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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
0 H0 {+ f: l4 ]1 U/ ?9 ?0 D2 n/ m( v2 t


: N4 `9 R" ~+ W) U* 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.html
5 C5 V& O6 d8 j0 }' \+ t* H
/ k/ S8 j+ g  [' G) e; s3 p* ^1 T

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。

7 a+ C9 y6 r, E9 h- D0 |8 Y6 d

! a8 j+ H5 [% r1 |

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。

    " `: B3 q. m3 a. u& }" T) i

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 i. w- W) x+ P% ^3 b一、HTTP网页服务器* Q7 D) H& J4 |9 e" h

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)/ r, V5 Q) D! D
  2. {8 h5 `4 k( O2 y" }: G
  3.     struct sockaddr_in servaddr;; h4 H3 V2 N% m7 b8 c: l: z" v
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);3 I8 l0 R3 Y4 t" e0 X+ ]
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));) ^  [! s& S, y$ O/ l% Z
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    - y5 e! u/ D% w* S2 K+ A8 S% O
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ T! V: g8 u- S4 Z
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);* {5 V, O. I* B) K1 [( I4 v
  9.     int ret;
    : ?& k. n4 |; l; D2 p! `
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    2 M# O/ Y3 B# h' q% J
  11.         {7 Y1 ]9 I4 a+ {0 W; N4 ~
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);4 o6 U" b3 F6 T7 W% b! K3 N
  13.             return -1;
    " l) t7 s% {1 q5 C
  14.         }
    ; @6 I7 @3 @4 J& m3 P
  15.     int on = 1;% a2 y& V; r* y; m
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    8 a5 B5 e$ M6 k7 k( Y, }+ M! w
  17.     {
    ! o" M3 I' n! ]+ @/ t
  18.         printf("setsockopt error\n");- A' V3 G3 W! i& o$ U5 }
  19.     }
    ; M7 R3 ^# v) G4 u$ n
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);7 n/ A9 o- A! E/ N8 d5 K& u5 g
  21.     if(ret == -1)
    . S! l- u& p$ g; Y8 k
  22.     {
    9 l% y4 {1 j( Q( S5 K) y- R
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( f" i. `9 l' M5 b! @
  24.             return -1;
    # _" E/ ?6 a8 _4 P  w. e0 H
  25.     }5 i* C3 V; c  h, N4 ?+ s! x
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    % v: r9 D, Z( r& p
  27.     {
    * L  h" y6 u) h, Q' W
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ; E" @9 O1 r' s+ ?" A
  29.             return -1;
    0 N% l* L5 a$ g% h
  30.     }
    7 Y9 y1 `2 X7 T5 h
  31.     return 0;0 |4 S* U/ ?' u3 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);% a' h/ B8 M  p/ [- h
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    4 V8 s) {) G9 i3 o% j
  3. {2 L) _6 P& {8 g
  4. 。。。
    / o5 c# @* H! W$ d; ^9 ?  _/ ^
  5. while(1)
    5 w- V# B/ o+ U' A6 i
  6. {% z" t3 ?( @% c. h1 N% O& ~
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    . y( A  b' [3 b) y( N% K2 ~
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");/ Q, S/ v& c0 L! `8 P% H  A
  9.     。。。( O) a" n+ u& G& O, Q* C9 A# ^
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    5 G+ i- Y3 F$ E9 k) w+ F
  11. }
    ! o7 E+ h8 R. W. q
  12. 。。。
    5 w+ {# Q& @# b, s" T$ i; b0 G0 K
  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);
    ( D" ?0 R% M$ V. s6 ~9 h* Y
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    % F8 o# m2 |2 n& M- j4 _9 d
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' P; B) I' e( {, R+ \2 Y
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    + j1 p" V0 a5 d5 q  K, ?
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);. W; i( S- M: P: U4 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;
    % _9 _/ m) h) a. ]4 U
  2. pthread_cond_t pct;8 m3 u9 s% D! ]" i! {( y- I& {
  3. int main(int argc, char* argv[])$ e8 x3 b. E! f* E- L. c$ n
  4. {
    ( {' M) |$ I, q; M3 H/ _+ \4 c
  5. ...
    ; ^( T' B6 v) R+ _) j
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);6 U; l0 o3 Z* S* S: m# i
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);; _5 Q8 d3 K7 ~7 T2 |# Q4 p
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);3 O5 p4 p  Q2 f! c' D
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    7 A( R' U  U: [4 L  U
  10. ...! W9 x4 e! \( ]8 U- H% }
  11.     while(1)) D- j1 a& x* J! r( d4 L1 X5 H; o  b
  12.     {
    7 Z/ s& W: r1 U+ T6 R
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    / p8 X8 j7 w8 S  n; p7 Z- G
  14. ...0 W" U7 n5 H3 K6 ^/ F9 r( N
  15.     }
    $ t$ A) e6 z4 ]' p8 `
  16. ...7 o( a( L7 b; B) a2 N
  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;">
    # B( y1 T+ q) s: 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" \
    4 _) E% S2 B. ?* Z) f3 T3 O5 r
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    # j! R* t1 P8 d0 Y8 b) ^0 T
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    / E6 s+ I  q5 a1 T* ~
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ) T" c! ]. J2 y0 A3 C# q& X. J
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    3 A  h/ M7 T, V; M* o$ m
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    , E6 G3 A& Z4 ~5 P9 U  ~
  7.     printf("preparing header\n");
    8 i3 A1 q3 H+ r$ J6 @
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ; d4 q/ n5 `+ h  D- m& V2 y; A8 J
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    1 t; T! D6 Z1 J
  10.             STD_HEADER \
    8 W+ \, T9 m) p
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \1 M6 ?. z* f9 a4 h8 K: [0 [
  12.             "\r\n" \
    6 C. l: N1 t. n4 p! k% n. V
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    4 Y6 T. u* o: U! G! G
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  H- P/ }/ \3 H" u" \
  15.     {
    ! ~% A: h% J! ^' w
  16.         free(frame);
    7 Y) Q7 O5 v/ l9 q7 j4 ~
  17.         return;
    2 ~, |* D6 ?2 T- ~" E
  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" \" q5 g! `5 i6 q% N' O
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \! R( R5 J0 s8 {7 C+ j
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ' t0 A/ L, E9 ?1 U- S
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);6 B6 m- B9 O8 w6 R/ s
  5.         printf("sending intemdiate header\n");5 _: s+ c# e/ j
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)9 q. o9 s/ C3 L% n
  7.             break;; H6 K  I4 k5 K- S+ ~
  8.         printf("sending frame\n");% U" l% |4 A: E' G
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ( z* y8 `! Q/ Y3 H) ^9 M. g
  10.             break;
    / k8 t8 W7 t# h' w5 [& @
  11.         printf("sending boundary\n");
    " Q5 ?7 S! ]" p% K& _# |' R- F7 v
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    ' y# k& f0 l  x' |) }- e
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % `/ R4 H% K7 |$ D/ ^9 U5 a* F
  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。


& O) J1 H5 x( U1 b% g) ^

# u& Z4 n$ w- {+ p
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:5 o2 ?. U$ Y7 N) N, W) a9 I4 _
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    " G# y4 C7 V8 t
  2. {
    # J: K1 r- y4 H. Q+ E: x- A
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    9 `- h7 `5 Y% `( b, j
  4.     if(*socket_found == (~0))
    5 b  q* R' ~3 Q* C, y6 P
  5.     {( ]3 P4 H$ g" x
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");3 V+ C* M, S' L9 d
  7.         return -1;
    ; Y0 n3 L& p. B. T& V: v
  8.     }. u) o$ |* X6 ~6 E) |8 M& Q: G
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    5 Y( m% V9 c. J
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);% {- V& E+ Z! f1 L' [: B# Z
  11.     addr->sin_port = htons(port);! M% |2 ^1 R& n" w) j, |. S& b
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 d" ]- y! {# D- e0 M3 s7 Y% \" w' o
  13.     return 0;6 T" A8 h: p1 }- h5 A
  14. }
复制代码

4 U$ O  |" p3 ]  s  @0 A* s- _& T8 [% H1 Q1 \; \! z% w: {
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:+ Z9 H0 f  q( d
" ~) q; N8 P+ j: w) J6 l2 t
2 @0 v6 [+ u* c! l! y+ }. X9 i
  1. while(fend > 0)$ C: e/ P' S+ @3 ^, Y, m
  2. {( k! E8 O$ y6 o! U) v" O
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));; H1 L+ b2 C. t8 _& }
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);" i0 p; g! k( x0 P# }3 x* M
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    5 b  D! E* u/ G- G- e
  6. {2 m$ n/ F6 [0 f9 j8 ?
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    7 p# \2 E& P: R3 g  j  k4 ?
  8. picture.fin = 0;  y& `( x% `0 P$ t# Z9 d
  9. }
    ' R5 P8 c) }1 K. F' A0 W( B
  10. else
    1 z$ D; n( Z, M  ?* X6 p. t
  11. {3 ?4 h  K! V$ H1 ?4 Y( [7 [
  12. picture.length = fend;
    ; ~* T1 I/ F, U" h
  13. picture.fin = 1;
    , {) j7 ~* H3 n& [7 |
  14. }3 P3 M6 x# |9 I# s& {
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    & p, s! h$ _! F: v. X8 X
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);2 B0 W; u' ^( l6 B
  17. if(sendbytes == -1)
    0 x' T, w7 t* K6 G
  18. {# {$ F- e1 a0 g0 B) }% _
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    ! ]1 u& [5 S3 T) y
  20. return -1;+ F( y. f' _' r# Q' K7 s
  21. }
    6 J$ O8 o3 M* U; ?) m+ _
  22. else
    7 i( l4 d' O( D, Q+ B1 k4 g
  23. {* ]' `1 q3 H6 M2 m/ t
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ! f" ^1 G0 r5 T0 g8 s
  25. }& ^, p0 C9 }2 E5 Z' ~7 Y) h( \
  26. }
复制代码
" K, S; P: Z8 H0 r/ z; A

2 ]% R; }  ^/ ^  M* A2 O+ K4 X


/ n5 B% S# e) Q! G9 l6 I  i9 O% @
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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