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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
4 g" O% o/ x5 ^  f! O" q, m+ n$ Z! r5 J$ }( a& L9 C, X* {, L

* P. r& g' [7 _  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# Z- N4 Y$ w: N

& K1 }9 u# A& E) L# Q$ Q  V

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。


- H4 u1 |  F! ]% x* g, B4 |


: b3 }7 P/ a; y& V% g/ h

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。

    7 w# N( P: s* D) D2 a

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。

$ B/ ?( a9 @3 U/ z
一、HTTP网页服务器
# ?" B4 c( a! k

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). D0 K  z7 u' K
  2. {
    & c8 O# H& `' q7 @! S7 ]2 u
  3.     struct sockaddr_in servaddr;3 H/ Z! T; S  Q, k! f7 J
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);6 L' E6 E3 v. C7 _  S& Q
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));5 d! h/ @$ P/ m! U! @, r
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    $ x+ i  q! B; b( `% F( w0 }: b
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);# k- B) L* J/ ?; }
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    9 r% t( W& w/ K/ m8 l
  9.     int ret;
    ( }! D8 w& ]% D1 j$ m8 X
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    ! x0 L# y" T3 _' M* q- ~
  11.         {
    0 w- l" v, R% P, h* Y6 j. r
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);* ]$ ?% d: n3 z6 c+ C
  13.             return -1;
    8 k8 V2 q( l$ v6 {; Y
  14.         }8 d' ]) ]) q; Z+ A0 L7 X# d$ M3 K' i
  15.     int on = 1;
    7 G' T/ D' `9 m9 p- w3 _/ V
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)* a9 B9 O  p; J3 F# n
  17.     {* R, p+ L" a  \
  18.         printf("setsockopt error\n");" }1 r6 `7 O. i" u# f
  19.     }6 ]  q9 V$ {2 p5 a" N# }
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);# B. x4 R7 W, m+ R: [+ ~
  21.     if(ret == -1)
    ! ^" x. K2 K: {! @. U9 k# Z( F4 I
  22.     {
    . Z0 i9 }6 ^* N3 p1 I: M
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " s  A% K, u) `' [2 U# P5 \: Y
  24.             return -1;
    ; z' P: `7 I# o0 U1 h8 v
  25.     }
    4 ~) |' y  ^  u/ ~6 u; }: j
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)/ w2 v( N4 o) g# F
  27.     {5 l' S0 j) Y+ x$ X0 F% W7 k% L
  28.             printf("Listen failed!\n");/ ]; @2 e5 I$ @5 W9 B
  29.             return -1;7 e( D# ?  X/ X/ n+ r* L; ?/ ?" U2 k3 K
  30.     }- J/ y) U9 |1 y
  31.     return 0;
    2 E! E  X0 l. ~0 O3 \: H! u* Q
  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);8 Z  q7 U) Y# N, ?: l
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)- N) F/ I: K+ N3 j# i
  3. {* Z- u3 r/ n2 _5 P3 p- j
  4. 。。。
      [8 B3 H: }0 c7 |, c* T
  5. while(1). R/ D* f' L; Q7 `) {5 n
  6. {$ \. R( W8 a$ O
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);8 B" G4 {4 [! Z! Z7 N: u4 g- c
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");, D" G" x* U4 B9 [6 v7 r
  9.     。。。
    2 L! c, p! N% |$ v% T
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    ! a, A9 }- i7 I1 J  w& N
  11. }
    ' v0 @, h& f0 m3 V9 {& H
  12. 。。。$ ~+ A7 v8 z5 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);
    * m& o; R$ M4 s, ~' p0 a
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;2 J4 j" m) G- N) L# s- m4 \6 S
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    . P) t) V0 t& K9 L' L
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    2 x$ u2 ]4 E1 @; l. K% |" S
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);! h# [- P8 ]  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;. \% l1 F1 A% e/ I& g2 B, e$ L3 x2 e
  2. pthread_cond_t pct;- h9 |6 F0 K% ?% f0 A* {* E! g5 O# y; q
  3. int main(int argc, char* argv[]). S3 @& S! ~2 M* M5 q
  4. {* L' p4 r; e7 z' c: W, ^8 x: F
  5. ..., t& D9 ], \- p
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    6 ~8 e7 N% O$ i& i% r
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);: t4 i# U0 e$ o6 y  w) z
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);: B/ V+ j: s+ l0 @7 S
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);4 k; f5 ?* A% r  L( G) Q# b/ ?
  10. ...
    * _: q" n. J- h* a/ X
  11.     while(1)/ u- H1 C$ |; E! p4 ]
  12.     {
    1 ]1 ?* _9 d& n3 b8 _( `, [
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ) n7 D8 t* x6 a( ]
  14. ...
    ; p( J# D" @! J6 L- ^' W
  15.     }4 u4 [4 r5 q; v) _: W! q, A
  16. ...
    5 c3 p  ]3 C7 X6 s. }: g
  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;">8 l! H; n, P1 c
  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" \
    9 n5 R- g5 a6 b( N2 ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    2 v1 ?& j/ k) v3 z6 _
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    ( y: [) n) E+ H
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \* m5 Y  l$ u! k! a6 [% ?& Y) _
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    4 u1 k8 U/ s0 L( n  v
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    & P( S, ~3 U; V3 R
  7.     printf("preparing header\n");( N) h  M& F  O* k
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    7 |- t/ p0 w* ]- }& {# Y8 m
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \5 O. V8 ^! \7 P! }$ d, X& T( C8 x
  10.             STD_HEADER \  n5 ]( j6 U9 R' r' W
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    2 d6 ?' Y4 A1 n7 P+ G
  12.             "\r\n" \4 V1 Z* }. U9 h
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");" ?0 i/ d7 k/ |" x
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) W" b7 x$ i# O, C& t4 f; w4 x; N+ O1 V
  15.     {
    0 G  M- X+ k. O2 R+ x9 [% b7 W! L
  16.         free(frame);
    , T3 n# D" \( ^* h) `, q
  17.         return;
    - i/ o  M/ w) v3 r3 |
  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" \* @6 d& Q( ]% s5 V0 {/ P
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \' u) p6 E7 U+ `9 w
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    3 n5 E7 [; v! k. n5 f8 S. L
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);, z" Z" ]+ m3 a
  5.         printf("sending intemdiate header\n");. I0 i6 W/ J. p2 R' h
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 v3 T7 }+ ]9 D4 w# I
  7.             break;8 u- [/ o6 ]" J! U5 p, [8 f
  8.         printf("sending frame\n");
      O; `2 v* [- {% u- W* a; l) Y
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)7 N5 k' i" ?6 g' J2 y6 S
  10.             break;
    # s9 _, F! ]; c0 y
  11.         printf("sending boundary\n");
    6 p- {% [8 w7 j2 J' f, k3 `, w/ H  a
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");0 @- `3 m1 s* `8 X, `% d+ e* B. s- C
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) |; c$ V; Y: j$ ?' 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。

* j, _. q5 I- t, g" w! ]

# S, c/ L& u* [4 `' B. T' n  i
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:# F+ p3 x( ]3 V& r5 ]
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)& Q  @: E+ x" a! }
  2. {
    , v0 I" w6 i  R( ~- F% B5 C
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ( q$ q# e5 Y6 j- ^: L, i5 l
  4.     if(*socket_found == (~0))+ Z/ [" {4 L! O& d
  5.     {# e, {9 _: y! C' D9 h: W' {
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");- w" O2 f$ H: v$ n
  7.         return -1;
    5 ]. @- ]1 ?; n! |0 J3 }/ f
  8.     }
    3 k" W; F0 H6 G# Z. \3 Z
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    3 }) h+ T9 V/ y( P8 _% e( R
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);2 N7 s2 i+ B4 J$ a+ u% W$ l
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ! m6 g* w% x! e$ Z) s" i1 `  R
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    6 p( r( T/ \: J% [9 D' ~
  13.     return 0;
    9 I* T+ r, \; V7 [: S1 N
  14. }
复制代码

. W+ ]0 ]: P8 u0 ?& c+ O2 j5 ?! |
7 J+ l( m# p" v1 G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:0 Y$ j4 E% T7 H9 f: b

# I* {( U6 F9 h) m; r- R0 V/ n! z' y3 m7 e) R
  1. while(fend > 0)6 @8 g4 U) h7 C% U! _9 M: c
  2. {: y+ Q- n- g- x5 U  ^
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));& \4 L. o+ s$ s" E
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);/ [/ r: A6 w4 Y+ u  f
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN), t4 u" B- A* \8 D
  6. {& |! a8 \5 x- h' b
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    $ S) e6 d: L% j- U+ J1 [" N
  8. picture.fin = 0;
    . b- B" U4 b5 U& y+ i) {7 J8 V3 N
  9. }
    / V; u* U+ A+ o& N3 d8 ?
  10. else' E$ R. ]5 k; J7 Z1 B1 j" [( B8 v
  11. {
    + i! i6 e8 L( o, Z% x
  12. picture.length = fend;
    # p( g! a4 |, I# W9 u
  13. picture.fin = 1;# P  \5 x! g" M- i8 |
  14. }
    + S, g6 W$ X5 K+ z8 p7 A* t8 S
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);* H5 w) o* D9 c4 i0 w$ L9 l
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    , w8 N1 p0 O: m# Y  S& P4 _
  17. if(sendbytes == -1)
    + w  ]' \/ m0 A4 v- Y( M* T8 @
  18. {
    , m/ A4 S% k; j$ a' Z" b: {( V" Q
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    3 e8 k4 W7 L/ w  l. O* r0 u
  20. return -1;
    ; z6 m+ w8 g3 j2 l! _
  21. }& m! ?' b8 H- z6 m. _
  22. else
    " `: i6 f) e. I  h( M" C
  23. {
    ) k9 }, T0 u( m) F! E3 X
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;* Z( i$ v& F/ m+ y
  25. }' S1 }( I, G) k
  26. }
复制代码
( i) J0 ^; Q8 l. b4 \9 X) v! R

2 F+ U  h- t# g7 u4 R


: f/ G1 r- d/ O  u- A9 r  F  P; c
- V) v. L& Q5 D6 }iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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