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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 . w9 Q! d/ D! P, E6 }; [

5 J, j  D# D0 _


- W3 _/ Q5 [9 F; d. Y3 x4 q

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; n$ M6 w) f6 e: J- B
1 B0 {' K6 x  q( W! ^! S: M

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。


) x0 W- ^6 D8 h7 A1 e

( S1 J* p" l0 i; O- O7 D1 L: C. M# B

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。

    . [" t, q0 f0 h. y+ E& A

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。


9 J, t3 I( S+ c# r& y+ _/ @, k一、HTTP网页服务器
7 o- g/ n% Y. C

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)
    ! g) Q9 H( R- L
  2. {
    & v  B- @6 E# Q+ N
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    . d" H. v1 @" w3 [% w
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    2 {$ v, I% W- B8 }% K# R! W% B
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    , e: O6 G4 C& {" H& A
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    - z+ C1 ?) Z" e/ u6 F, o
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);8 y2 l2 M) ~) T
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);6 ?' b# S+ m8 z7 K" p
  9.     int ret;
    + F4 |3 F2 g! z% h( {8 ^6 c
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    6 q! A& B) `6 S
  11.         {
    7 ~5 W9 I- }: H$ n  o
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    9 i" p5 R9 T$ z; q) W: d5 Y  @. D
  13.             return -1;! T/ t8 _! @; [4 K
  14.         }
    . C; y  p+ L  d% O/ Y7 X" n
  15.     int on = 1;
    9 k: y" l0 j  l, C" p! v, a  Q; {: K
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)  w$ [6 t- a8 Z1 U
  17.     {9 ]0 }: x' @' `8 R* S
  18.         printf("setsockopt error\n");+ l0 [4 X; d6 O7 @- w6 V* Y
  19.     }; g' E' h! T1 B( I
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    " L3 }  @1 p- m( v: R+ }
  21.     if(ret == -1)
    7 J2 b/ u5 k7 |
  22.     {
    ) w, o% ?3 b% Z* A
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");8 g+ f2 b* a6 l
  24.             return -1;: z# N+ ?* U: O4 V* _8 r) C
  25.     }
    4 t7 K: @2 C* w# t0 m6 t& R
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1); C  b% f. F* k/ N: U
  27.     {- e3 q; p9 z: N5 S! C7 Y
  28.             printf("Listen failed!\n");) J, k, l. K$ C; a
  29.             return -1;3 f4 Y0 T6 [8 l/ n: I5 l
  30.     }
    $ B7 L, _) g' `& d( ~
  31.     return 0;
    + g; N. S  z! g% t8 m6 ?6 k/ G
  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);3 ^6 S" W; ^, q$ k0 ^- f  s
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    8 q$ v6 m2 _# X- k* F
  3. {
    / B2 {2 h  Z1 x
  4. 。。。
    2 I) ^- p9 F8 Y
  5. while(1)
    4 @% H! [+ I; ~
  6. {1 D6 _5 C" k4 r9 E/ t
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);1 }9 i( c( S" a) D2 [7 V) U
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");# B. H' d" Z+ ~4 j: J$ {4 ^- F
  9.     。。。' n& r, ~' V& u% `7 P, V* u
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    : {9 b! x. y9 R" A& t  ?
  11. }7 ]6 l- {) F, @- T6 C0 n
  12. 。。。/ e/ j+ Y8 s( |2 G% M3 [% T
  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);
    # r$ c5 z/ T3 _% s( J2 I
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;- \8 N4 y8 S5 l+ K+ M4 M# e
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    + z6 q0 U/ e9 D  ?  o$ f
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    3 ~; u. O! T2 b, `0 u1 b6 V. O! u
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);% F9 O% \2 R$ 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;
    ! I/ Q7 A8 ^5 I& O# n' J2 |
  2. pthread_cond_t pct;# q( f! I9 o% S% B# I: D
  3. int main(int argc, char* argv[])& j* w, X1 u4 ]: c: M* ]% [6 |
  4. {
    + Z9 b  H% e. M/ q+ O5 l' f1 x
  5. ...2 V  o0 l7 C2 y/ c8 }% ^9 O" K
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);0 k+ M0 y+ r; O+ I+ D# Z
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ' Q" v- h& S8 S. d3 g$ J
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    4 D0 x+ n9 O% D% L# `) J
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    1 n/ j1 T, h1 p5 E; F$ u) r! c
  10. ...: F1 {" _/ Z) R/ ?( h& ^7 d& A0 r* j6 z
  11.     while(1)6 d) L: o3 `4 O7 s- t
  12.     {
    , H# ]$ j( G5 w
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' N: n# Y0 ~; _3 f1 P
  14. ...
    ( c6 V/ `/ r! c, D1 k& v
  15.     }
    - |$ }- U3 U7 A4 Q5 e% i/ n
  16. ...7 P/ X' U  n7 w9 P# [/ i- f9 Z
  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;">
    ! ^1 \( f5 J' x9 d# {' b8 }( o/ Q# 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" \
    9 a" t. m, K. R
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \# }7 G* _" S$ z. i) m
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \& A! f/ h+ h+ Z$ ~
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    # u* F/ e% a7 B. l/ a( L  S
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    . O2 o5 g% I8 Y# l2 \( M, C
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ! l  k( b1 b3 {7 d0 }
  7.     printf("preparing header\n");, \& {. C8 \# H  H
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    * i7 V0 p" \4 k' N; ^
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    " O: h+ J5 T; N8 e
  10.             STD_HEADER \+ t- ~% b: o, T- \! t
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \6 i, E4 n# v! }8 [" |
  12.             "\r\n" \: D" y8 m& N' b  d- f3 G% T
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . t# r9 H2 F, \" ?6 q: a  @! S
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  M, c3 S# P+ I- d7 r5 B
  15.     {
    * P2 M& H( |' X+ ~5 ]
  16.         free(frame);# k% ^$ r) `& S0 o; p3 J( \) J  T
  17.         return;& V* s! n) I% w5 b/ r
  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" \
    $ x% z  q4 c" L) k# R5 L
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    % [/ o. X8 B6 H3 M
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    7 F. v3 N' K' ~) O4 W% ^9 c
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    5 b& c0 B  Y& w- P: M2 O$ t
  5.         printf("sending intemdiate header\n");/ a$ b- n( B! n. s0 F+ b; v
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    * h& x! v+ t: w, p8 \* f
  7.             break;
    ; `6 W, r4 }, ~0 C
  8.         printf("sending frame\n");% Y  C+ K$ J3 i9 _
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)8 C% j$ n5 S+ T2 x2 w# X1 `& Q
  10.             break;/ p. {/ Q  }0 V) z7 d
  11.         printf("sending boundary\n");
    2 g6 t! D9 c! u, s# z6 e
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");9 B' E4 F: \0 u9 m! g9 [: B
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)% ?% V0 ~, ~0 ^
  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。

: C5 d* t6 \6 S" j


( ?: Z6 I9 {# u4 a$ T0 ]二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
! j% T: H% ]  p/ J. |& ^% a
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    & `2 C6 z" u. Z) r4 K0 G1 S
  2. {
    & I% `' n/ a' K8 Z) ], [
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; I! P2 Z  V3 f" r
  4.     if(*socket_found == (~0))
    % i. g) ^9 }. W. T! x
  5.     {
    1 h' f1 U/ v5 D
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    # Z7 a) Z. M! E. z7 C
  7.         return -1;% H/ j' X+ Y/ o+ ]
  8.     }5 E7 r7 `9 h- S1 D: R# q4 f
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    $ o, y6 O" x8 P
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( I5 x2 B( U6 r
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    # @5 `9 l0 l. ~, L3 o# r
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);) C: N# q; ?% b4 U7 j
  13.     return 0;
    9 }( d3 o) B: |
  14. }
复制代码
- H4 h  R  c7 T& t! J6 D

% m/ C, r+ U8 b# v5 K1 G- f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 X; {+ p, z9 C: X* [
, I% e/ m! q! t

. u( Q' q6 a: I& T( r
  1. while(fend > 0)0 J. X" N' X5 V( o% B
  2. {
    - G6 P1 J# ^- Q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));; ^5 C  l2 T8 ?# e
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    " r3 ~9 V/ Q5 o' W* |
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    " H( U: o+ x; C0 a1 A
  6. {
    0 V8 v4 D* }' N6 i) N' o4 K
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;: M9 d$ T" |. i5 S/ O
  8. picture.fin = 0;& n3 k# t) g  f2 S! D
  9. }
    8 {* g1 `9 _5 _3 B/ r/ c: x
  10. else
    ( r/ O/ |5 E% m2 r  A: h6 J$ d
  11. {- F! z5 V2 E7 e" [% e
  12. picture.length = fend;$ }% F" m+ @' o3 B
  13. picture.fin = 1;
    5 J- n; A& k& M9 N" Y
  14. }! v9 J" t. ^" Z3 U& |
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ' ?/ X2 G$ U/ K# t) @
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 a# Z& D" Y) f3 O8 g
  17. if(sendbytes == -1). Y* t/ Y) E! m; i
  18. {
    # E0 R! M- r/ I$ U& t
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");* h- [" B) n. r) U! `
  20. return -1;
    # h' ?* q% b8 a' u5 I
  21. }' I, B; z9 ]  O: c& e. r) e0 @' I+ |
  22. else
    7 H3 ?; Y5 n: K
  23. {
    ! S4 k, [5 ]# h/ D
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    8 P; p# i: `4 w0 o# T1 a  H
  25. }! f: x( c6 v* s$ b
  26. }
复制代码

9 K4 z$ G1 M( J' Y0 F$ }, E
3 N' \! j- o' ]; ?+ p5 P


1 z! }; i* V* E( P# q5 E  c
' t! ]+ d& q+ k2 ViMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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