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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
5 k3 U# u) F' E! i) k$ e' S
: D! H( z; L" Q6 I* ~: M


/ M% [7 }& H0 E5 k7 J9 i! n" H

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+ i. x* h- x% y* V9 P4 P9 ]5 |5 q2 s

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。

. d6 u- u& l8 e) o( F* \

1 D# W9 v( t( d& G

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。

    / E0 K$ [" [# Z! 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。

4 U3 {( O7 R3 U
一、HTTP网页服务器
! o* r' a8 r, t' J, k& n

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)
    7 T+ S: _  G3 n. c3 `
  2. {$ r# B0 V' g. J" a7 I% d* `+ q
  3.     struct sockaddr_in servaddr;/ p8 y2 B6 u- b1 w8 }; k/ f0 m
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    $ Q# h( W$ J) a
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));; K& N5 z- f; @: v3 u3 A
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;6 R# d: R) F8 d7 o3 x3 e- q
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);7 Z; }9 U9 ]- l8 H2 r; R7 X. E6 n
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    6 z0 J) Q% c1 O9 y1 f
  9.     int ret;
    0 v( H5 K! ]& y2 m
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ c" G0 m" s6 W  L3 o  B3 O* P
  11.         {
    , f4 w& e1 b- @; Q# H
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);. A' G* O! i* e% E2 B& {
  13.             return -1;
    * E' q/ M9 V/ `/ L
  14.         }
    ! y% ]* L. h. E  |+ @2 r
  15.     int on = 1;! e* K$ S9 |6 {$ S: `& r" l
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 A% Z) B& Q" q+ m# ~# _
  17.     {+ [/ W4 v4 W) d! h
  18.         printf("setsockopt error\n");
    6 N  k- C6 o" w; G/ E
  19.     }9 ]& k$ b) ?3 Z7 o8 ~& z
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);! W* r& D' I0 o4 K4 r$ Q- l. i4 _
  21.     if(ret == -1)
    * I' d# [* r4 v* |1 O
  22.     {
    / J3 S4 e7 C5 b2 Q1 v' l
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    6 i  u) i7 }3 ~
  24.             return -1;
    & U1 E, V9 g6 |7 V0 s9 q
  25.     }
    2 N6 R2 e! y+ G2 _0 `4 \" @
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    ! r- C, r2 w" a7 U
  27.     {
    / M' C1 S) j: f! g; S
  28.             printf("Listen failed!\n");
    : P' c0 B  t( X# F' H+ b! N% V
  29.             return -1;
    * t$ [# |% F7 ]% u6 W, {: [! R
  30.     }
    9 L  d" @6 v7 O! @' S! S, V
  31.     return 0;
    ' B  p7 G/ v0 i2 W7 _$ y
  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 s; N8 B: X' p. W5 Z6 a- B
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    . F; Y4 [" P0 H( C$ E1 T$ b; c
  3. {
    , B) l- ]6 }: W+ }  m
  4. 。。。" ]2 j- y) C8 x. S7 Z3 ~4 l
  5. while(1)
    . W3 c& a$ y4 `8 |6 R2 k
  6. {
    4 {9 G! }/ M2 \$ l( f
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);/ {  ^4 |: B1 C$ F+ j
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");0 S$ @6 ^( o9 i$ M3 ~$ V
  9.     。。。
    . U! i9 y3 ]" q+ G0 H8 D3 q
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);4 l/ }8 x) J. z, D8 T0 G
  11. }
    7 O! j7 K7 `$ i/ g4 k
  12. 。。。! S, V5 Z7 ?, m3 ?
  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);1 C" g) J0 B+ J! }* o
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    * b- l- f  w+ B9 d  q
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' G* ?( O' q, N1 S9 G! ~0 z
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;, s: {! H' V% e0 }
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);$ M- Q$ k4 P, z: U9 ?4 m( [# X
  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 k# k; q" W/ y' z4 v( w0 y
  2. pthread_cond_t pct;& |8 X" @, R* o
  3. int main(int argc, char* argv[]). A& B# ?: p8 o# C  E. C7 x7 ?3 T
  4. {
    ( U% [, c# K! ~9 M) A
  5. ...7 g" z/ ]0 I2 r: I
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    1 F* L0 ?, W/ D' h$ }+ T4 d
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);" j7 d9 i  V. @! \" K
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);* W* P1 u8 j& _$ z4 \- Z2 m/ U* i. m
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    " E& E6 @! m( L3 P1 T
  10. ...8 a" }6 k4 N  r, s
  11.     while(1)
    ! F, |4 E  l  _
  12.     {
    4 S. I$ P8 P" f2 D! O
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ; j5 m: a! A5 e
  14. ...' u) `. A# ?) j) \+ u% b, K  t; w
  15.     }, a1 U' g0 d1 H5 R- e( }3 S
  16. ...
    6 j7 {2 r+ U$ m" P
  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;">
    ; F$ d7 V+ b+ w. b6 W0 R% 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" \* m" p" ?/ a0 v, r% f
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    8 Y9 B# K/ o" I7 Y: H* _1 u
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \' O3 m& {& W& e1 {2 z) L+ Q
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ( w) W+ {9 a/ g
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"- P: ?( v, _) O
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    ! U( J$ x. i. J! z. J# ~* _4 x
  7.     printf("preparing header\n");. Y0 M$ O1 K, [- X1 f" V. ^+ ]6 u
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \8 \& e3 D. `: x1 t
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ; o2 \: r% z# o8 n* m
  10.             STD_HEADER \. @& d/ Q' b$ G2 C
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \7 q# u6 o1 c( p9 X" _
  12.             "\r\n" \
    ; `  n$ |$ R9 {$ Q5 l
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");7 G7 R( d/ A0 b$ E& E; N- i
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 c7 W2 r  G7 U. \
  15.     {* X# R9 U, V& L: C3 u4 J4 c# N" R; a
  16.         free(frame);
    + R7 i# c0 S( r: r
  17.         return;& v# a& ~" A' p1 H) ?# K* B
  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" \1 t) d+ s4 E- u" D0 _6 C0 s
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
      w2 R. g  p& `+ _$ V  l$ V
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    9 \  C4 A1 l+ s4 b% {& ?, Z; t: f
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    8 I0 F# }" C6 J* k% U9 d- O
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    ( E6 B8 t. \" r" O' F
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); l6 Q( K+ i5 L, n
  7.             break;  a( h+ f# E& z5 q" g. h0 _5 U
  8.         printf("sending frame\n");
    0 u& \( Z8 S  O, J/ C+ _
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ' q8 O' F& x1 M4 S) J4 w
  10.             break;
    4 V0 k0 f7 A0 E; C3 [
  11.         printf("sending boundary\n");
    ! U' f( u5 O- B' N  j9 I2 J+ ~
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");3 I) P/ o! U( J( S
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)9 ]! u4 {# [8 u# P, ?  z8 b
  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。

4 k  t; o) E& X9 u


/ C$ u; K/ F2 r3 s9 C- `9 b二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
0 r/ U7 X' O! W- M$ |& z
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    + @/ p* _+ Y& t# f' c
  2. {" w! x; q- d9 r/ {  }& r
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);" C9 g6 _& @  m
  4.     if(*socket_found == (~0))0 z% b3 h+ M; A: N6 o: |1 o
  5.     {* q0 C4 `: _- P1 w( H/ j3 M
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");; y" T8 m3 |/ H* o% ~2 I7 j" }4 U1 J
  7.         return -1;
    6 K0 D+ }6 R/ p) F
  8.     }( R5 A6 s: x- \' A3 C
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    1 B1 x" _3 \  M2 G+ |' ^
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ( A3 V4 a' B3 e# Q$ j! c
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    4 M2 Z( M4 |/ u* L
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    " `7 K0 p( E5 }
  13.     return 0;
    ; A; ]" t+ ]1 o. k
  14. }
复制代码
' J! g3 K9 a' R4 C6 K
( U# s+ ~" h4 p" a3 }, n
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:9 h. S6 T0 X1 @% r2 u$ H  ~
4 S4 N: Z3 @0 v9 o, B  e

* \: Y+ s# H+ m9 L! L
  1. while(fend > 0)
    3 c2 \5 Y0 D/ O  M4 K6 t
  2. {
    8 T0 N% r( U; ^
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));" z; R- u$ Y, \- b. P- M. ^1 g
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);% b; n+ z: e# C8 @) E2 O. B
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
      U0 h) g8 `( \
  6. {* s6 L! T4 n+ m0 Q+ `% s
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;+ l5 R( T0 h: D# r$ J: t. C" R
  8. picture.fin = 0;
    ) n$ i/ I0 [/ o$ t" s% N
  9. }7 ?0 ?; I9 h# k! |) u7 \
  10. else6 v; t; i) y3 I
  11. {
    & c* J- j1 m+ V
  12. picture.length = fend;
    & I, H6 u6 O  \1 r; z6 s' \
  13. picture.fin = 1;
    0 D2 `+ e' W7 M. b
  14. }
    : f& ~2 @' K1 j! g
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);) a, b5 i) e- r$ ~( Y! E" O  ?
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ' V; {0 c1 V$ y3 v
  17. if(sendbytes == -1)
    4 O  c, C1 c# k5 C
  18. {
    ; Q1 ]/ [* W$ I; m2 g- d
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");* b4 x  Q1 ^' J: |3 c
  20. return -1;* _7 M7 O  X6 M4 t8 F3 K
  21. }) D# f) W3 \! a( E9 V: G
  22. else
    2 C6 ^( |0 p0 I
  23. {
    , u. U# u  f9 Y$ U+ n7 _
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    2 f, p" ]2 v1 U
  25. }
    7 d0 _1 K; {- l. k; Y
  26. }
复制代码
6 o: x5 Z) X) B

3 ]9 d  x$ L0 |0 S2 b! K$ G! q


$ g8 u! @. ^& N# h' E
% L0 U3 V& h! @+ c/ b+ ^% viMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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