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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
# @& |, G. |% z  k% W# _  X5 u; S! I* K: E! x& P

9 w& L/ F  J1 \0 j0 D

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& J% R  O- Y! _* ~" l6 F- n

0 ?+ u" D! }7 M/ y

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。


- q/ @$ V+ ^2 d" a

. ~- m5 Y3 Y$ i# G- R3 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。


    3 e, L1 |" B) N4 V! t- c, `

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。

! W8 ?. ~2 x0 g- ^7 r8 t
一、HTTP网页服务器
2 c# s6 m2 r  {8 Y; Z

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): V, `4 T3 `% _& F& L# ?
  2. {4 s. s# |9 {9 z% O& m
  3.     struct sockaddr_in servaddr;$ @* E1 E4 e8 s9 m# ^; ^
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);$ }4 \+ ]5 E7 q0 J4 ?2 w
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    4 c! _1 l  p/ [
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    , W+ C8 ~$ g4 u3 g/ X  m& {- W
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);0 D: f7 r+ ~' C$ m1 q* F
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    . L8 P$ K( u* l1 M  k( x
  9.     int ret;
    9 p; i4 c5 q9 S0 \) E: `8 V
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 J2 p4 R- y3 t7 `5 {# l9 w8 c& M
  11.         {
    1 _1 f) @0 |& N$ f( e3 M# m
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ' W$ [: T  V! ^: @9 R: F
  13.             return -1;
    * @. ]9 `7 z9 t* U4 z5 M
  14.         }
    ' O$ R5 N/ E; H1 f3 f
  15.     int on = 1;
    , R, ^$ l! a& `6 ?  H
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0); X% s# \& Y; [% n4 M, v
  17.     {
    4 ?/ @* o/ g3 p0 i, e
  18.         printf("setsockopt error\n");
    . |9 s: L& |: J# n, V) `2 |0 W3 ?
  19.     }
    ) N3 l5 I) f0 z
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);) b* P4 c0 t0 {8 ~' b! B- p6 Q2 ?( S
  21.     if(ret == -1)% v3 E0 D% G# [% _( O
  22.     {
    9 n: \) c, ]8 P# O; L* S
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    ( z7 A! u1 N6 |# r' ~) S
  24.             return -1;6 x, Q5 M5 }  P$ F# G/ `
  25.     }: n$ M. r! f; P  y! X& L
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    * ]3 _  {6 h8 B+ n5 J
  27.     {
    $ e! C! q9 e& X) z, C
  28.             printf("Listen failed!\n");
    $ z1 w" Z2 l: m7 l" b% o
  29.             return -1;5 G  {4 P9 U( a7 ?
  30.     }
    ) m5 H; Y% f5 S1 n: K
  31.     return 0;$ s2 o2 ^" ^! Q' ?) U9 ?1 j9 a8 V
  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);
      f2 k+ S5 A6 }; \8 k! |- ]1 W) d
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)2 ]6 ^1 k) I3 K5 P
  3. {) U5 K, ]; v: t- F0 A; ^
  4. 。。。
    / B* k. t+ y( K4 d, P& A6 y
  5. while(1)
    - E/ l. q+ t  `% x4 p' E
  6. {' y# X) S2 q! i( g1 Q# ~
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);. k& \3 O8 C# O" m" O( o
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");5 [+ c1 t4 ]- B
  9.     。。。
    ) s" x) \6 ], ^1 t
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + i( Y8 M& }8 i2 t& J$ x/ C4 `/ S' n
  11. }
    9 J. T. z( b# w
  12. 。。。
    ) B* y3 \9 s6 ?6 r# u# h
  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);
    7 R! {, }5 `: h+ v( P# I  l
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;$ e/ \0 b+ u) f  u
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;! T/ A' g- T4 o) `" i
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    . q6 G: [& A" D) w# q# @
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);8 Y) W1 L+ m$ n0 i+ Z1 P
  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;% F" n3 R. C# i
  2. pthread_cond_t pct;& A% x9 g/ L+ \7 h. g' W$ a& y5 {* n
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ' H: g  P: O' ?' ], p6 ~
  4. {1 Z/ V! j8 ?1 v
  5. ...% @, J* |$ I+ J. u# j5 j6 }& }
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    . T1 s% a5 m( Y5 G
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
      ?  g5 h* A( [! [1 D
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    4 X5 Q; c7 N8 s* d! c6 j
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);9 z& A) \% p4 O9 f% Q" b' _( v
  10. ...
    # x! D& F; ?- \# I4 w8 N% p
  11.     while(1)
    & I2 m  ~& ?, z. W
  12.     {* A2 c7 \: Q' Y2 r
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    - S# H5 w6 [) F1 M* {3 K1 d" b
  14. ...
    3 a1 O: v+ M" E
  15.     }  @5 o/ Q% i, l
  16. ...
    ) N8 q1 W" ]( p' T1 T! e5 v  Y
  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;">5 Y" ^' T1 q! W  ~) I3 t
  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" \: a& ]) Z  u; T5 A
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \; `* J, h3 I. ?; e3 W
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \: Z# H. o) U2 A( q
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \) c: w, W& V* x+ H3 x. S1 y$ m1 }
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"* r' R( a4 u' v8 S, Y
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    9 }* p% X& g/ M
  7.     printf("preparing header\n");
    - p! c, r- K/ b2 A9 C7 d% L
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    6 R( w% J4 r, w" m: m
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ) [" K% k$ {% W+ D! a. O4 S
  10.             STD_HEADER \+ E6 g' k# o/ k; L& u& J9 v
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \3 m# L3 ]% L; \  _6 n! `! i
  12.             "\r\n" \: y6 k- U* r3 I6 P4 }4 R
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");3 W1 \% z5 b6 E
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # f+ b" p2 _1 x' d- k) L; e3 I
  15.     {) W: z5 H+ x/ P( x  p* v8 I8 z
  16.         free(frame);, E# k$ t- l' b. C2 d
  17.         return;$ m, f4 B6 d" N0 c" W3 _
  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" \
    - z# J! i  B, t! r  Q
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \) q1 S- `8 K# \) k0 R6 {2 v. a
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    3 R7 ^5 \/ t, Q$ b
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # Q. m4 y1 l6 A, L7 w7 |
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    - i+ H# H% N( ]/ f% U/ r
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) W2 Z- a+ L0 F3 z5 A, D8 B" d' e
  7.             break;! X' _) _$ a; ], R2 T
  8.         printf("sending frame\n");
    / Q1 U- J, ]: {0 h: U: y0 I
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    4 s4 l* {: P3 u
  10.             break;
    % {5 V* G: a. C0 b1 }2 D
  11.         printf("sending boundary\n");
    8 D/ y, N3 A6 I  |8 \. [1 `
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");( n9 ?4 o2 O& e) `4 E: f0 c! S
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 v8 |+ Q1 n& e* x- d$ l' \( G/ ~
  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。

  V* n/ @8 Z/ z# w8 g1 J


4 ~2 P# h( j% y4 r  F8 B& C+ L+ o二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:+ U$ V! I# h* D! M2 E
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)' S( Q1 J* ?2 t1 o5 |+ ]
  2. {8 ^- R9 v1 c+ V5 Z  ~; G
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);$ @9 o- j& L' l1 C; q0 m
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ; Q7 W5 _- @% h! t  _# h# r
  5.     {
    9 V5 c  n; }" F9 T' Q# k& {$ Y
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");6 F4 v1 J9 w3 F( m! n
  7.         return -1;5 ?. t) N$ I0 m2 R7 T- _9 @* Y+ c9 M
  8.     }) X9 r% k( n& I) {" k
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    / f# X$ c- P& H9 ^, {5 l/ U
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);  I. ?$ B6 ~* e( O7 A! i$ [) l0 l
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 M5 S8 T- F& _4 `
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    4 H2 Z6 N4 {  _: a# O
  13.     return 0;3 W+ ?( X2 N8 t! L* I  ~
  14. }
复制代码
# |7 _' ]/ G' V$ g  Z
: S1 D& z9 u. {  a5 `6 O% ?9 u
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 |/ M! J/ }( i
) Z* K  H- W. O. N0 \5 C
$ J) e% Z- k" r' |
  1. while(fend > 0)
    0 H& ~' O) ]) c$ z4 b
  2. {  X( H! l& `+ Z' D+ ~: l5 Q  [. O
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    5 p4 |7 ]: d, @3 r
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    5 p" ^9 o) a6 D* @6 L) \, a& o' N
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    3 ]' V$ p: ^. q. h
  6. {
    + {- f2 \( Y& F0 ^/ S. b3 F  F2 o
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    7 v. A' b! I7 p) ?
  8. picture.fin = 0;
    $ s. \3 G0 A; l7 ?- [
  9. }
    ! }0 v; U7 T( w, Q1 n8 \" Y  x
  10. else
    8 W2 s5 x8 P0 l. a0 y1 v# R
  11. {
    2 t- r# y! r, w4 o
  12. picture.length = fend;: l. j- {5 l* a; G% c% X3 t
  13. picture.fin = 1;7 S5 b9 Z: r+ t. F$ @
  14. }9 y5 W2 w# V( [: h& G7 J; K0 b
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    5 p$ A4 a* i3 }( f  i& B$ ^! O2 Q2 Y, P
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    1 x. s8 Q% d; Q& A4 `$ l, @) R$ L+ `
  17. if(sendbytes == -1)
    2 t, y$ D5 E4 i! Y
  18. {7 b! Z# _* h. U$ Y* R3 e" L
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");% l2 Y( B  `% p6 X& X( ?( l" f
  20. return -1;
    % P( w8 D" [3 K; _8 Y/ c1 {
  21. }
    ; v  G- t# z; o0 Q, W, A
  22. else$ g1 O4 w. }4 h5 @
  23. {
    , Z+ W( H% b" u' L) f, U' J
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;' k* r2 ^" Q5 f
  25. }
    & @8 p$ B6 B" K) p
  26. }
复制代码

5 s3 E: T% c) k* J
# u: H+ p* u' ~, g. C; J5 |


4 S( U# t% W6 q; x2 F, `) a  J, Y  k& f. @0 g! h5 X# ^. c
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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