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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
  N) q) T( e, a' v+ e, Y8 @5 V5 n0 x% b" a1 y- `

: H% z, z4 [2 P& A- _* m

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.html5 i' j7 L* k! i: G! k, v: Z" `5 J

2 `1 j/ [% E5 P, W2 v8 e/ }7 p

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。

' J5 C0 S* n! ~/ w. B( b


) x. B& {! O1 s4 d* b4 l

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 `* w( c2 Q0 b" B- `, H( a5 l* o

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。


( X$ a8 j4 P. \% n% p+ z1 B一、HTTP网页服务器, |7 q" _: X1 u1 Q5 O

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)1 u9 |0 Q9 w& k+ G7 q6 p6 n5 E
  2. {
    & G4 n- d" c9 W, v
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    2 Q3 H" \, ~& T2 z; G- m# w
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    % E$ F0 H3 G3 m# k. \- _# V
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));: k. l: x% U5 D& E
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    7 `6 w9 X+ T- f( B( u' E' z
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);7 G7 c1 K, ?! H2 I6 K: Y5 N
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    : m( e$ n( X& z0 L. N' a
  9.     int ret;
    ' B! Y# h- q9 \9 z  ~& G3 y
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; v$ w4 N& R' m
  11.         {
    # a) R% V  _5 M+ j& n2 a  ]
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      x0 J' D. ~3 W/ [  a: C# A8 b1 l; M8 T
  13.             return -1;
    / j6 F" i/ |: |
  14.         }7 S; D0 z, [4 M4 |* h; _  d* _' f+ C
  15.     int on = 1;/ F/ t5 ?- m3 b; X6 J6 o3 @2 a
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    6 Q+ I2 W* I# g9 {6 ^8 Q( C: R1 t
  17.     {- Q1 v/ k) d( c" e  `
  18.         printf("setsockopt error\n");8 _& @9 {% S9 m' a$ z
  19.     }1 D" w; o: H7 _% Q
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' _) A9 N* @- @' P2 @7 R, d& ]4 |2 [
  21.     if(ret == -1)
    ( i5 H; M) ^, ~  I* W1 Z
  22.     {! ]( w' H* ?) z
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");! V; i  y/ S7 C1 S* s) X
  24.             return -1;% k; N0 R6 R$ Y. M
  25.     }
    - F6 ?( v: B# J  t% y. o1 i
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    8 N. A( P* r; @% R5 d) A1 |
  27.     {7 W; j# r" I" f5 L7 _8 E1 l
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ) o2 o- D4 ?7 M  M2 m: u. y6 K
  29.             return -1;
    / [& d/ U) Z- q* u/ j
  30.     }  A7 X1 G) t3 w* B) B1 t3 v( S* H
  31.     return 0;5 X. z2 `& H% E0 c+ F# i) F
  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);( b% Q1 I" w5 Y" t* Y' S6 A; n
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)% t7 p4 c, f) e/ t/ i# `+ H: ?* M, x8 Z
  3. {
    4 _2 T$ Z2 I8 M* f! n$ M8 m9 }
  4. 。。。4 L- b; u+ q6 j% T; w7 {. S* u5 o- A9 S
  5. while(1)
    0 m) R; R) F# D& \3 ?- ], X( t
  6. {, z- X. A" w- l. [
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);+ r' O  @7 D2 l! u7 ~
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    * i- {7 Z2 h- t4 H7 J
  9.     。。。9 i6 U' H; h7 [1 x- H" z
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    1 q6 J" Q2 u) ^! k, R
  11. }4 o# F1 i4 z. d$ w  g& Z3 C
  12. 。。。
      W" h0 c% L" I$ k- n( S) D
  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);1 I) t9 _/ M% }
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;. Z% w- \0 U2 j4 _
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;+ T) D- c* F7 p8 D: y( C: G* H
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;& O8 D1 k, b+ \5 g
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    8 J/ g# O8 ^) |, `, J1 b
  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;0 L& C! k" u# `5 G, y
  2. pthread_cond_t pct;
    2 [: a' I/ K7 v+ h  }* W# V
  3. int main(int argc, char* argv[]). ?* B7 g0 D9 S; N- ^4 {/ q5 A
  4. {
    - A' F+ M" D0 \6 k, \
  5. ...2 ~0 Z4 U( O0 ^1 |& e; S" N
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);& Z2 r) T+ C4 D. {/ I2 E. z; W
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);$ a0 U" _( h$ ]4 h9 H
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);/ _! f$ x( |8 l( k
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    " E6 k4 y' C/ n* {; V* T
  10. ...
    ) w! e1 R7 t9 J
  11.     while(1)
    , V7 T1 {; t+ [$ h, }$ r- c; u
  12.     {* |( U# ?, g9 `& ]* H
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);6 L1 X7 k" j5 s- r$ C
  14. ...
    0 j# L. l5 ^; ^/ ~" R7 x9 c8 [+ e
  15.     }
    / I% Y& g7 U1 }1 {4 `
  16. ...
    5 Q* P3 Y( C; l
  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;">: R7 s' n7 e1 l6 }9 Y
  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" \5 g( ~+ q9 s8 z0 ^
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \- a4 M  }% K8 ?. M' w
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    4 [- N2 L8 g% E, V8 f7 C8 X. L
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \& T  {) G# b) H  d6 l/ o" k
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    : R5 ^. l! H$ o) i8 W/ J5 ?5 I# L
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ! b. [9 @) q) i
  7.     printf("preparing header\n");
    ' |1 h. \4 L! [+ J. D# Y$ W
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \8 f! P  c! D) n/ m& r* G" T
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    8 Q. S4 f7 M( v. _# Q
  10.             STD_HEADER \# t/ m1 e; W- l5 j& ^
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    : V  Z$ C7 N$ M$ V* O
  12.             "\r\n" \) j5 b4 B  M5 H0 y$ _
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");" {2 Z# O+ o# Z
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # F5 x2 W) a4 F. S8 z& f" a
  15.     {
    - P/ U! ?. \1 A( ?
  16.         free(frame);
    4 p" x% U+ q9 l. T
  17.         return;
    , B! ~3 J& M2 |" F9 X6 ?7 u
  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" \
    3 D0 Z8 a2 `  [5 Q
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \9 d% [  I  \% h
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    2 K8 ^" Z0 {: o  l9 d
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);7 |" N" c; ?- y! g+ d
  5.         printf("sending intemdiate header\n");. o( c3 C; l; X$ }3 {  A, f/ J
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  F  G5 `+ F! {# s: t* I& o/ U9 H
  7.             break;+ O% |$ j$ W1 v2 H7 p4 [
  8.         printf("sending frame\n");
    2 n: f* L" X* r" H% `, ?9 Q+ M
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    0 x3 n8 |! a  W8 c
  10.             break;, e! n  E7 l" n( ^
  11.         printf("sending boundary\n");4 ?& D( J# L5 [% p' T
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");( y; ^5 g+ w0 @& j1 y- L
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): \+ Z8 V. q" Q5 m3 |4 V+ C
  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。


- y# a, O3 Z3 l2 C


! J7 Z4 P. l8 [2 ~' n. h二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:4 D( f: D9 t' g  K" ]! G
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port): ^! W- j! Y9 p( g8 C5 q7 Y
  2. {
    4 n7 m$ _& _' f1 T) d
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    # L9 n* R5 e- s+ l( V
  4.     if(*socket_found == (~0))
      Y% Y- q# X" ?0 O4 @4 j
  5.     {/ f/ r* H7 I% u8 o& v
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");& v6 b7 F, v: J/ i0 Q) f4 ]: D
  7.         return -1;
    6 j, e0 t: b9 U) l
  8.     }! _* X$ B4 F$ u/ e1 ~/ Y" D: ]
  9.     addr->sin_family = AF_INET;# ]& q5 G4 W( ?, F
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 [1 |$ j1 W( i; }. x
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    9 A, c3 \0 ]. P2 c' b8 d
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " Z: {4 e0 e; D7 A2 ~: y+ q
  13.     return 0;  I- N- v( f! \( O7 y+ \
  14. }
复制代码
- g* e# ?, P0 @
. r! Z2 [8 p9 a2 n
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:
) @% C& q; V: B& z1 p/ M
2 O+ _% ?  x0 D' O0 x# Y
& v: S- F# c* e. m  i% p  F% U
  1. while(fend > 0)
    5 _9 Z9 g7 ^& G/ y& R
  2. {
    - n* ]8 f9 P! _! m* |9 d
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));1 V( H3 {  l) n, ~1 Z
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);8 E, Q6 {% g& q# b
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    , N( ?) k% a4 p5 S% c" O- W. W1 s# \
  6. {9 C; r- d4 U+ V) G% a9 _" p4 Y+ S
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;0 O, m3 `6 b- q
  8. picture.fin = 0;
    3 Y/ [: f' @5 Z! B0 |
  9. }
    , Y9 Z+ X% @6 Y+ Y: z! Z9 C
  10. else( {: i7 b5 ?6 u, |( n+ k9 a5 {
  11. {
    ; y( ]0 h. d  Z/ {
  12. picture.length = fend;( h* {8 P, v: J& O5 p, R+ K$ l% G5 D' K6 w
  13. picture.fin = 1;6 [6 s/ m; f4 q6 p/ R
  14. }) ?& `2 m. i  M8 T# {# K
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);  T3 m$ `3 |' W- t0 N; A7 E
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , }) ^" P0 O( ^% c/ q6 V
  17. if(sendbytes == -1)
    , C9 I- {) Y) t3 u" ~: s' L
  18. {6 V6 g. G' {5 w# o# A+ C; ~
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");5 A' g# f7 Y% E1 y; u
  20. return -1;
    . ]& q; q0 z# w! P6 ^0 m
  21. }* i. I5 d9 d5 I1 ~! h
  22. else$ S* J) q: R7 a; h7 q; V
  23. {" ^" O7 R. K" V, [/ f
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
      o. M; N( N8 l/ r7 Z% H. I
  25. }
    + Q5 J1 ^: C% B7 y9 _2 P1 m
  26. }
复制代码

* F- }0 q3 u+ k3 @: x8 h* C& z) ~! |+ ^6 q+ }

1 Q5 \% G! Y, G( T# q$ o( L
- j) V2 W; g; d0 r6 U8 x
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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