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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
( S% q4 q) k  ]4 _6 z& ~: m" [6 f, U& `3 p

7 H  [6 C2 h9 ?! r' h5 P3 y

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
& r, ^6 Q8 a; {0 B" J2 y
; k! W5 C4 o4 c6 X" ^4 @

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 {$ {9 o# |7 R" h* `

/ |/ t' l9 U# p( h* k8 r

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。

    3 k: N# M. f4 R& m. [2 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。


* _0 F" K/ B1 }! o一、HTTP网页服务器
, v3 p5 A+ ?, m2 I: ~1 [  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)5 U4 h( d- g0 Z2 q3 q, k
  2. {
    * X5 _5 }& X" f- `
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 g# a- u, x( Z
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);; k" X0 H+ M: ?
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    , G+ }7 t0 C5 w
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    # N& I- X5 u/ Z6 w' K
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 e& ]& Z8 f" K8 O0 E2 T, l
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);8 [0 A6 T( g. P  _
  9.     int ret;# r8 J/ X  E3 j
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 M' `: W  c& |7 ?  l1 E
  11.         {
    3 q" t; q9 t$ s& D. D3 f9 X% U, L* U
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ k$ m% ~9 \: `0 s' Z9 V
  13.             return -1;8 Y9 Q# B! y4 Q( L7 [0 @  T/ H
  14.         }
    ( H. s$ b2 g3 b+ f( Y1 w; b
  15.     int on = 1;
    : K/ h" a  M6 |3 g
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ' _, `% i* B& E: I; V) ?
  17.     {: i7 u& u: t7 I$ _- k! |
  18.         printf("setsockopt error\n");4 s8 T' H; ]/ q  u& N( n. Z
  19.     }: y! ~) m0 m; B& s0 P! E* U7 k8 N& T
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);( J8 O# x0 b) i( O% t
  21.     if(ret == -1)
    , z! H  e, q6 n1 M
  22.     {: v1 R$ {% k" A8 H- A8 ^* h
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");* P3 f# {4 ^1 K2 \  X5 [
  24.             return -1;
    9 x# Q/ a4 i. e, }+ S( T+ l. [# |
  25.     }( D( F3 C  e  h" l* x
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)- {4 z: U; v9 Y. _
  27.     {9 P& u2 Z$ q' D- s, f8 n) H/ e& w
  28.             printf("Listen failed!\n");3 F, Q6 _- f+ E1 [! d; O
  29.             return -1;/ q" M% [$ [2 s' y7 s
  30.     }1 l7 N! r" i& U9 U
  31.     return 0;( u' h0 m2 x. E5 }( t' m
  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);
    1 a: p6 t( Q0 I9 C8 }" O
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    / X3 n: a0 P8 n) @9 p
  3. {4 L6 p' H/ K: }0 Z( i( N' L1 V
  4. 。。。
    $ c; q! k- I3 s7 k* v# R0 J
  5. while(1)' i$ e% T; n$ A; x) j5 Z! T
  6. {
    / Z1 D; b" Z" N/ t1 {% @
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);" G" l: A4 d( P, v3 ?8 i
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    ) L/ g/ v3 Z9 E' h
  9.     。。。" k# z- x, S4 X
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! T; K# S2 C- F/ {  v7 ?2 V8 w
  11. }. w; [, y/ j: b/ P
  12. 。。。
    + O5 M, p! K; T9 U
  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);
    % I8 p& I5 \( G! `) _& A0 ~; \
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;  q. v. I0 i) z: u! L' u5 }( E0 ~
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ) d) W' q0 l( p$ O& f
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    5 V( ^! ?) c8 r! g  P- i7 k
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    6 m& ?4 c, Y! J
  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;; w$ @% F: E6 h$ i5 }
  2. pthread_cond_t pct;6 i$ k2 z" }' P8 [3 A3 e& @3 j; f
  3. int main(int argc, char* argv[])- p# y) }, Y2 C8 z+ P3 T( _
  4. {
    2 z* h& G' Q9 e1 a8 T' `& @& E
  5. ...) N9 x% D- x! }9 q& _' s
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);- Y3 h' z& W6 i6 p, H7 I
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    & K9 o. i0 _: S* R  }( o
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);% O* H% W& o! H
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    : Q  ?8 k* d$ ^- u; j: p! y
  10. ...) |! j, e7 w( f& I5 z4 ?6 ?3 [
  11.     while(1)4 b3 h$ j" ~- [) x
  12.     {6 \% Y) k2 t% Q& ]8 \& R! _
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);8 H3 p* A. @5 Y
  14. ...
    6 N! K2 K5 K5 Q# ]; T2 Q* y
  15.     }
    $ U- W  x8 |+ @9 S: w# U
  16. ...
    " k( k: ?) p0 O6 F
  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;">. V  ]( V/ r$ K# k6 F! L
  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" \
    / y, b) P0 c* i& k' m1 o
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    & s0 e% ]2 |! q: E3 d" ^
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    6 Z- n& ~5 [% {  t$ ?, Y( _
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \- E2 I. y/ a1 a0 o- o; ^% r
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    4 O& S. Y, B8 X' A0 s. y
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"/ S5 m) K1 G6 P/ d7 m) g4 s
  7.     printf("preparing header\n");# i2 ]: _: W! W; {) C
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \- n/ f" J! ]! \& h
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \6 V9 E4 I5 a# P( _5 Z0 C' {
  10.             STD_HEADER \- B1 ?* A* D; ]' \% o
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    ; i# e0 e: N# P! Z7 C( l
  12.             "\r\n" \
    3 y3 ]" U3 z4 E! F! u4 g
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 O. u; H; t% ^% ^
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    $ Y' y% Q. _& C! F2 D3 y) C- ]% I0 q
  15.     {
    & b; g' o/ Q1 A% y. i4 ^
  16.         free(frame);* B- s- ], N, `5 |1 H- t4 ?0 ]
  17.         return;
    : d& o7 b$ _: w2 n" 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" \
    ) R' @* w1 X6 `) v8 W
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
      M" K+ I4 g2 j$ b  X8 Y
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \+ o9 A% l" r6 }0 Y" u% {
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # t/ c/ S- E) {! E
  5.         printf("sending intemdiate header\n");+ f6 W! _4 q7 L" W8 V! h
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* G, G' F. G: h
  7.             break;# F' a7 _+ s7 n
  8.         printf("sending frame\n");2 o+ Q) m' x& V7 s7 I2 J
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    : f! Q7 ~( @% T4 b" F
  10.             break;) O+ S, \' x0 e, r, G5 |
  11.         printf("sending boundary\n");. W# ~, F  z( }  ]# b% A) p
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . W7 |' Z2 T  Y9 j4 O
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ S$ J+ [# @. |' 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。


2 g. V* d) c: V2 Q- c


4 K! F$ Q7 u0 y' }6 R二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
0 T' \4 @% i2 G6 n
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    * U) y$ s2 s! K* \0 N- A, \+ H; K
  2. {
    / r3 |5 {& m. c$ r8 I1 S! ^
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);+ @5 _& ?; ]8 J$ s) w
  4.     if(*socket_found == (~0))1 i0 \3 d5 P0 }. K2 u2 t
  5.     {1 e; r/ u8 K* @0 `& x& X7 K
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    + o9 i3 B8 i; m8 Z! L2 m+ }2 X
  7.         return -1;
    1 t4 ^3 d/ B2 x7 S$ Z3 s/ e
  8.     }
    ' M  z1 r. ~2 K- B* c
  9.     addr->sin_family = AF_INET;& F5 ~9 I4 z; D
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);! {& e. A+ T, z
  11.     addr->sin_port = htons(port);+ _3 S* ^7 P; s4 ]$ j2 G) U. G
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);& _- O. S, q( z+ Q
  13.     return 0;. _6 p- ?) s- J% r& `; {9 l3 j0 n
  14. }
复制代码
' k. T4 D( v# I0 Y$ d7 B

' j1 h$ A+ ?% l6 c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:
7 l$ [: A; z/ x+ t9 e% W% @& o9 i* v; m7 U

# B! G' ~$ W  V
  1. while(fend > 0)
    0 t# r8 L# W; b% P
  2. {9 l+ D8 f( U/ c) \( e# ^  B7 [- G
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));, C! N# m9 W% o8 J
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    / w+ R  i7 C/ o7 F
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    1 e7 R. g! i% _3 Z3 U2 z' m, ]8 I7 L
  6. {
    - `  K: y1 E) |1 g3 R9 u3 d: q
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" _5 U/ Y  H3 j, i+ j' k
  8. picture.fin = 0;/ s. @) n2 U5 A. D. M  [
  9. }
    ( ?. o5 L. u% Y; i
  10. else4 O8 Z3 i& E" k2 Q9 ?: v5 K5 g  m
  11. {
    - `0 v5 A/ |, p
  12. picture.length = fend;
      i+ e  q3 d8 L+ n. a
  13. picture.fin = 1;
    9 M* @: }% r/ E
  14. }
    ) F; w# ]6 p. g' p
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);3 u  T# l  X3 U; x5 A0 g+ n1 T
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + f5 ]  X% A, C. V
  17. if(sendbytes == -1)9 e( `4 J) d( R1 k4 v
  18. {
      I2 n/ [# V; N/ y. |0 c
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");$ Z, k  u+ ?- u3 i8 {  t) J
  20. return -1;
    / I5 U, p0 [: t
  21. }
    ( x1 y5 o5 u, ^& f1 o
  22. else/ J( `0 N. Z6 J: p+ i& L
  23. {5 q  [* X( _2 c0 G; D( ^
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;  A1 u& V4 ]3 t5 a0 D" Z) v
  25. }
    1 O% M% c% M: F8 {9 Z
  26. }
复制代码

* A! p' @% d4 A/ _
, C2 R) ^+ r$ x

0 n1 e7 U8 _' C+ J$ t7 P9 D5 A

. I9 p6 S5 U/ [6 ^iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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