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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
- A; V9 r/ R4 a* l/ z
) {) ~5 N& ]8 t9 D5 S: L0 E


. q, B3 R4 x0 m/ N% }; k7 ~: ~# p

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' t: B* Q, @, [
& p1 q) [- _" s; y0 ~

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。

6 B  F( [! F2 g! l2 h9 A


9 ?* \% ^- Q' m; \  z8 C/ u

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。

    1 d+ |% y4 b5 M% L6 p/ k- V" 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。


7 L9 B" z( O! S+ k; r' E; s. T! S一、HTTP网页服务器. @) W- }; a1 K# w+ e( M$ [

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)
    $ s7 V& M  U" ?. H0 g6 I0 m
  2. {& `( L8 D: ]. G" @: q- N+ A
  3.     struct sockaddr_in servaddr;' e4 r2 }: C, `' x! T  V
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);  ?$ Z7 P; b0 e$ Y2 |5 `; V) {: k
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));8 |4 X& x- G+ H
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ; E% C; r, |- ~4 o' |/ I; |
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);9 H% F  A6 i# L1 u* m
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    2 }6 c. O+ V% I
  9.     int ret;/ q) C1 B3 ~) g, v: r' `2 [
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    7 a6 ~2 E: |) n# o
  11.         {
    ; \" R1 P! h. T6 w" b
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);  ^  {8 l3 U8 g! i0 k- l9 U
  13.             return -1;
      g7 @( X/ G8 b; m7 T4 u& ]* J- V
  14.         }
    6 O$ _+ I% |9 ~( b! A
  15.     int on = 1;
    - c2 S0 i2 a. C- S/ \- g
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    $ A# f7 j+ d4 k& L
  17.     {
    + B0 o6 D1 r$ ?) d
  18.         printf("setsockopt error\n");
    / g$ U, y& B7 f' l9 b
  19.     }+ u5 F7 u9 _  v1 a! \
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    4 p7 Z! e  K( U( L4 K+ T, q
  21.     if(ret == -1)
    6 c9 S! J( H8 m8 f0 i- g% @: S( _
  22.     {' K( n; g% |3 P3 `; ?4 c
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");+ G+ G& ]3 l# p! w* x9 v& f
  24.             return -1;$ T* B9 u$ I, A0 U& F* Z; X
  25.     }
    ; {" n; C1 ^9 |4 X/ |
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    " ?" {+ `; y& r
  27.     {% ?- E- d" x( n2 f2 `# I5 A+ X' M
  28.             printf("Listen failed!\n");
    # \; m& \5 U9 z: U
  29.             return -1;# @: N" A4 c6 w( _3 t/ C
  30.     }4 B4 ~. A9 ?- d
  31.     return 0;' |# H$ a7 @3 o0 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);
    6 Y* }" a, a5 @9 k
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg): R, @- ], Y9 x. ~* T/ c
  3. {8 a4 f/ _0 p8 z$ A
  4. 。。。$ b4 ^1 z7 B  C
  5. while(1); q% `* T2 {! J. w, E: ]& M
  6. {
    8 [) j! {, F7 j
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);9 W' }0 o( j6 ?" L, l( T
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    % ^3 @* R1 w3 C) b3 b. h
  9.     。。。
    & H' c$ p9 A+ l
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);% \5 r! h1 i' ^: O9 v' W5 z
  11. }
    2 T0 m5 |& s  b, q, Z/ H
  12. 。。。" w5 m0 H4 ?& f8 n
  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);5 e5 n  o4 ~. M( b- _- Z2 m9 @( v
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;0 j1 j. k- K; C" n- s& I6 l  y
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;% K  @$ r6 O5 c$ K
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;. n4 _4 M, k# n
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    1 B- ^$ D$ m" w2 M
  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;. T6 {( ^# s; \0 {
  2. pthread_cond_t pct;! f1 x, i3 N4 p: h1 k
  3. int main(int argc, char* argv[])
    , S/ w0 h1 d9 Z# G
  4. {
    " S1 w( q9 F8 Y1 h
  5. ...6 n7 v3 Z$ ?# R8 m/ a8 L; e" f
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);- d- {. e( J' I( `" g! K8 F
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    & `% I( P) y2 ~- I
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);4 H9 c8 L7 L" [' ~7 a% I
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    & ]( O" M2 q  g+ d- J% |# u
  10. ...2 |4 S/ v# I7 s9 }/ s( s
  11.     while(1)
    ) {4 B) z! b4 P' q
  12.     {
    % v, a; v! z  {& F. _
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);2 d. U8 G. H7 [/ {6 J
  14. ...+ s2 W9 j" _! K. v9 @
  15.     }3 \: {' C6 O. I2 q1 P2 f0 A
  16. ...
      Q0 B3 u1 M6 t$ w
  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- \6 r5 Q8 {
  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" \
    : X1 e$ a8 ^, Z+ p- a+ O! f, ^
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    # ^, z4 x3 h) e8 z
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    . i$ o2 ?9 d' _) K# p. R) \
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \& \0 e" }9 [; Z) g4 z" e
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    8 K0 g8 m* c- R9 y6 f
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"8 D- J: M0 q( y5 P- f' R$ L
  7.     printf("preparing header\n");
    ' q7 u* Z; `3 m* I# s
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \3 n. K2 ~* V2 \  s9 Z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    3 J2 |$ s! w- j, X0 {  _
  10.             STD_HEADER \" h( _& c* Y0 k+ ?9 X& s: ^
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \- I3 w0 b& D+ a; x' W: b% p/ G
  12.             "\r\n" \, a/ n, p, u( [1 f! |. C4 R% Z
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    % T: F6 K1 g/ a+ J8 p# U/ b( N, m
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)9 S" ^1 C- o8 v$ S9 f3 v+ p
  15.     {
    . [* Q; X$ A5 b( e0 ]& i
  16.         free(frame);- L  E. R! D' E* j8 ~
  17.         return;/ o( c; B7 s& d- c/ ?: U
  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" \
    7 s  V! X# f$ m% G* r( ]2 o2 f
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \8 |6 s# j- M9 ]* v( _+ Z0 e. {
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ) D8 `+ K) p6 u* R/ }& [1 p: T
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    5 [9 D, G- @3 E' P+ w6 C5 O: S
  5.         printf("sending intemdiate header\n");+ m' b; S8 a  P
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)) \+ Q; v1 f( a) s0 p+ c& l! }
  7.             break;
    * V0 n& `% s& g2 r% M% }+ Y
  8.         printf("sending frame\n");* q. d0 H; c' ~( {/ y
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    8 W3 z/ R6 x# T, `" o; f! A
  10.             break;
    8 F0 g$ b% _0 ^7 V1 L
  11.         printf("sending boundary\n");
    8 Q% b3 o7 V8 @+ R3 N  p0 H3 z0 |
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    $ j# t& B! c% t
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 n# |- c3 b3 W& t3 u( D+ d0 }& m
  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。


7 x6 y4 J6 f% Q/ {

# E. T' o3 D1 u& Y
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
6 ?1 z+ ^, a" a6 W+ U% N0 {
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)9 C( H8 @. U: a8 ?
  2. {
    ! S7 R, @' N! h0 P  s5 J! J0 M
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);" P3 }0 \4 T, a) S+ _8 I
  4.     if(*socket_found == (~0))6 Y" J( s4 B1 s$ b0 w
  5.     {/ S3 G, _5 i9 v; O3 H
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");+ K+ y5 a$ K) @4 J
  7.         return -1;
    $ _* |& P) H% q2 |. e: D! K8 [
  8.     }1 ~2 N3 U) k8 l/ n/ U
  9.     addr->sin_family = AF_INET;2 f8 j0 C" H3 t2 l8 e
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    1 H4 n* g7 Q1 @) o8 u" c
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    , P; t, D# F+ R/ ?( e6 C5 K
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    + E2 j9 w! Q. t' U
  13.     return 0;
    2 v, @" J/ {. ]2 i2 z- K
  14. }
复制代码

8 ^  z9 k1 O* M4 [" Z' L! d7 H! {( C6 L
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:
5 l' h7 T( Z: J% P
, q0 w/ X% s: y* n0 o" ^* [
7 k: j* W5 g3 z* n" T* q2 c7 D
  1. while(fend > 0)% y; W8 o% V7 h4 }+ n0 s
  2. {0 T8 X8 E! U& s. m+ d9 T; \
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    8 s8 _: o( T/ N( C( ]1 n' [( N
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);! y* T1 X6 L, ?% j& _
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)! U' s. Z# {2 `* ~. O
  6. {- O  X2 G' x. f% a
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    4 w3 Q/ P; W: Y3 O, j6 M
  8. picture.fin = 0;
    " K' D* P. o4 \3 [) S
  9. }% p. m; v$ q& c! k! q) s0 E. S
  10. else
    2 U) E, l' o4 w
  11. {
    . B+ n& i2 _' K9 \# d
  12. picture.length = fend;
    ! _, S. @6 D  a- k3 f% Q
  13. picture.fin = 1;
    # b, s) t$ Z0 i: d. Y
  14. }
    1 |7 i& ~4 J; f: a; z9 i
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);: B; L7 u# V; f: D6 r
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    2 c: r5 E* [; a4 {' D* _
  17. if(sendbytes == -1)
    . T5 W& v& E$ B8 @1 b% H
  18. {* u/ e  T" D. L5 V7 Y9 U- i4 K' x6 u% H
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    , g# M/ j: g1 @, B6 Y1 W; e
  20. return -1;0 H- e! ?6 C1 _" l
  21. }/ i( w% X( {/ w3 y, \
  22. else
    ' }( K8 I" K- L
  23. {
    ) j, S, t3 t0 `1 l, d1 s5 Q; S. M
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;) I: \/ a5 q+ _  I2 Z5 h
  25. }
    3 ~0 T% B' o4 |, |6 L. B
  26. }
复制代码
" B5 f8 r' U' J* z8 x4 p

5 r8 v: t" S  `9 l


* a% J' D7 |* o1 B# n- |- G" r8 _$ x( n0 \& R( w3 z
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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