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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
. |' R; l. h/ ?) E9 ]6 _3 [; R. }. v, {6 B  Z9 D9 Y/ s( @! @9 O


( _2 [, |) C8 @

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
' A8 r7 f$ o( q% H. X' l
7 T, |; E5 a7 p2 @! S7 T, {

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。

5 r9 H  ~2 f. n1 q1 |" q' @6 R

% F; Z' }# V" e- N# t$ t; x) o

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。


    ( l4 J8 F' g: [

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。


3 j- k$ K3 n) u( c  h4 B4 O8 Z+ D一、HTTP网页服务器
1 Y" r0 O7 k( u1 l. ~# F

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), M8 d1 R+ {2 |1 G( }* w
  2. {
    % U& Y: ?$ X" a
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    0 V3 j/ G" _* o( I* u
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);3 t  [# h/ d: {6 s) {
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));) ~  D( U9 `* L% _+ @4 d: O
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    + R, a* T9 o8 R) A# D2 k; @# n' |9 I
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);+ |/ b+ n' O$ E9 z2 {& p: H
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    - a* h& y" ?# Z& S
  9.     int ret;
    : `0 g2 h* F$ E' k
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 c' ?! r' u/ H& e) D; m$ }
  11.         {
    5 r2 }) |0 P! T
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    . T0 h$ ^+ Y" e! _
  13.             return -1;" l4 K2 W; p* s% k1 l
  14.         }' x( R8 o6 n" a  S% k- y& l" d9 m) O% v
  15.     int on = 1;
    , K8 ~& B, E3 q1 u3 ?+ a; u
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)1 a; [8 \8 J9 X# ~$ V  T" I$ y
  17.     {
    0 j8 J3 m  p- I9 s' ~  A2 K
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ( v3 T  ^8 \/ g5 ?% y5 @9 q
  19.     }
    * ~& {( @/ p) z! S
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & Q' D5 a) p( L+ b3 o
  21.     if(ret == -1)* t- R7 M/ m& a) p0 r4 |% j6 ?
  22.     {
    4 A- h1 U. ~4 [, ^9 }, c
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");0 y5 s7 D' j  i- T. X6 U- I- J# ?
  24.             return -1;
    ( G. W( q0 t4 Y, s
  25.     }9 V  q: z* h0 G
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , L( J- b5 Z. E) H7 Y5 @: B% b
  27.     {  L3 `: s* c1 J  F+ i, i5 _( S. d5 M
  28.             printf("Listen failed!\n");
    + w7 }- n0 n1 H6 H3 D( l
  29.             return -1;0 f8 }% b% w, }* B& y' R, d# H2 a
  30.     }8 N' E6 K- e+ R' o: w
  31.     return 0;0 T+ x0 a6 i. 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);6 d% d8 F$ s: S
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    # S; B# w) k  K$ ~
  3. {
    ! w5 D+ s/ ^2 l
  4. 。。。; l0 D3 ?% K* T" L- _) D( z
  5. while(1)7 ?5 j1 N7 n* a) p) O
  6. {
    7 R$ y$ C3 r; m
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    2 k% \# U; Q: }
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    3 R6 [, x6 n6 ]+ e  }+ R
  9.     。。。
    ' c( V# ~! ^- ?. J7 F8 Z8 y, g. p
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " W4 F. ^! c, p9 z; X0 J
  11. }5 X. I  A; i: u- [, @; h
  12. 。。。4 T; N- _; }6 ]
  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);# C6 L' |$ p* C$ I. g! |6 b2 y6 |, [
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;3 \/ f9 G  W8 ?2 w  o
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;) T' X" u( {( g. o( E
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;) z7 R/ ?- u( S; A! ^4 W8 \: n
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);" |7 j/ Y' e4 \9 X. h
  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;
    5 w% S& a* `" W. L
  2. pthread_cond_t pct;" R  ?1 ~- D$ v* v% O
  3. int main(int argc, char* argv[])% q" J" }$ J9 q( s
  4. {3 w6 C" T0 [: F: p0 I0 D6 U5 y( n% E
  5. ...
    5 K6 \4 J3 D/ Q: t/ K; g0 t$ y1 O0 ?
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);; b. ^. K/ G. t& x; l$ Q% H) k: I. J
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    4 @' r/ w' c" N- }* j' }1 A
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);  m5 D- h# I) v: k! ?
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);5 d; E7 ~4 o& o" _) p1 A
  10. ...
    - P5 F; t% h7 U. q+ O
  11.     while(1)
    + d* N2 d# N/ o# C1 w# ?. D
  12.     {8 H8 T8 ~9 X9 o9 n& A
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);' }; I; H' W' |. W- S& e* D. W
  14. ...
    ! t$ e0 g" O' k
  15.     }
    + l4 S$ y, r# r! g3 w
  16. ...8 c! e! U9 J2 _2 S
  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;">0 w4 j3 g9 [* N
  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" \
    ! a2 j- I) v# ~2 W/ H7 B* R
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \3 a8 b- M4 S9 k) b# r5 G* M
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    4 [) T% E. L3 U+ I, K( N; u. a1 N
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    ( b' ?% z/ a* d: p7 r
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n", v& ?# G( ]& X4 P; B) ~
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    8 P# y! f- x1 h) @+ b3 l! k
  7.     printf("preparing header\n");: |: P7 k- L1 F  I* h- s
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    2 r3 y9 z# ^3 e6 e5 d  W% a$ r
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    7 b+ L; g2 J. s% m1 }( p
  10.             STD_HEADER \# U9 F1 n7 q0 U1 \6 T
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \/ I: t( G2 z1 y8 `& N
  12.             "\r\n" \  i2 J4 m  X2 N  j* j% {2 m
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    5 C. P: ]% |" A
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & h/ t9 t2 C/ D
  15.     {
    - S  j3 t+ \) O1 Y/ G0 L; b
  16.         free(frame);
    % ^3 J% V- J; y: n& t6 Z+ ~, v
  17.         return;. i8 _( A2 n. z7 f- X% ]0 T& E2 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" \
    # e3 F' ?( v+ p5 r+ n
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    ; v! g# y- y( z5 u
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \# ^4 n: N: S; D# j( K4 D* r0 H
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ' \- e# P+ Y7 y% C9 g
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    . K8 ]& e3 H% a  J/ e7 [) K* P
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! I7 N3 b. z! i8 Q( _" P
  7.             break;0 d. M8 n0 ]& K
  8.         printf("sending frame\n");( z( C3 a% K. t: `: \
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)* s8 E1 i8 V+ o3 J9 a
  10.             break;
    6 C6 i; X' Q0 _# T' x
  11.         printf("sending boundary\n");: T* Y) O9 U& j. o: P
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");8 X0 ?0 b, e( f6 g  u" E" f
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    # E  Q% p2 E$ L* Y
  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。


: q7 x! y1 B% C/ x9 G2 N4 |  @

" t! u8 F5 k! }" Q
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:5 }" v: H: j- ?- H, `
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    7 _" I. c7 f; Z
  2. {
    , P7 Q& {) I. ]- ~0 f8 Q; u
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ) G  K4 S1 f, p  X0 ^- I9 @
  4.     if(*socket_found == (~0))
    2 K' T' F* N& _( E* c
  5.     {: d0 S7 U- D! B2 y7 J  n8 \1 m
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");, f! n7 y" Y& f! w- B+ I0 O0 d
  7.         return -1;
    2 C5 m; @$ S/ S4 s
  8.     }/ i) U/ N+ s5 H) M  c) }8 Z) i
  9.     addr->sin_family = AF_INET;- A; [1 ?* I) C% P+ r0 P. k
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);( @: `: E1 z* |# v- i
  11.     addr->sin_port = htons(port);! W5 G; ]0 U& V/ c& }; u8 s
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);/ f9 X+ h* B1 F; e
  13.     return 0;. |& Y9 x5 j+ Y. H' A, }1 }) O
  14. }
复制代码

) r# G  B  D% u7 v8 Q# A2 \& x$ C4 L1 X, a" \3 d
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 H8 V5 ]9 x$ V% P# }

0 d& m, s' L  Y7 ]. t  R) a
$ i: m! B9 k' G9 e1 M
  1. while(fend > 0)
    8 l4 b; M. Q0 M' O6 }
  2. {
    5 L+ s. N0 y" R% U
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    0 d. L' U: h: |& d0 ~# M
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);2 l& M, G1 J. i) l
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)9 y  S) m) D2 ^8 e9 o* U, ?
  6. {/ U/ e* {% y6 M% g4 k0 @
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    9 c/ y- M( u- R0 g
  8. picture.fin = 0;
      E* M2 C+ s- H: D1 S
  9. }* Q0 Z0 x$ @) ?
  10. else1 \) C8 R- o8 B4 L
  11. {
    $ l% Q1 s, n  F, Q4 ]% c: B# d7 i
  12. picture.length = fend;7 P7 @* y1 _" F; X+ P: B
  13. picture.fin = 1;
    ! f& c7 o! `- H& Y% n$ M6 g2 b; W6 f$ Z5 k
  14. }
    1 v' l5 }) {7 O+ j* z0 Y
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);/ d2 h% y8 P: Y7 y# J0 v0 R
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);3 \) y0 C5 d- b5 J- j# W# ]
  17. if(sendbytes == -1)$ v* I9 E1 A2 g: T5 k8 m2 V
  18. {2 O" s) M9 I$ X# N# U5 p" ~& h* g
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");7 a5 A) C, a3 R' p: K( P7 i6 Q
  20. return -1;
    0 W; n+ i$ y; j0 X7 S
  21. }
    . D& q7 J* m6 X/ C  F: n3 B
  22. else
    & B$ k3 [0 q0 n* F: I) d* R
  23. {! g; I6 _0 c  b1 J& E: @
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;1 w9 O3 N" x8 ?
  25. }
    2 m1 L' E, W. x. Y* L" I
  26. }
复制代码
0 S# E- N+ @9 H$ y; \7 J) {
3 V6 ?2 k9 h9 g$ x$ p' `+ r5 Y

3 y6 K* T4 C& j5 `- u5 X( y# H

" h$ K7 H# m6 |2 k0 \7 p  p& f# GiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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