \. b6 }. }, X; `- b9 K( j6 b# M- h+ J% r: f, A; K

7 ]* U6 [  U  d
  1. while(fend > 0)
    # C. B. j! S" |0 ?6 o+ g4 F7 y' q
  2. {. ~5 b  h, d( H" ~) k4 ?
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    ! S( K- N9 I& Z. i7 g: Y
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    0 f( z( F& b4 P/ |& |# Y& L# w; L" H
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)5 C3 r! H1 Q/ e/ I6 b) n4 S
  6. {" |" E  g4 X$ j
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;: k# T* R0 ~- b  v  l) r+ T, P' _
  8. picture.fin = 0;
    9 W7 }4 h: }, G3 ]/ Q
  9. }
    # l$ V- Z! E' S4 b
  10. else
    7 }2 Y* R! e9 }
  11. {
      l) v) J# Q6 N: Y4 r$ n. }
  12. picture.length = fend;
    " Z0 g8 ?% I5 o- u( h# K6 O6 e
  13. picture.fin = 1;
    9 T! Z  M7 B5 N+ [9 u
  14. }
    * N2 F0 X* B( q, K1 r
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    4 q- v2 S$ E1 V4 d
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);- r, P6 T+ f. f. R/ D$ m
  17. if(sendbytes == -1)
    ; r; z' Y" ?- ~7 y$ m# B
  18. {  g6 d3 |# F  {1 p
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");3 _0 A8 R4 Q$ R( W
  20. return -1;9 z( b$ t; i$ C- r* {
  21. }
    " [* J* L' o2 r* B) v7 {. I% P! x  l
  22. else
    , x, S3 i  k. ]/ ]
  23. {
    & Y# J  t1 }0 z$ u7 J
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 x) R$ U2 O+ J+ G
  25. }1 p- a1 T" W" M- t
  26. }
复制代码
! W( e$ ]5 `: t. y( @- L5 L7 y  w; Z

; n. k  g9 W* |/ e" o7 V; Z

/ E4 G7 g7 G4 U

9 k7 I5 G. z  C+ c+ jiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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