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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
8 {/ _5 a/ N2 q- d
$ Q3 }; R3 Y( W! y' ~- j

, d3 ^0 n/ U6 o' ^  |4 a5 ^+ C& 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. O3 q6 o: s) b( F. {$ `2 a( D. H

2 w  L7 R- J0 S. F4 n

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。

4 }  B7 ~+ T* N8 @

# y( y- Q% e# P: ?1 L1 m

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。


    6 s9 x) ?1 ~& y) K( m

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。

4 C9 h$ o  U; I, F
一、HTTP网页服务器  ^+ k" {  t% B" S+ ^  Z

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 _. h7 t; w. o; W( I: A% k
  2. {  \4 h, l2 @: u7 J! D8 }
  3.     struct sockaddr_in servaddr;( y& [+ p1 v- }4 t1 F! Y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    / B; [% K/ q1 E0 _. a
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));7 h! t& F4 O" p+ s  ?
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;6 i' j3 U& E4 y, Q1 _( S
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);  R2 C  c; h7 f6 L4 v- B: f
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    + x$ _! N; G) c
  9.     int ret;& L; m- V' p9 q% ?. }/ a, {
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 X# z3 {! M* `
  11.         {7 \" y- B3 c3 g- j0 l9 t; L
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * A) W& b& |; ?, @$ P, Z
  13.             return -1;' h+ ]' Y" n5 ]; ]
  14.         }
    7 m# _9 k9 T, ?8 g3 O% {
  15.     int on = 1;5 \) l9 A2 R( I% X( ?
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 p$ T( K$ z4 f3 x3 c
  17.     {
    $ |5 U* @# V6 u* z
  18.         printf("setsockopt error\n");. O" {$ M* k/ M
  19.     }) F( z" O1 o2 @% t6 [7 Z
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);$ `1 I/ q! a: ^( d2 D0 Q* ~& ]3 s
  21.     if(ret == -1)( ]: E) T; M+ i6 M
  22.     {; ~+ W2 d" {) O+ L/ m% B, d
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");# f- h. V' {7 @
  24.             return -1;; [5 ~5 |) t( o7 x! t
  25.     }0 Y# O9 N# e/ J* A4 w4 l+ r" z4 v0 W
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ) |+ N9 }: y! L; u4 @; `) \0 T
  27.     {
    # R+ P9 C1 s. ~: r
  28.             printf("Listen failed!\n");9 z( u( \" c* R8 j
  29.             return -1;
    " g. z: [- a4 B$ p0 x
  30.     }, L) L5 c# H1 @, m$ d/ s8 r/ s% b/ S
  31.     return 0;8 e/ T) ~' s. Y8 m9 `2 P' N
  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);
    , @( z; X: y( B$ B3 ~1 j/ C
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ! v3 W# y+ F, c# _; ?/ C' z
  3. {# C1 |+ L  k5 w( w2 @0 ^7 C
  4. 。。。
    / ?# l3 ^  A& x! k( z. O4 v
  5. while(1): _% [( X- N) N% Q
  6. {2 Y; g4 o2 q3 f# w
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    3 ^9 l* P+ S2 }& w
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    + v4 @  B# z1 l% j% D
  9.     。。。5 u+ k2 Q, p5 O* a: t7 q; s
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    * l- Z- f1 O5 z' J0 E( U" a8 e
  11. }
    2 x$ l( i. `: P2 Q, A
  12. 。。。
    0 {1 Y- [" g: j! S0 ]
  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);
    % H" {7 M5 f" L& G
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;: M0 p! _5 C! _7 T  X! O7 u8 J
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    - O/ e! [) c& d; g
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    & o/ Y6 A! A2 M1 X$ l% U( r" o' B/ f( e
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    - i- a; Y# N3 A
  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;# K# y$ u. e; q4 q
  2. pthread_cond_t pct;$ W; R$ S3 m% n/ S! o6 ?
  3. int main(int argc, char* argv[])
    6 C& p) d( g/ \, E
  4. {
    " \1 U* q- D  t* O' D' B) ^
  5. ...( I9 X2 s# z# z  w! j7 h
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    7 U: n1 c8 E  |7 \- Q1 s
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);% s" H; w% W( X1 X
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);( b- O% \1 d+ z/ z9 j* ~4 n8 z
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    ) P' j0 O* a3 Y( ~4 w# u
  10. ...
    ; i% u  N; m/ a# V+ x3 P
  11.     while(1)- I9 I/ t" k% n( D1 _8 T3 c
  12.     {
    # k# g* K8 @7 Y  Q! H! W
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    6 e, N9 W; _, b+ H; s; O' @
  14. ...3 e2 T. g, l4 N' o
  15.     }  p4 Z, _: Q3 y$ X  V
  16. ...3 `0 ^; |% |3 u% z$ s5 Y
  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;">
    0 k2 V* ~: A" }* h/ [
  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" \
    $ k- n1 l5 [4 K
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    0 u0 V4 ?) k9 E5 T2 j' A+ l4 A
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    + J3 P4 W7 U+ i  s0 n3 G( P" A' O/ {
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    % d& X' p7 ~/ f1 M3 D0 B5 u+ {
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"1 g. [5 L9 h: x
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    7 L4 o9 `/ V2 o( [! F! j' o
  7.     printf("preparing header\n");9 E0 W1 c- G+ B" {# o$ g. s
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \! k! C- Y: C6 u& |2 j! Z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \8 Z- g3 e' E" _) c& O5 g" E7 K
  10.             STD_HEADER \
    6 O1 B6 n) {+ g: m4 ?( A, c
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \6 g$ x/ I1 t3 B/ o; E( P% l
  12.             "\r\n" \. U+ e4 a. c! o. H
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ! o- G9 O/ h5 O& ^) m: x8 S
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)' w% I5 Q2 M+ P) L. q$ p& E; W
  15.     {3 P/ e0 c7 `9 v
  16.         free(frame);
    - t$ w( [9 F5 m$ F
  17.         return;: W6 q8 `" D, R7 \
  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" \9 `* E4 m( P; w  h& f( S  s
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    & ~$ H; w0 Y* t) n; s
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \2 u$ G# e. _$ S, w4 F
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);% s/ [3 p2 |( d2 Q( D
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    8 E. l8 j! R) z( H, k. T4 J
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & m$ ^! R7 v  Q+ o
  7.             break;
    % I( \, R5 B3 p% M. \8 k
  8.         printf("sending frame\n");! ^4 a3 y( O1 `. O3 l9 J2 K. V
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ; M  W! g. O) y8 f8 K  \2 A
  10.             break;
    . C# i2 z9 j- T8 X$ o3 j4 ]- V
  11.         printf("sending boundary\n");
    " N9 M, t' |/ g; ~$ z% X/ H9 C
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");7 d; L% r& ^+ |) x/ D
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ( c: m! T1 H( h- 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。

- }% T4 S5 K+ R% o6 h

7 T) `8 T5 ?- e( N& w, n3 {7 ]
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
4 z4 G) G6 q8 y, J& s+ q4 G5 D
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ' y6 l3 ?/ W* c1 `+ z
  2. {/ s% L& o( ?' J, k6 k
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    9 X9 M. F, J' o, f
  4.     if(*socket_found == (~0))
    " u3 H+ A  a# T# y
  5.     {
    # f4 b8 V& O$ f# J5 v& r) z
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    : L. G# ^0 ?! b8 Q# G, ?
  7.         return -1;
    $ E. Q4 i& H2 X0 B) Z
  8.     }
    % ^5 A- b0 d' r4 H  @
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
      X) m7 n' ~0 R
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);: P1 q9 v# \0 d- E  c4 o
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    / _! F. T( G, e1 t. A) n1 [/ W4 ]
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ! ^, H" @/ g8 f) Y/ o9 C, I
  13.     return 0;
    * f' d" A: l3 g
  14. }
复制代码

+ a* x8 F' ]- ~% E; U; N# t+ @8 \: |% t5 i% 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:
. A1 F7 E- E& O! W) D: v& ]$ D; J. A) X- H5 r: {  I% B% V: p& k

$ W$ R8 v) T3 _. V: [$ @/ a
  1. while(fend > 0)
    * x) B* b5 n% ^" a: ~
  2. {
    6 Y# f7 E  [1 ~- E
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));7 t! c9 m% q0 i& z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    1 G5 m( q. j: D* R" q
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)" B( ^. ^5 E2 J2 _$ o) O" y8 X: y9 x6 g! `
  6. {
      [. g" q$ |8 Y6 b1 l
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    3 j8 P, @5 s, f5 d1 ?% P
  8. picture.fin = 0;/ e7 v, g; c' R
  9. }! Y8 \" ~3 k. @" _0 T6 W
  10. else
    4 ], a% n# n( X- s& n# i
  11. {. }3 V# L! h& M/ a
  12. picture.length = fend;
    . `. I/ N1 I% V( ^7 h( `
  13. picture.fin = 1;
    ( [7 E3 p8 \' g! q
  14. }
    4 v/ R  u% v3 w  B8 ?7 T
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    9 i  x) @' q4 a2 R
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    / b; {& r9 k. ~4 m8 }4 d1 a
  17. if(sendbytes == -1)' P: V2 h& l; V0 w5 T
  18. {: ~- b8 a! Y2 z8 X3 u' o
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    4 |' ?+ B' ^  q! I& L; m" [
  20. return -1;
    ( T: M& J6 ]* q  _/ i: B1 h
  21. }
    , `! [. Z- |, [' ?3 j. h( C7 z
  22. else
    / A8 v8 q7 L# q4 Y% ^- c- D
  23. {
    8 A' y3 _+ g' T+ B0 _
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;3 \% c0 I8 I/ H/ e+ p* r4 N
  25. }% g# z7 n6 Y/ H. v& F& `
  26. }
复制代码
* \& h6 L! c/ u. h; A
( O+ N& v9 K( Q3 j' ~

5 t* c+ }% V3 L3 V, }

5 w9 o6 `6 ?; b6 A$ E* G9 O" Z* fiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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