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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
* v) R; Y! [7 c$ P% R
8 y2 P: W$ D+ g% R# s2 [) r# E


! R  w4 P( p, L" y

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& P2 q4 C4 q4 ~& O

. e4 o+ j0 Q+ B9 ?

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。

4 P. [0 x4 Y, j


' t7 P" V5 s. |

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。


    & U7 _5 I4 }9 s$ j+ I+ S. U% R+ `

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 H! [+ \2 r  W一、HTTP网页服务器
/ ?1 s! F- ^1 m" y# [9 S6 J: v! s* 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)8 f. j* P, ?. d: n: p6 v
  2. {
    % p: U/ X. q# x9 s# ?, ?7 t) P
  3.     struct sockaddr_in servaddr;' h. |6 ~! T* V; E6 w8 ~
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ; o  J5 O9 N7 x9 U4 K/ B$ N! S/ l
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    : m" J' b. q( e5 N& U% z% v9 y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    : c9 N% _" h9 |0 M  S' g6 J
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);4 j, q% ?' Z4 H8 y+ a  z( S* Z
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    ! ?& h. {3 q3 r+ G7 a: w
  9.     int ret;
    ; o7 J) v9 D% p# e% n' J
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)& T: a( ?/ O, y$ b, t
  11.         {" ^1 Q' F1 X8 x3 Q6 I
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ; t7 L" ?5 {9 h; p7 s* z
  13.             return -1;
    ) A. R; ?; z: j8 w
  14.         }
    ! z- K- A2 A7 |, Q3 z
  15.     int on = 1;! O/ e  {9 |* Y. B5 W- P
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0). x8 O% k9 E8 P' o- ^  q  y/ P
  17.     {
    6 n4 M5 `1 D0 T! t! {
  18.         printf("setsockopt error\n");
    , B6 Y: z1 k! C( f& s, b9 m& l
  19.     }5 `3 n4 O# N$ q: u) T0 M( f
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);6 k5 R! w; I9 e% N  ^
  21.     if(ret == -1)
    . x; a: d6 r4 A5 a. X
  22.     {8 U/ u7 V0 D: m3 ]' b+ z
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");3 Q, h" v# t* G; H) j
  24.             return -1;. c% \, I( W/ b0 Y4 J
  25.     }
    4 s6 V, f! H  D2 L
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    1 ~: D& s- o1 U2 g' f7 {
  27.     {
    / [9 S, J7 @+ F4 q8 r# U2 X
  28.             printf("Listen failed!\n");
    1 ]/ V7 V6 P. m; H3 t' ]9 G9 C
  29.             return -1;2 @; A1 b/ q5 z( |4 R& F! \/ A
  30.     }7 J) c1 `' ?) O3 z) t( l  x
  31.     return 0;5 L4 @  F! t8 G" C1 {
  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);# f# V4 B9 M1 h; R
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    ' q' @6 F+ F6 a& ~6 B, c, u6 R
  3. {
    , O* A  C6 Y. L( Y0 j) Q0 {
  4. 。。。, |# Y0 Q/ G+ p
  5. while(1)
    % q0 c# N7 `& H4 w
  6. {/ {/ X( H5 B- `
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);4 E' G) E3 m* s7 X$ N: C1 `
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");( k( y% ~* z; \2 w
  9.     。。。
    ( T% _6 @' j4 f
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    . k/ N- \" T6 o: S5 g. |
  11. }+ r# ]6 y7 z- |6 ^! Y! r
  12. 。。。
      s+ D+ v2 K. @$ V
  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);
    $ h' E4 @2 K/ |) W1 X+ h* v
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;& Z- s9 D2 {. q0 X3 D$ g
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;$ q, ^4 R) I  `" {' K
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;& h. B7 a7 R: F3 N
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);5 M' b# Q6 ~1 q- c
  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;
    ( n" B% L; x9 }3 Z5 N
  2. pthread_cond_t pct;7 \' T& S" g" h
  3. int main(int argc, char* argv[])8 G- e# W/ O( F
  4. {0 ?% a, G2 }; ~9 h  E) E6 W$ r
  5. ...
    + s4 ]. e% b& M' t3 ~2 l( R+ j4 @
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    , ]# G5 J5 l% p& t  `6 J1 G
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);+ g  R' y" {/ p% C; r) x
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    - q" U( n6 w: F( e' Q" o
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);! i7 d! K* o  L
  10. ...* c0 a* W+ c. x# o" ~; z4 P- f
  11.     while(1)6 c" Z# t; z3 `
  12.     {
    % S5 N. D2 u  s% L0 r+ g7 k( V# N9 e
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # _6 ?" u, n& s+ H2 B9 I! O- \& ~
  14. ...
    6 h% ?" T; Y* [5 B0 V2 c- U$ g
  15.     }% j+ z: N( g# e4 w
  16. .../ F& l; Z/ |5 l: ]; a) f; K$ x9 j
  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;">
    3 E0 l/ K8 V! s, x4 r' h0 b
  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" \
    . t- j1 _" z1 v0 K5 {& z" |8 N2 a
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \5 Z8 r+ X' f, {1 `
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \3 [# x& R9 ]2 t
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \" Z8 M: E+ X* Z
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"+ C8 I8 A9 l" F* u5 s
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ) d! N% \) _- k  E6 ?3 U" `1 [
  7.     printf("preparing header\n");
    . W: x4 v, C$ M/ X0 E8 Q: r& r' l
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \0 j) @: o9 f* f
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \6 |  S7 l1 ]! l$ `: [
  10.             STD_HEADER \
    8 x% ^3 L' K9 f3 [+ r$ s; B% k* K; j
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \; ^* W- X1 R# I" w) h) s
  12.             "\r\n" \
    & x7 y- o* m8 R. [- a* O* v, w& f- l
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");+ }" o$ F* L0 l1 I* x
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) Y, U4 W* S5 M/ F  Z, x+ Q% C
  15.     {" R6 z0 p2 ]( h7 E+ a/ S: G4 s! [) V
  16.         free(frame);
    ) i1 l* C5 h% L* j0 z7 n4 [
  17.         return;
    0 q, |5 ]7 N, @- {: h' v
  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" \! A; ~: W; _; S) k7 p; ~
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    * A6 ?) u5 _* @+ s5 U, f: S8 n
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    . E& x2 [" ?8 {; [9 R' O1 U
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);9 t& _2 E4 O8 A% o
  5.         printf("sending intemdiate header\n");1 {" a# c5 n. I% Y. l
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 U$ a9 ~* [8 i% G; _
  7.             break;
    * @$ t: e- F0 \) O$ I/ v" g
  8.         printf("sending frame\n");9 J8 A( c/ Y5 V
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0): f5 i+ a( P. Z( W# B0 f0 D4 z' @
  10.             break;
    ; O* P3 Y' e' w% M0 B2 v$ r% G
  11.         printf("sending boundary\n");5 {* t6 E/ H: T0 u
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . Q7 a$ u9 ^4 l- p, D  J- X
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* k) Z5 T# t6 j
  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。

# z  \/ a8 ]; y+ P4 q2 q2 a0 n' d


; j4 k+ k3 ?* R# u二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:- Z6 ~/ b2 H5 q
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)2 _3 U" ~$ e4 }* G! |+ J
  2. {: O+ C1 o1 Y8 }$ V9 C
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; }* Z2 Y3 l8 y/ p- ^
  4.     if(*socket_found == (~0))4 w& O1 v2 ?$ b2 z
  5.     {
    , ^# c" N% c) M& _; K5 r
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");3 I0 g- ]* P1 y' l7 U
  7.         return -1;
    , d% a# n- E& O, z* ?
  8.     }/ l! C" K2 H: l% z6 e1 i$ Y
  9.     addr->sin_family = AF_INET;! w( O9 l1 ]( D9 h* L
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);) j5 E& Y4 Z; E- d
  11.     addr->sin_port = htons(port);$ B/ {& ~" [  o7 @: R+ ^! a
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);" o' G3 v  V' u+ V- R
  13.     return 0;5 r0 E0 D% T% a/ t% R+ M) L  s: p
  14. }
复制代码

) {9 ]2 r- ?" C' [' o) \6 v- o5 e  k6 n5 J* l9 d( s2 O6 P
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:
2 a$ i5 w/ `* |; r3 [- W9 E: n/ C5 S. ]5 X% @

" _( ~0 k) c7 R" k- b; X, Z! k) _
  1. while(fend > 0)
    4 c6 \7 f! D! d9 r
  2. {1 q% n$ b; F, i* `- y8 y
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));0 @, T% y% ^0 A) j& Y
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);# Y: V, \7 O9 o( M
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN), f% }- T/ c8 m5 S
  6. {0 Y6 i4 ~5 q$ T, b' q
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
      @5 i& J: Z3 x4 D2 `1 Q6 x2 A
  8. picture.fin = 0;
    " @& Y0 {) \4 W# j" ~, [
  9. }
    " m! G" j" O0 p: R
  10. else; O% v0 d2 ?$ S9 H4 R% I
  11. {
    9 ^' r4 F! o& }$ p
  12. picture.length = fend;9 F; u+ _! ^. b: R
  13. picture.fin = 1;/ u$ q+ T) K- G( T: u0 m  c
  14. }
    1 D9 r8 [0 j4 `: D
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    ; k' t+ r# s' M- Y
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ) I& N+ X. n' ?4 [& J6 j
  17. if(sendbytes == -1)' y7 G- `, t+ J! g6 m$ @0 Q
  18. {
    7 F% W% d8 \7 I; K4 B- S
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");7 i3 ~4 o# W% \
  20. return -1;
    9 C6 T+ H- s( r# u& M
  21. }- y- s5 B$ W1 k# g$ \3 u8 m
  22. else  Y0 v, k6 H5 a. I2 E
  23. {1 y8 E# y/ f8 X3 w. g
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 p! b$ ?6 H( p! A2 I% y: o( |
  25. }
    0 Y1 g4 W( L% H2 }7 A
  26. }
复制代码

6 @) x% M/ w+ _$ ^" e6 s
; L9 w7 a' ]0 j2 ~


5 h3 T* y. m; I9 W+ ?! N" a. _) h; o+ q* b# t
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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