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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 , Y. s' d" s- |8 y- d: w7 Y
) g0 I" _% A+ V$ a6 Q  \) M

& H/ l8 g: \2 n6 U! 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.html6 _+ u3 K& Q  T$ k- }( `
# Z0 H$ H  ]4 b3 w! s6 V4 g

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。

! o# y. u' \/ P6 @8 s6 K( M/ b

/ ]8 A# p; C; h4 [1 ?' N6 `

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 s2 i  S7 {/ I( N

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。

; q& r1 E3 k* J' M: R
一、HTTP网页服务器' g) V, X# T* x: z/ p6 A) 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)
    ; k0 i  o+ x1 N
  2. {
    / c/ o4 U" x7 N& T$ H4 D3 d
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    4 a: R9 U. j6 [' ?: ^
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);7 {! l( H2 Z! F0 j% C0 d6 r: @4 y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    5 m/ }$ W# Z* ]7 Z6 q) V
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;' H* M5 T3 E; H
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    9 f) E( [; P+ y* o$ u; y
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
      i! q0 S: I/ ^7 w8 E1 q) }
  9.     int ret;
    : n( I, |! @& c' A% R3 v9 A2 ~+ Z
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 e$ b1 y2 g, e2 w* z
  11.         {. D4 C$ I7 Z2 ], }( P
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);2 ~, O: Q% k( g
  13.             return -1;
    5 a, _2 _* Z5 u! v8 i3 X
  14.         }% z9 {$ p7 c9 e* P
  15.     int on = 1;
    " w3 G& ?* m# L' E, H9 u
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0), t+ ~) q1 f/ b
  17.     {
    8 c  P% X' ?! p# N, f0 G
  18.         printf("setsockopt error\n");& c2 T/ Q5 u; |
  19.     }9 ^! j* m# p' [  |/ c2 c2 C0 e
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);% N" p& x3 `! o0 P. ^) F9 A* Z# H" o
  21.     if(ret == -1)- K. ~1 Z0 Q  h. R  Y% q
  22.     {
    . y5 R1 {" Y- y# \1 I
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    + B( @1 E% p% v1 H+ o
  24.             return -1;! ~, E$ Y6 l, B9 C5 q; r
  25.     }
    8 R( R) g6 d) h
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)" d2 M+ {' L) W6 ~7 f7 T
  27.     {
    & Z# U& P. K4 O; T
  28.             printf("Listen failed!\n");
    ' R1 u0 t' q. v: }& [" B9 e  }
  29.             return -1;; {5 n" U3 x1 z1 N" `
  30.     }
    4 l2 L' L6 [+ W1 q- `
  31.     return 0;
    8 S7 [3 J7 f0 ^- N
  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);
    0 Q" g/ w# B; q7 _0 [6 |
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    8 W+ Z& `% G% u0 u- i  A2 V
  3. {' H% ]" N, ~! r* \) A0 k) \; V
  4. 。。。+ b  z8 u$ e) ?% ^; f, R! b
  5. while(1)
    ( ]; e4 W% _. A' p
  6. {& {5 i# ~% X. K2 S+ u
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);8 d4 ~9 F4 @) L/ W# J! U. k6 ?6 L4 i
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    : }) K0 {0 u" b$ o8 n, U5 @
  9.     。。。
    : `5 o2 g; _5 T) |. R2 z: g% U
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " H; @0 C+ a7 L" S# Q8 a
  11. }
    6 M  z, F* B4 P% _
  12. 。。。
    0 ]4 [9 A4 l7 i5 H) B" W
  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 }. @  p9 h2 k* O9 i
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;1 a+ e3 ], y2 F3 y/ Q
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;7 h. Z# W7 b- X5 X& S* X
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    " ^8 }1 e, y7 @
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    , [. m/ ]$ v: e- w
  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;) }% l& K% d0 b. d" S# U2 ]
  2. pthread_cond_t pct;' q8 e3 Y7 z. l* E  N. G% U+ J: [8 X
  3. int main(int argc, char* argv[])
    9 ~0 p7 P( Q/ O! [0 w; [
  4. {
    & D/ T) o9 G* `# y
  5. ...
    3 y: N3 V$ o% A) I0 A
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);. i5 `/ g- h; p
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);3 z4 N6 U: r8 G8 [4 ]; w
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    2 U7 _. `2 \/ P* S( G
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);& L/ _2 |% e5 A4 D
  10. ...
    2 [7 q3 J* w1 _' R) v( {6 q
  11.     while(1): b) Q& l- m5 o
  12.     {; ^$ E' f: X% B4 Y) @- l  `
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    4 Z8 c3 y# p9 o# _
  14. ...
    8 K0 f! j# e0 O: ]) v
  15.     }# x$ _4 c0 _1 l' Z
  16. ...5 @( a3 i) j7 K- h6 m
  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;">
    * ]: d; @" t' }9 _: g; b3 Q4 K
  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" \" U% Z, `# M, |1 Z& R
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    3 U, Y4 b3 k! M* i
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \2 T' c9 u5 Q: ?( y7 m) \: r, R
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \+ {6 ~' S* N% Q  k5 v6 o* t9 ?
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    8 \" o4 G8 n& x6 S& C
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    , n( x/ E- h* _, v% c  H/ k1 n2 A
  7.     printf("preparing header\n");! A2 ~% g2 e& F0 z8 b
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    7 ^% m0 z$ l6 C- b9 c. J% ^
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \$ ?; y% m/ G6 e  g' u' X& z
  10.             STD_HEADER \7 g) e  a. W- A4 m1 e+ [0 j
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \: R( K% H+ H9 K: p. d' S
  12.             "\r\n" \+ G' y& K& k1 Y& a
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    7 ^4 R. y# T1 ~) R/ N& u
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & ^3 {/ S5 B0 o* d" x
  15.     {, `2 H8 U3 F. K4 m0 k' [: a, x! @1 o' }
  16.         free(frame);
    : f- ]. d3 o" K% m9 j
  17.         return;3 l9 K) h- ]2 A
  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" \/ U9 U' Q+ b* D2 R. P
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    9 d- S2 ^1 k9 ?9 k, d" q$ ~
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    , O% R4 A% a7 x  b8 a. J
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    + ?+ I' z2 j# K1 x7 z  L
  5.         printf("sending intemdiate header\n");$ n7 _  ?$ P% _2 W, C
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)2 L6 |8 T! U: y' N- @
  7.             break;9 T$ R2 X9 n" b* S6 g: @% _8 q
  8.         printf("sending frame\n");4 e6 s! N% R6 P- c. o  K& c
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ; S6 u6 t3 y/ w4 L6 C
  10.             break;8 V3 h2 v. l3 `
  11.         printf("sending boundary\n");8 K5 C" X2 Y' @3 v4 g& w7 k7 L
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");/ ?. T5 b6 m$ F! ?: ]+ F
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)  z7 a1 [- i" G0 U
  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。


  K! L5 i) l* ~8 H! y

. g* Z; ]# c( t! R9 H) M
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:3 Q& S) b" ]. [, ~
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)! ]  L' y! u' ]: E8 V6 e  s: H
  2. {
    ! s, l9 h. ]# f, H4 {
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    " {8 j8 e/ K5 B
  4.     if(*socket_found == (~0))- V1 Y" ]) ]7 Y( l& {
  5.     {
    5 p, N5 E& G' I6 I2 E0 x3 V# H
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");. G0 R4 g0 K) ?& h' ]/ ?" {
  7.         return -1;
    0 m$ n. @, {, a1 h+ Q0 o
  8.     }
    0 M1 ?6 V; v( W0 _% m% w  q
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    " k* Q- R3 b1 @  C; |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 Z, h. D9 w! x6 e+ O$ u& `/ x7 p
  11.     addr->sin_port = htons(port);. I& z  V" ^) ]/ E# S2 k$ x1 ^, Y! y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);2 h3 r  z4 S& d2 O6 D
  13.     return 0;
    2 U* }: C4 P2 A5 e4 `6 _
  14. }
复制代码
7 {/ q- G5 Q) z" J6 \

1 D* W  {' G; Z2 H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:' Z. m5 A- E: ~1 i# F5 U* g

+ s0 J! S* X$ m
& {+ f" m+ l. U7 p5 R
  1. while(fend > 0)
    * q. N, |5 K2 j
  2. {
    . ^0 G! y; j' v" h' J7 j5 E( Y
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));$ i3 Z( `# s( e6 Y0 i3 U) H! a$ j/ X
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);5 U9 k! c: n& x) l. N8 J( `
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN): S) J( ~$ q& e5 G
  6. {4 A, E( D; A4 N* U, H' s3 n5 [! ~6 B
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;$ l$ ?/ K" m  O3 T
  8. picture.fin = 0;
    4 ^# w. a9 M8 h) m5 v! c* g
  9. }
    4 I' v3 x* k2 X2 g2 U+ H( L
  10. else( k! w7 Q9 X7 F% |6 |; `
  11. {
    0 F. V3 h1 ?- ]. }' z
  12. picture.length = fend;3 o; b) o( P" l: z6 ]
  13. picture.fin = 1;& ]' u4 D4 T; d  R3 Y: a) E
  14. }
    7 z. N8 j7 D* R9 _- g! q, ^9 n
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);5 [+ v2 B' k/ Z' V5 o4 }1 ~- n0 Q
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    + B9 u5 `8 D' L( G3 J# ~  W+ Y
  17. if(sendbytes == -1), d0 S/ `; l: E# G
  18. {
    ; e6 n( z% S; ^: q7 X7 G
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    0 N) l* ~" u6 H/ i5 V9 n
  20. return -1;
    3 n$ ^/ S6 O2 N4 Y* b& F2 b: K
  21. }! J- f, w3 L% z. U
  22. else2 o. U- I% J% j/ j
  23. {5 n) U8 U0 W7 N2 E; j$ m# N# K# J
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    3 l; m7 F" w- X, U9 J7 g1 g* l
  25. }
    ! |3 v) K5 U- v6 u& N
  26. }
复制代码

$ o- f/ m  c' \# y0 @- _4 x9 L0 e% B! j! m! i* u

/ Y6 i7 L9 d# J; F( A
) ?' f& k9 S! F( u
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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