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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 7 Z0 L  E/ S8 q  k  w
5 s' R7 a: |" v/ P


9 {  V0 m1 r; N' c

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. a! ]) `7 n6 h
( k, j4 M0 l! }- M- E

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。


+ D8 n2 N) Z$ i. k' Y' M5 U


7 C1 @3 T" S$ \8 V" C

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 Z5 e: O8 c% a! N- ?* D

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。

/ w6 z( j  @2 k1 d, \2 y
一、HTTP网页服务器
: A0 e- a0 d6 h% g! r

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)# c8 l/ G" z$ ~7 w
  2. {8 u2 q% D0 ]% ]; {& j+ p; j* |/ A
  3.     struct sockaddr_in servaddr;! H# M3 M" d2 m- s, `3 O
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    5 B: S9 k4 D+ O, Q
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    / m2 t1 O1 w3 K: o! ^& b" |# N
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;% ^) x* r- F" N- f. Q
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ! ?4 e' F1 e% s( c8 W9 b1 _9 J
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);8 E  B! [) P3 a( p$ S% n4 X$ Y
  9.     int ret;/ x- z. ?& z7 y7 W
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    : F5 _; b7 N1 V+ y# b
  11.         {
    ) `( H5 P$ q; Y7 u( S) e
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      c" p/ M, I. W0 W4 P' ?
  13.             return -1;) h& x' M" l) \; P
  14.         }2 M  s3 M/ J+ }" Q6 i2 S
  15.     int on = 1;2 F' |( N6 K3 W$ n* H& N
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)+ I. L, E* [/ C" o6 N4 f8 f* d2 i
  17.     {, J* A& p2 z" P2 ?
  18.         printf("setsockopt error\n");+ c0 A& b- q) G* ~
  19.     }
    ! Q' f2 B6 C& W  U0 _
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);  ^9 c& t1 i) q* E, U/ _
  21.     if(ret == -1)
    * V. {) H5 j# r, Q7 w8 \0 F( z
  22.     {
    $ n' p& b$ ^5 `! P
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");2 r7 G. o2 e- ^3 u# J1 h
  24.             return -1;5 {' D: K3 S" I7 r& x: @- i
  25.     }2 X$ b! @! N% |& q# J
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)! ?* d/ G; w' g  }
  27.     {0 Q0 y& M% \( ]8 ~
  28.             printf("Listen failed!\n");3 n' t5 c" |  S" C( ~
  29.             return -1;
    . T3 }/ `; T# M$ C) R" y* u: }
  30.     }" g( H- U. R* S' X1 Q2 J. C
  31.     return 0;
    7 @9 j3 U( t( X" r& t
  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);
    5 F. o5 t- M  J9 |3 G( v& {
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)9 U/ A6 a$ X$ K
  3. {7 z* d4 a4 v5 A
  4. 。。。
    " ?2 V& H% i9 j/ \
  5. while(1)
    2 C% T4 N/ R4 h" e1 ]2 `
  6. {8 {- p5 k  B& `+ w. d
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);/ e! a& I& e1 T8 U
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");3 e: U" H3 m' o4 P
  9.     。。。
    4 W/ d) q; X, I
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 Z1 E& v* Q& ?! u# ]
  11. }( b* ~3 f" v( {* m3 {3 F0 v
  12. 。。。
    2 q# Y5 r; Y4 d& E) h8 I
  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);% Q6 P, E# \3 G% f
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;0 s" {" o  k7 [# M' y) s# V1 s
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;5 B6 G6 J8 g" [7 ~+ h
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;. y1 \6 L% f% E5 `/ D
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    5 i( p, }  y. [0 a. c4 ~6 v. x8 E' T
  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;
    8 A9 V0 v; Q( b" @+ K
  2. pthread_cond_t pct;
    - f- z5 k8 |6 }: {* }
  3. int main(int argc, char* argv[])
    2 q. Y  U$ Z8 ]
  4. {5 o) L* q- A, g( s
  5. ...
    ' k* }9 j! [  ?  C* K# ~2 D4 }
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);8 \4 F0 y" _8 x* {1 Z+ }
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    . t% k! g1 {" \, y
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);7 A; o+ H6 g% f% }7 W. ]
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    # }9 k6 Q3 ?3 w, O
  10. ...
    , }/ S# O+ a, v9 K& G
  11.     while(1)  w! O6 ?6 ?/ D2 Q
  12.     {1 o/ p; q" W9 b
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);7 D6 {6 `% v! S
  14. ..., {$ i" B2 c9 M1 _4 K- O
  15.     }; O0 z; l/ G2 Z% r* L. l
  16. ...
    ( s# g+ |5 x3 l5 o6 v; }: a
  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;">* u! o7 b% q* Q7 M& M# T0 G
  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" \
    3 |4 }6 M" l% ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 m2 ^  U+ W  Q! ]
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    * P% M( P1 g) F7 m( E# ^, C
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ! J, T" i4 J# W5 }  ~7 \9 S
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ' v) m( [) [# T' R. o$ I8 t
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"& v% U" }) e- n; H) r+ N  W
  7.     printf("preparing header\n");
    / j, }& T1 n  y( K( f0 v! v
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
      u- {$ v1 a3 }8 y6 c  w! Y0 j
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \. J! p1 u7 }* s# p) m/ F4 t& M4 m
  10.             STD_HEADER \
    " \4 Z8 ?2 f  t6 p. x
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \5 c" {% G* u$ n1 ~$ O
  12.             "\r\n" \
    / K# b. r+ r1 N7 E% c! m
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    / [& L3 h4 m; _5 T" ^) o1 a2 `# K
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % _8 I+ J! u& Y( H. n( r' Z- K7 v( n6 A
  15.     {, f& D$ f& M7 f9 c9 G! H3 ^
  16.         free(frame);
    ' y5 A2 ?7 e% W: X3 l  c% b+ F
  17.         return;
    0 I2 S7 e5 x8 g$ [3 |: t/ y
  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" \3 {+ H4 J% U& H( V
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \! Y' _2 o3 Q  i0 o3 M: l. ?
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    9 R$ X  C/ A5 Z9 U  {
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);; w' X$ k- U/ A1 I; B
  5.         printf("sending intemdiate header\n");, n. W2 N3 O! L. Q
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # w* U: A0 L4 C
  7.             break;
    + o- g% k- B3 d) e$ G
  8.         printf("sending frame\n");* ^5 q1 U- u6 @! D
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)1 c* ~9 W5 R  h% c3 o& C7 Q2 Y
  10.             break;
    4 K% U' h- @/ B; z  h3 X
  11.         printf("sending boundary\n");+ z5 q8 r3 |/ l1 A8 T5 X
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    4 ^8 O" D1 W# T4 r5 g+ e- Z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 s" N) n$ R! K, Z8 U. D# Q
  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。

) w, A4 i8 Z! H2 N$ F


; U  t0 S' j: G0 K二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:) ^% \) e1 ~9 m- V5 ]: l2 u2 p5 a
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    % R( J  \$ t6 h! z8 N* u. l$ C
  2. {
    2 i4 R( j- l, \) G) t9 a
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);0 f3 y6 K4 j: o7 D+ V. h: l  |2 Y
  4.     if(*socket_found == (~0))
    & R- c, e. E: v, ~4 n' ?; x
  5.     {
    & ^. A7 p0 m- G. r$ d
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    & `3 j5 V( D5 G
  7.         return -1;3 H, b) Q' \6 p$ U
  8.     }& F3 T  L, L6 \& |' T4 d
  9.     addr->sin_family = AF_INET;0 \& H! h7 `9 ?5 R
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    : F9 p# p# C7 p7 L& R' W
  11.     addr->sin_port = htons(port);1 k6 J4 F8 Q$ W+ L- j
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 {% o; P* v; J) `) `1 Q; P
  13.     return 0;2 @! |  ~/ N+ m8 e
  14. }
复制代码
) B+ M& e% d' e0 M/ `

' r- v! U+ l! z; y4 @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:
1 Z3 N6 K) f4 d" L  `
) o# ^+ U/ l- N, y, K- d, h. M. Q2 R" [- }* s" \/ z
  1. while(fend > 0)3 L$ E- O, i7 W
  2. {
    . D+ D5 ]; N) g5 a% C# t$ J8 N
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));8 q; h% A8 t* W6 t4 r
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    ' T5 W- @1 g$ H0 d+ P; h
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . D) {, F$ ?0 C  D) P/ [, e
  6. {  y* I0 z8 d0 a3 u" m0 _
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    * ?0 {& @1 U4 H/ M. m
  8. picture.fin = 0;2 f9 \. ]9 k" Z* [5 x5 J
  9. }0 K1 A2 B: A4 |. _: i2 M9 |
  10. else; W/ F6 S  R1 Y, v* Y& A
  11. {+ T9 [2 k& [% |* w, M* S
  12. picture.length = fend;& x1 ]4 s9 h  y+ [, @: @5 ]8 ?9 e4 D
  13. picture.fin = 1;
    ! Y: K& U: U4 Y! Y% b5 F
  14. }2 c5 i: ]# G5 L3 c( k
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);- C$ ?  A7 }3 s  Z" q
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);$ R5 N. B8 G/ U& n! c
  17. if(sendbytes == -1)8 a8 p  W8 p2 K: J- ^
  18. {
    2 X  @+ ^: }% p# j
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");) }8 J/ X5 a3 K" \) h* v
  20. return -1;
    4 x  Y5 Q* I. y8 w9 o
  21. }( D0 n$ c6 ^, H; O' `
  22. else: v: L6 r  V/ j2 W, }% q0 t
  23. {4 o" ^+ X$ a2 @4 a
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;! l* U# L4 `6 B9 L! g
  25. }
    $ s7 |' k6 a% k& {
  26. }
复制代码

5 o, D; G- t- i9 M! f, L# {8 W1 p# N7 \: d& Q  p' C3 R


3 w& ^6 M) F! p6 E' F% y% v% S& R0 q, ?) u+ P
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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