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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
) C" w4 m8 z0 ~" q
8 y) c$ T& u& g/ V% i" _& ]* |

1 `- U2 T! {& L' D. z

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, o. s4 Q. E# k4 U$ F
+ O" ~1 U) f8 x" {' z2 Q

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。


# L1 ~2 {5 `$ o  R5 d


- E0 K3 n" I2 D3 X0 k* e/ h6 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。


    * |% y3 Z- N8 ~/ G! o

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 [! f; H4 f/ j- g! k
一、HTTP网页服务器3 a8 o& Y3 e- P. \# Z! l

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)
    ; x, L! ^# E# f3 z& O% Y
  2. {
    ; w! `# ?$ E- @4 C+ L, L  A7 p
  3.     struct sockaddr_in servaddr;5 I2 L% ~" m& h# b+ M4 w1 r
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    , |6 q  ]: O+ G+ Y, J; z! r  G) o" q
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));6 k0 O! }8 E! H1 I7 b& \
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ' x0 d' X/ Q3 @) ?5 c
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ K; v5 H: ]& B3 v, J; u
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    7 O  A: S9 E4 p; ~
  9.     int ret;0 z2 D9 f% A, O5 d( [4 |: A
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)  U4 l: L7 _9 A% [; a/ r
  11.         {
    . ?" D8 ~! l  L" u; A0 D
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    4 Q0 c. {. ?, y% \% U
  13.             return -1;) V9 g8 [6 Q0 \1 y% x, o2 [  {
  14.         }
    2 K1 C. c" K7 ]' ^, h5 {. B
  15.     int on = 1;
    ) W3 m  V, S$ V; z
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)2 z. u% M1 E; ]: M3 s
  17.     {
    ' v( D% U& [3 }7 W* h2 N
  18.         printf("setsockopt error\n");6 ?  C$ _9 o+ X+ f# d
  19.     }, N6 f. U# b8 `1 j+ r
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);4 e, Q# J; O) x9 X
  21.     if(ret == -1)1 H" ~  I; N- [' l0 ~
  22.     {9 \# u8 _4 K" ~- N
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");. j+ [. H$ ~7 O8 P# b
  24.             return -1;
    5 H7 w3 ?, U; N
  25.     }
    / X- B2 I4 O* F+ [) V4 d- S
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)' S; V' ?+ p7 r" D" @
  27.     {1 Y3 F( m. J6 @
  28.             printf("Listen failed!\n");
    7 w9 x# j* ~5 p" t! s
  29.             return -1;, H8 s0 X1 S" L& `3 r1 ?
  30.     }
    7 H9 ~: o% g% _/ t" ^
  31.     return 0;4 l1 ]. v, c# G/ S) k# J, a
  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);
    ) Y( s' o$ ^: ]; z" [/ K
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
      }. u4 b$ o, g: x4 f: [  y6 ?4 J
  3. {
    & o2 Y% y& g( i) `+ i  r( K: n
  4. 。。。
    3 c: j" A8 C  K
  5. while(1)
    6 L/ r9 u% r) p$ t8 k+ b
  6. {
    1 h5 r/ Y, G/ L1 i
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    $ Y9 g3 E" E+ L4 w
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    : F6 @( m" |: r2 ]# R
  9.     。。。
    ' F& N5 B- v$ {# q& m2 a8 E
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);7 D0 A% A: V0 P; C
  11. }( @8 A' _$ z1 R8 N
  12. 。。。7 Q8 O* M- L' O4 g4 m; B
  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);
    : v. u0 w( R% @% k% _
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;( d. z# b8 i, D4 T8 ?7 T; Y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;+ L9 |; d* b- d) M) G
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;4 t+ z* B- I8 A& b. \
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    1 I. p# `. f) H7 p4 b% Y' k
  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;
    , A! m) c) j7 S5 q! Y: w; V
  2. pthread_cond_t pct;
    . V; }& V9 t6 z% B+ Z. F) ]3 \; ?
  3. int main(int argc, char* argv[]): n! ]7 \/ A2 J9 b+ v# p& @% Y: p: H
  4. {3 L4 _  H* x6 |
  5. ...) q$ S8 S: J) U9 e. A) j4 a/ J
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);; w6 w) U( `, Y) i# N
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    0 ^* p( Z0 {8 C- i- ?# r
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    7 D& e4 P, ?$ W( k
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);) i. @# S& i. Z4 y5 y# X9 i
  10. ...2 ~* |& n2 ~  N6 o9 F
  11.     while(1)5 I/ h9 i# ?+ Z! u1 K
  12.     {
    ) V: J- x* b* e& p
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);) ~9 n- K/ r) [* i- ~
  14. .../ g7 o1 ~5 h- ~( A; `. y
  15.     }5 P3 \; z5 Z" F* c$ P; ^4 y
  16. ...
    - s  J! C4 u6 z0 d" a0 }$ s
  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;">7 F5 L  v7 A( f6 A' c. \4 A* y7 j
  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" \
    6 S( v* C$ K) f" h
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \0 C* ]) H/ y& W4 ?/ E9 A# @9 U7 ]
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \& U9 F( v' J6 r+ }& c
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \: O( K: e4 {$ P; D. b
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    - o* T& m% B$ U
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    0 }  z3 W/ J# K$ @" S5 z
  7.     printf("preparing header\n");! `( z/ L$ e) V! B/ C6 g  ?/ O! V
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \0 v, u1 l2 [* ?  z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    # j# w, O  V  C; Q
  10.             STD_HEADER \
    . ~  E& x( K; j. m( I! X5 @
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    / K8 T. p' a* N: [: T, u* T+ L
  12.             "\r\n" \9 Z) [$ k' k, m! M, v/ u
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    . e6 b' Q3 i. M* y' Y/ V
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    , w1 v' r5 m+ b: k: W! ~
  15.     {
    1 ]# O4 e# k1 Y3 w* n3 U0 W
  16.         free(frame);8 R. Z+ p6 @6 J& c: L
  17.         return;
    8 J, L: V1 K. _5 W
  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" \
    $ N- ?# E* m6 I" h. s" d% j3 `, _, U
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \, v" @: i9 J: i/ P7 Y
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \2 v! ~$ i* M! }; y. s
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    % U8 r0 l+ N/ s
  5.         printf("sending intemdiate header\n");/ [0 ~* E4 B% U
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* U5 i1 C9 j  L7 u6 c% e$ n
  7.             break;
    + Q9 w4 K2 Y: n, s: D3 b: e6 ^
  8.         printf("sending frame\n");
    6 ?: D$ d/ Q# m9 p( K- G2 z1 `! s
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)5 t9 D' I  E0 L$ ?% J/ ?
  10.             break;
    . H/ g2 r# @2 v6 M
  11.         printf("sending boundary\n");9 h7 K& I/ M8 a2 }# B
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");" p5 Z; e: G, o8 B" ^
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! E+ z- ]) e1 w2 q6 k; r3 Y
  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。


* N: r5 P$ o. L) d


8 h# l2 j& a6 A3 \& s二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
: o" @$ }& _) m( }
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)5 H: h5 ?6 [+ y
  2. {6 ^: g5 g' o% q; H
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ( J' L) V5 u1 e3 X
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ( Z5 o* `1 s/ H
  5.     {
    5 @5 n9 ]9 I+ h6 R2 |: {- K8 g
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");# @+ ^0 T4 z; N7 ~& |7 \
  7.         return -1;( M9 E3 ^3 ?& V# |0 h8 x' c+ K
  8.     }6 ?4 ?6 ]$ c6 K) H
  9.     addr->sin_family = AF_INET;* u# j. r8 W( u3 M* V5 D9 h4 M
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 j0 Q( l% J& S5 Z) E5 }# }
  11.     addr->sin_port = htons(port);- P  j+ }4 }& j+ w
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    ; q+ Y) }0 y' T  J: W9 w% k
  13.     return 0;2 L2 D$ E8 |$ J6 S" N
  14. }
复制代码

& J, v$ S2 i4 o' g* X2 |
1 B- p- X: I* M1 V4 m! m9 \5 _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:" K1 A0 t: o  P
0 M' K) I- P$ q! E- l" Q

' u8 c9 e' r- t9 M( r; ~$ F
  1. while(fend > 0)
    # C1 a1 E, s+ G  O
  2. {& X! O1 u4 Y. l( b  R% K. ~/ J
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));1 y1 r7 C  p* E) E( h. G8 o# R
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);, A) w0 I9 B) J- U) v
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)/ a8 p# ^( _  V
  6. {' S9 f6 c- Z. z, H4 a1 b
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;. H0 ^# x/ T8 R+ k( O/ p; }; c
  8. picture.fin = 0;
    5 @/ m* G2 N& i8 z" G
  9. }4 m1 |" Z% T! s: H  I! q
  10. else
    . s$ L$ o4 n2 K8 ]
  11. {
      C( n* l" t$ J- ?/ s. F+ M* k
  12. picture.length = fend;2 ]& ]  x8 O4 u8 |
  13. picture.fin = 1;  N4 S2 o2 w  ?: `9 M5 l3 q7 y$ `
  14. }; Q* b# D+ ^& ^) M6 N5 P9 B% o
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);- [" {( F8 \/ l% O0 t7 q0 d
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);1 B# v( E8 n5 }) O) [
  17. if(sendbytes == -1)
    % }, F. j: t8 o5 l
  18. {3 p! A* z. y( y( P1 \% Q; D- C
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");/ c( X* s" a: o/ B# B
  20. return -1;  Y& a  G+ v; u- L% J) ?: ?
  21. }2 h0 ]- T: _8 h* S  }5 ~. b
  22. else
    5 ^" v" l& B- t& V# _
  23. {& g" y8 `& Q$ h( f
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;3 ]( D! m7 e4 ]" r! y
  25. }9 c. ?. D% L3 n& o3 z
  26. }
复制代码

, |$ H8 E5 O! e/ j; `- y( ]* C  ?# G  z. l, a1 n. R. v* L

6 W& b" h8 `1 l( F6 [) m) S
: k4 h5 q" a  F; f7 i
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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