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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 F0 R! {. _: ~# S' J
3 o: }, g2 `1 I3 E& e, j% ~7 R& e


) |, I  Z. `3 \# l4 ]; }0 _+ l  P

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
4 C( ?  ]: w2 L0 d& G. Z# l; b" p  k
. Q! _) r/ ]) z3 `$ V4 m/ w* E

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。

( E! u$ B. `+ [5 ^5 t! o5 n8 K


1 p* q+ B# R5 ~) `! P% K7 E8 O

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 M; Q# Q3 S' V) u

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, R( t) Y* U( y
一、HTTP网页服务器
2 v" g& L+ _5 o" X5 G

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). W. a& C3 G) t2 Y6 }, N% v
  2. {4 M5 c& N" X/ O* L" d
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    9 R  x* m% q- h6 ]: g$ B
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    + W7 ]1 \, S4 a: Y/ L
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    5 Z$ f/ ~1 J8 a  a3 j
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;  R, @* C1 b6 n2 M  N/ L- F
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);6 g% e2 k/ p3 k1 x, O/ A2 x- a+ A
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    # Y# @7 K- C+ A: J" \/ H5 j
  9.     int ret;! [; A' e$ P$ \  \- u
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 W- P; F& B$ n' r, J- J* L
  11.         {
    6 n) Z2 _- k8 o5 W
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    2 |4 [3 Z, ~( T7 ]6 O- O. o- K
  13.             return -1;0 M5 i0 T+ V1 Q1 U
  14.         }2 g- p8 L# O5 n$ J9 i- _1 r
  15.     int on = 1;
    2 m" n3 e& o# A
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' t7 M+ W; M* t7 _0 ^( V
  17.     {
      O4 m7 V( y1 l8 O3 c. I% A% i" B
  18.         printf("setsockopt error\n");4 q' g" Z8 S( l6 b" \7 M/ \  V
  19.     }0 K9 e2 L) S0 {
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);, l2 [3 @6 _- u1 J; W, o/ B- @
  21.     if(ret == -1)2 r8 a5 u$ x- w5 V: C
  22.     {3 t. V: Z2 C/ g' E8 W
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " h+ u/ E. t& z9 D7 r
  24.             return -1;
    : d6 V9 Y( m2 ?3 V: g
  25.     }
    ) S' n5 i/ m) I* i6 M
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)$ |) N4 |" N5 w# r- L- ?$ }. Q
  27.     {- B+ w" _8 U: ]9 N0 W
  28.             printf("Listen failed!\n");
    : R4 Q& F) M' Z: k- H
  29.             return -1;
    8 H" C% ]& H+ S  Q
  30.     }9 b9 ^/ g! C. O4 P6 }( y
  31.     return 0;
    8 [3 w5 n1 h3 j; U+ Y: {- i$ C* z  w
  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);, x, @& d2 _3 h$ L7 [* x' p( g( c
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)* M4 s2 ~' }: U8 O) Z* j4 b& P
  3. {' g. R, |# g! C+ X: }1 v
  4. 。。。
    ! {/ V2 r% B  P7 z+ t4 d3 h
  5. while(1)2 r( d  U) @7 e' Q! L' y% ]
  6. {
    & c9 I3 H) O! }& _4 F
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    6 t8 `9 u+ k8 O" ?
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");4 E0 R: C' U% e6 k; S( V* t: c1 ]
  9.     。。。
    1 U6 W* Z, ^. k, U, d4 }0 m; o
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
      X* W+ u8 L. b' T5 P9 n- u1 |
  11. }
    , C' e# g& _# h# n7 k. I) a' y
  12. 。。。
    3 a6 V5 l* v' K$ ~* H8 F
  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);
    ; \8 d7 t: ^4 m, q- \
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;) @# U0 B% n9 D9 q5 |# v
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;! `9 n& Z  t8 A; a
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    9 e$ q' P/ Q& r: H% G# G; F
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    $ J( {7 _# j3 x8 c7 W
  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;$ \+ X! U- |  n5 _( `; D
  2. pthread_cond_t pct;
    8 l0 S) X* `/ G+ u  p; X
  3. int main(int argc, char* argv[])
    * `$ X+ s3 C+ h
  4. {
    , Q  D' j! U- S; c$ W- l8 e% {
  5. ...& B/ A$ T( H2 W4 F! C4 _
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);# ]. K8 Z" z8 ~/ u: k% }
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    " T$ E3 O' o5 u$ Y8 m' @
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);8 @. ~, ?) u. z/ ?  ]! I
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    0 Q; P) q* D, m& p: r
  10. ...
    8 H; _9 R; o* @+ c- l  h" b
  11.     while(1)7 d6 n& \* i" B' j
  12.     {
    2 H/ X& J7 z' _5 ?+ ]. T5 `
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 O/ U. h, n" b* }7 C- R* e
  14. ...
    3 O  V3 G. C) j# z6 }6 ]. i- ^: E  H
  15.     }
    ) x2 t7 |7 Z9 m7 m8 S- G$ {) U' }; i
  16. ...% o1 Y* D0 w/ F; J3 j9 F+ B
  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 ^* @3 K' @3 H9 E* a, W
  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" \1 _2 b2 H" X% ~( _, n. w
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    " ^. b- l* G8 ], p8 }7 A* s
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    4 A6 L- \- z/ @: P' [
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    % J& c9 B# A6 |* }* ~8 f
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    6 u' ^( v9 s. a4 D7 N4 _
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"/ h% z1 d& @! k7 R3 c3 c$ }
  7.     printf("preparing header\n");4 {& ?9 l& t7 e- h
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \5 a6 g$ o9 L/ R% v1 g8 V
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ' v& e5 C! L) [( L3 z" A
  10.             STD_HEADER \* D8 M! `; [  N" g. h% Z/ q( w* ?
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \( {: }) s& x- m+ \. T3 d2 Y
  12.             "\r\n" \. A! G. S" v$ {7 L
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    + a) I4 y, y7 Z0 T: o" p, k
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  v& G0 W2 g- f1 H6 ?7 [" Y
  15.     {
    9 j7 B% u$ a2 \  W
  16.         free(frame);
    ' Z% E# v$ h& {( w; ]
  17.         return;
    1 J+ x) j- w: j# M+ N0 q
  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" \; w8 s0 _, B3 F! l
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    8 i4 b7 ~6 K; U- C* F# |2 X
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    / C, B0 O, v& [
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    + \2 \: t  c/ v2 w  }. U+ s
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    6 e+ {8 t% G; ^- ]2 N
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) j. l6 h7 ^) A. X! [/ i% }
  7.             break;
    4 |  s9 @3 `- N' H0 \' m" A
  8.         printf("sending frame\n");3 C& }( ~9 {' Y9 ~
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    , M+ h. v5 A2 W7 N6 I( R2 a
  10.             break;
    , \. A) L. b  O0 A% G5 }! `
  11.         printf("sending boundary\n");
    ' s! w/ H) L' e+ g) x3 o+ `7 c
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    % P# ]+ Y6 n7 u  J6 r  J6 D
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); K  d* e$ @; @6 c( c0 o9 o
  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。

, T6 ?& L0 B# \8 M5 j+ `


8 y/ L2 y% z5 h二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
" U. m' E" V6 ]4 _
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    # ~  e2 m, B. p' C% J7 E
  2. {
    - S7 R  _" Z7 T/ U! ^; U+ C3 P6 H
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);+ R- [0 M+ q3 a! W2 u
  4.     if(*socket_found == (~0))
    . j' [4 }0 d% r
  5.     {! g) B; k+ u' r' m& k1 G
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    5 d8 @: H( L/ t8 n
  7.         return -1;
    . X' ?/ s% c3 O  y+ [/ U) V' G
  8.     }& F! Y' w- Y" m; y* Z; e5 A5 l
  9.     addr->sin_family = AF_INET;; Q; `& T/ I$ `' b
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / e" s. q# r! t( u* H# K! @/ P
  11.     addr->sin_port = htons(port);  ^$ i. s' n1 h
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 c2 ?$ X: l. E" b5 |* D% k
  13.     return 0;4 C/ R& r5 q3 e
  14. }
复制代码
* z: L/ M9 }! c  \. O/ k
$ @# U! J" u, z) a5 i
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:
8 K9 d1 f$ {/ V$ f2 T
! M4 r: ~$ w+ U: B' _1 W, h, n* Y% d1 g' E
  1. while(fend > 0)4 _# S8 {+ R. n4 Z
  2. {4 l. L* B& q5 `; h) `: J
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));+ C& Q5 Q0 a( J1 x$ p! f% I! C$ j# [
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);2 c8 J, @/ A5 J3 }) l, |7 N
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ! u$ F8 q) v6 o+ h
  6. {2 K* p; y) f+ i! [" G
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    & g! K2 D# H4 _( @  ?6 L
  8. picture.fin = 0;8 h  B& g5 ~! h8 @3 J
  9. }' T% O: X( F3 t6 t
  10. else
    * U9 J6 l2 v  M! s
  11. {
      T  W+ r4 n$ P2 y7 `! s2 `: Y
  12. picture.length = fend;6 s5 P' _/ v5 r( E. {$ g$ y
  13. picture.fin = 1;
    0 s- G9 \! w2 i  T
  14. }! W/ m1 q; L1 S) Q3 N, z5 F
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);/ ], o! i3 N* |; H$ a& z
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . i) i7 n& J$ _/ P$ [2 i
  17. if(sendbytes == -1)( f/ i& u3 M" v& S+ C* h* |, ?
  18. {
    7 h3 w4 G- ^; o1 O6 {' @0 I
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    : j: s$ b% \6 q! {% |% v  U
  20. return -1;
    0 ^4 M9 E5 c% h! \
  21. }
    9 D1 G% W& l$ j
  22. else
    ' l# x; `8 e  Y  w' s
  23. {
    $ u  i6 t4 y: V
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;; |. ]0 ]+ l  A8 z8 Z9 X5 T7 n
  25. }
    % Z9 S; B5 @$ E- C- F9 c
  26. }
复制代码
7 _' t; w) S5 M/ J+ b

0 ?! L8 J: {/ W


! N- L. I* U4 r0 S; n/ J8 W  V) G" N+ T! e7 {' ]6 o( N7 J
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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