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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
( x4 F9 v8 j# H( A, q/ Z2 O& D- A  }& \& Z, `6 Y- S

* \# q+ X" ~- `: b; b

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.html6 _0 f4 i7 U5 J- a

, k/ w# H$ `( r9 p; t3 F# ]

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。


, _5 v2 {, A% T7 h9 ]3 ?

4 o( C$ o- m9 j- R: y# ]

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。


    . ~5 T% k7 n9 J6 @: t3 M( n8 Z1 o4 s

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。

# k. z' m! k0 M
一、HTTP网页服务器
1 l* K# e/ D( G! \: _- ]1 H5 y1 t( \, \

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)6 P" x+ _/ Y. |& E( T1 g
  2. {
    1 c+ B( u* ]) o7 |2 Q* r2 g
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    " k1 ?9 ~& ^3 R# ]/ H0 U1 \
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ) A( I9 X6 m' k, y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));- Z0 b6 J& J( }6 A
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    2 r, b" S+ l: R- L
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);2 D; o. Z4 d  c3 ?3 [, g
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);$ H; {& |3 H3 o8 {& }0 C6 m
  9.     int ret;2 x+ }2 |- ?% s8 _
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ; k% {  ^& }$ X$ R* K( E1 M' t* m
  11.         {
    1 ^5 `& V7 k& Z9 @4 j
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    $ P4 U- H& g- a. j5 Y% q) [( L
  13.             return -1;( Y4 {$ p' _" r8 T6 m$ q4 Y
  14.         }. K. W: S, W3 \2 ]) n  q- r- z  _
  15.     int on = 1;
    1 V, [& ]! K. w2 O, F
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)6 U/ f! a/ H- u6 ^
  17.     {
    2 T6 K3 A8 A% w  I* j. ~! a
  18.         printf("setsockopt error\n");2 @2 S# ~* B/ h; {) t) Z" S8 z7 a
  19.     }: q: ?) }- C* W, B
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);+ C6 Y/ X8 l2 z3 N* W" Z7 B
  21.     if(ret == -1)
    " h: z4 _. x7 ~1 ?, e  p
  22.     {# B+ l/ H# h& G) l/ I# N+ T& s. ?8 V
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");7 w8 j9 H  G" \1 k9 E8 L! `
  24.             return -1;" B3 Y4 i2 m+ l3 E( P8 e
  25.     }, s- m9 ^/ B" [, N$ T
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)  b4 e; T' n( K  ^$ @& ~& G
  27.     {8 N( e) Z# k1 X/ z8 r- B8 Y( n
  28.             printf("Listen failed!\n");
    / `% A, ~, Y% m+ _+ ]
  29.             return -1;
    - n1 o* _. {3 _; l& B3 w
  30.     }
    $ t3 [4 d) ~1 D4 B" P4 [& @0 a0 E0 w
  31.     return 0;7 T( d  x& U4 l9 r5 z! `
  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);
    4 T3 {# c, ~) V: D! N! |4 i7 J
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    1 j* u  B* M' _9 C& o
  3. {
    + R# ~( f) D6 m2 M! y
  4. 。。。% R. o, T: K9 w& G* I, ?% S
  5. while(1), v& N; }$ H& x% A8 d
  6. {
    + V* K% R" ?' E9 o3 F' C& A! z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);5 g, a. Z! ]+ m7 _# p% C5 c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");: W+ o8 h% G, g1 u
  9.     。。。9 R2 i! E  ^- w* Z* Q$ B
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);0 H# o, [4 R7 B) ^( V
  11. }' _' |- P% p1 v2 O$ @% v; b7 x
  12. 。。。* W. h8 r) k; {1 Y
  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);
    ( S5 a( k4 {! l% a+ N, c4 K. i3 b
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    " D$ ?5 F: Z% ]( ]  G7 W; x! q
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ( f* @, x2 H9 T8 f6 ?
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;* n& y: ~( C# }  d  L
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    + D/ G# w+ m$ |! ]! l) O
  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;
    * U, _7 Y& ?7 `+ ~
  2. pthread_cond_t pct;
      Z" Q! W) L  ]  t3 s2 o& P
  3. int main(int argc, char* argv[])
    $ t4 ?6 F. R* L$ W, [/ V6 ~9 Y
  4. {! A. d( s8 P7 i/ S
  5. ...5 k5 p0 h/ B+ K- V& j0 _+ a& @
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);6 z- A. d+ @- J* q. b
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    4 u: ]# f9 u. p; B; p
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    % T" d+ \; F, @4 C9 v4 p0 C# |
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    & n8 G1 D( a8 k6 v  n! u) Y
  10. ...
    # |$ N& l& ~$ Y5 A. Y* A" ?
  11.     while(1)! O4 o1 z$ s, ^3 ~
  12.     {
    # E$ h7 C  T7 }% e; c: a4 m3 k; C
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);% A, O  X6 @/ k- U- p
  14. ...( o3 Y1 r- `- T5 P4 n4 ?  w- ~
  15.     }. X. E4 u! D6 M1 C2 ~" v$ {
  16. ...
    5 d1 X" _/ i2 L! W% h3 }
  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;">: q: Q( B5 x7 I0 L; N: }* ~; N
  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" \
    ' e. K+ z0 y8 ]4 Y0 w
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \: R$ E5 L' j: \+ r
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    + w6 F. n6 N# a4 t8 A+ x- o
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    4 O8 _2 _% u& e+ I. s0 d
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    * a) x& T8 B+ A5 Y$ {$ A
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    $ d' W5 o) Z  T  h# `8 j1 Y! H
  7.     printf("preparing header\n");7 o" {# ]# [* G9 S' B! f
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \8 ?7 ~, X; ?0 E
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    1 G# k9 E( i  D
  10.             STD_HEADER \/ Y1 V6 M3 r9 X! L% u) ~% B. D
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    # Z8 y3 c  I3 y% j9 y9 K. @; P. }: U
  12.             "\r\n" \# P# L  K+ P$ V0 l
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");$ |2 P, W+ B2 M& ]
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0). x6 T7 ]8 L/ Y3 A; C
  15.     {
    8 \/ t1 U9 Y6 }; g6 m
  16.         free(frame);* C: k. ]7 l! d
  17.         return;* N5 J  V# A9 o# Z, e5 F( t
  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" \
    2 M( f0 h1 c8 ^1 [9 }& p
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    & T1 r+ O8 Q2 h, \
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    6 ~, c) p$ W  [% \
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);) q7 {1 @9 C# C9 A1 {; A* Q
  5.         printf("sending intemdiate header\n");6 F7 y# t6 l2 _5 g
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 s' I+ A9 B! z9 x/ g9 ~
  7.             break;
    + o$ M" V1 p( }2 J0 |8 v' i/ G' o5 K7 K
  8.         printf("sending frame\n");) n, k/ C" y- j4 f
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
      I, y. }% b! f( E+ |' a  v
  10.             break;
    8 i% e6 k* `1 N5 H& I; V
  11.         printf("sending boundary\n");
    6 z* L- h3 k% u! M
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    : Q: h3 c8 I- D* o& ?" k
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  F4 i3 A. b* ^; n& s
  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。


( `! q2 f* a4 r$ C% |8 n


6 M: v' k+ x4 f' O0 `# N二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
5 ^  i4 X7 e- W: z! j2 q9 @
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port): g9 I1 R: _/ E4 v
  2. {
    6 r. [: y7 S2 O
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);0 ^' C5 D; X) N  f2 s8 [0 T
  4.     if(*socket_found == (~0))
    : @/ g, \" D4 G  B; Q% q
  5.     {
    . I3 o7 J7 I  }8 I! D9 z
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    " V( f1 h) L! j, G4 F1 Y
  7.         return -1;1 Q1 b' s5 }) G3 d  F
  8.     }
    7 N) B" p# x* o' z7 }# V9 l7 `5 n
  9.     addr->sin_family = AF_INET;" W. ]2 @/ E2 |2 u! r/ U1 D/ X6 |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( L' o$ v5 c: w* L" Z
  11.     addr->sin_port = htons(port);/ a: I  A$ d  |" ?/ P( D# p4 b
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " F/ m0 F) D( O, A7 z2 Z* ?6 q
  13.     return 0;
    5 N. v# i( E/ D
  14. }
复制代码

& v5 R  E7 o! K* C2 H0 U8 |
  [6 G! Y7 m* j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:
0 x$ X- x+ w' v2 R# z/ m! ?2 W, u
% j9 v, [% D4 r' b* D- d$ W2 i4 m3 |' o9 |% e: m7 \7 m. e
  1. while(fend > 0)
    " S0 Y- \. Z2 h" U3 i
  2. {7 U7 \5 f# b6 t
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    , S+ l; y$ }! B% r+ V) ?! P
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    / Z; f. b- L3 N
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    6 _/ q9 r, x" h5 E# |( W" d
  6. {
    " A% |! p/ c! N
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;' |9 q: k& Y2 ]% b" e  T
  8. picture.fin = 0;
    ' V' @+ O* m" ]1 x' |7 C- m, j
  9. }7 e5 p/ y0 ~0 O8 k1 b- |' K
  10. else; B* m, |8 D6 B/ g& [
  11. {
      @) U* {6 m! `1 S
  12. picture.length = fend;9 [9 S! _8 J  _3 G) ]- A1 M: d
  13. picture.fin = 1;$ D; R* H! X& X& Q& w
  14. }" q, o- z4 D5 y4 O/ J% ]
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);; }0 @) ~, D6 I' S
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);' A$ u& n: j9 i4 I% j
  17. if(sendbytes == -1)
    $ D6 c( a3 M( B5 R8 z' x9 D8 h
  18. {7 }% P/ `  F; ]8 h* u- d" W4 E
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 l6 q) {# _; s& s
  20. return -1;) |1 R/ w: `8 e, C& T
  21. }# A( o3 U) P1 D7 w
  22. else0 r, J9 }5 ?8 {8 ]# Q; G
  23. {- d! L1 B; `/ ~" H* w
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    * `6 L' h+ `3 n/ {  V- @1 K6 i
  25. }
    + T5 V7 Q0 |! x" H3 p( t5 ^
  26. }
复制代码
) ~( }! x3 t/ z1 L9 X$ n! C

! i! L5 ~" ~7 W7 p8 S4 z


% @4 v; W; p5 [$ d% Z. Z7 Z
& s$ [' w, L9 X9 S1 I8 v9 ciMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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