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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
9 Y! I/ M, _, P! }- R4 T) L7 }8 q4 Q. H8 V


/ o3 c0 X+ Z  ~5 G

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
- U. o! _* m" S: G9 x
2 U! T- I5 p! L& L) Z

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。


7 J8 Y& ^$ `- r: P( C1 S" e' Q" N


* D0 d" v. a0 F& s

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。

    * f8 g9 M3 g- ?8 d

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。


. U. W% A: j( G+ y* s一、HTTP网页服务器3 t5 p( @7 S( E

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)
    2 t1 p' h  \3 v& s8 A8 N( |
  2. {- E, H; o6 L1 x4 ^
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    , i+ I- }" `, K( K
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ' M! H2 z0 B/ T3 c! q6 H
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));: G" m1 E1 Q' }4 Y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    1 j! F  J0 M+ P% U& n* c( M1 H' n
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ' w3 G9 p  r( I9 H; ~' }
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    7 i; d5 v- t! m6 n
  9.     int ret;
    ! e% f' u8 r5 U& Z2 z
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    1 X  D& C: ~1 \9 q3 R/ K
  11.         {  j! j7 V6 ?% Z3 K
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    ! p$ }- W0 `& s* P
  13.             return -1;' J  g) y& {5 Z9 U9 l- q" e
  14.         }
    + ^9 u5 O5 K8 J8 q# A5 v
  15.     int on = 1;
    : Y8 g* B3 A8 U& f& g
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)- }8 ~$ j4 H4 b
  17.     {
    & @0 M: `* y- m5 c
  18.         printf("setsockopt error\n");
    # Y; S0 g7 B; c/ t- E6 y' X
  19.     }* y  j; w! b  e; L1 E# \' z5 t
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    , S! H+ q- V+ Q9 f# {5 [) d- A: v
  21.     if(ret == -1)
    8 A* Q: f2 O4 D2 b! `" C! G7 G
  22.     {
      p4 j' h4 q; N4 ^- E3 @! L5 B
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");  p8 H' Z+ C0 ~
  24.             return -1;
    , n( n2 z4 _( \1 [& J+ f
  25.     }
    - T2 X. X% ~5 o9 p$ l9 r
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)6 Y% Z* L9 A0 @  p
  27.     {+ U. |7 Y' p3 j, P4 u3 Z4 I
  28.             printf("Listen failed!\n");
    6 p0 D/ P4 }4 \! M9 f# w
  29.             return -1;
    / A9 a7 ?' e8 n: T" Y& ^/ N8 o  V
  30.     }
    8 K9 X: T6 s1 t& {+ d6 B9 H3 \
  31.     return 0;4 k- `1 ^) N$ A8 ~, H% y( N* 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);
    ( A& k1 x. }6 D  I) ^5 V
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    7 c) J* M7 w, t( y7 s
  3. {+ j# D7 w, V& V8 m3 a. i
  4. 。。。- i% T) W3 G: R2 n- {
  5. while(1)2 @6 ?# D7 t8 i
  6. {5 c$ I# w6 M# G, \* b4 G5 V" r- h
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    5 s1 L+ S: `9 P6 c( `
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    , ?( X* w/ ~  z( E9 O
  9.     。。。4 T2 `# Q% A* K* C9 R- p
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    8 M. z, j9 H0 @5 Z/ H
  11. }2 Z3 }) h8 h# S% l6 O5 V8 g( K/ R
  12. 。。。6 s0 X$ E5 j$ a! y, L
  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);/ h1 J, q2 e/ ?0 t& G# N3 M) z  o% A
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;' ]+ V8 K% g/ Y4 F0 C
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;, [( K1 L( I0 u) c# g- d. ^
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    7 s: w  U' u/ I2 l- q9 q+ q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);/ |, Z, d+ X  m; B, b/ L& p% u
  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;$ K9 ^$ H/ K; G. g8 s
  2. pthread_cond_t pct;/ m& f% J" a% O5 H. E% _
  3. int main(int argc, char* argv[])% ~! {8 Q" f  X. B- p
  4. {
    & S% |. W8 w5 B* T( i/ d( i
  5. ...4 n# d8 r) h  m
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);+ d4 w2 f# w) J7 i0 ~! {
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    * l/ v. Z! b5 P3 G
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);4 ]' h9 k. a$ l! C
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    : ?( W! I' c3 D
  10. ...9 G6 Y1 T% |: s, l& H' B& _* |- O
  11.     while(1)
    % \! H( Q& [( q: t$ d
  12.     {
    % a3 T  d' h+ Y: O4 h
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);% Q$ q# n$ F- b( |& T
  14. ...$ D) O) s/ G" ~, E8 H
  15.     }
    $ n/ n. T6 [# q: K
  16. ...1 l; p+ ^. M& K! M* J
  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;">% {, ~6 r8 c8 d+ Y+ Y1 f
  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" \0 [5 Y1 P2 m6 b* N) R; Q9 S. b
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \/ [% Z2 R* h: B% Z
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \
    2 R7 }9 u1 y/ p4 z2 a1 ~! s
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    7 r( |# Z4 F5 ~. w8 e; }) d
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"+ v9 y9 F1 c( j! T6 S7 ~: l
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    . y6 D& ]/ I) N+ b( n4 _/ J
  7.     printf("preparing header\n");
    1 P! Z. c, |7 i% B& J) N4 ?9 I  i
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    / F8 O6 {8 m. _1 D& `5 v
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    5 F! ?/ p- i8 A
  10.             STD_HEADER \
    ' j9 w5 x! A. E1 d
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    + \  ]* j& Y, U8 }
  12.             "\r\n" \
    5 x! b; |# C0 n4 S& M  t
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; ?2 O: d- K5 g$ s/ K, O. q9 ]
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    / w! G9 r8 J0 ?- i$ ?
  15.     {$ m2 E; K0 V- @
  16.         free(frame);" @7 d: ^: q4 c" V
  17.         return;
    / Q: r  e: V9 H. I, n# Y: 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" \, ]9 n3 X9 [0 `! Q$ G+ V
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ o4 ~8 p+ b! ?7 y/ M
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    % ?0 g& z2 `" s
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    ) l3 k  M; a; M3 H9 i% w
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    : S" r+ [. T; O
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    5 I! @) k: z5 F. n2 R
  7.             break;" Z3 O* \* f( W; d
  8.         printf("sending frame\n");3 X  t4 Y8 B6 t1 `
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    6 m* S% [$ L- |
  10.             break;* E% m  v1 E: B, z# i
  11.         printf("sending boundary\n");7 g5 t# R0 X" S" n/ r3 n: p2 n- V
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");6 u8 B8 W( A# K8 F% B
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % q7 v- I; f7 k. }& T+ j* P- 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。


; s4 e& @3 D. G

3 T' a  E  w* `6 S$ ]( V* u8 B0 S
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
% C5 H6 X6 f4 N
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)" Q+ U8 @6 r8 e+ n; E
  2. {
    4 R8 Q* Y$ o% U' M* U
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ; @1 M3 q5 L+ m2 g
  4.     if(*socket_found == (~0))
      ?& T0 \( \. R- K* E2 Q
  5.     {, S( P! k! @% U' M
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");( J* U' `; Y) _3 I4 C  a
  7.         return -1;* \! `. i! w1 |7 @  v7 \
  8.     }
    7 p4 R1 L" t# M3 l/ o1 p
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    7 n2 m: V2 y" ~& n6 h: F. c( e( I
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ) F7 |2 x5 R  \' v8 O9 p9 F$ w2 c
  11.     addr->sin_port = htons(port);* t) c" j0 K! q1 c  x+ ?/ k
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);+ G3 E+ Z- [, I$ b
  13.     return 0;
    & }* T: B1 c5 \& s$ O
  14. }
复制代码

9 x2 o7 e4 W- b7 V7 b" P
2 [+ g# R1 s- a$ ^8 `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% n: {2 Q: j" H( i# v  I
4 r, \; }4 H# G1 y, W- ?1 J' K+ O/ w7 C, r$ d
  1. while(fend > 0)3 h" |) ]! C. g& J4 e
  2. {3 U1 c/ L& q5 F8 ^+ ^; [3 l
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));8 X1 X+ P5 ?8 ~6 p. m  v9 F- C
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);& z! S: j6 {+ ?7 n* z* w
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    . i  Y+ k: {& n  k- p! F" ^3 u
  6. {
    9 A7 Z6 x' j9 T2 ]+ F7 n4 J
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;! k; ?1 N" K, B) p
  8. picture.fin = 0;4 p$ ^- c& p9 u0 o
  9. }+ X8 y/ Y2 S- P! m5 K- W1 m; v$ C3 z
  10. else
    , {4 K3 n; a1 Q( d2 ]4 h
  11. {
    3 o2 i1 |% T. z. B( L: @  ?& m3 K! v+ ~
  12. picture.length = fend;; J. D+ T( x9 l8 S3 S5 `3 I5 t3 U/ j
  13. picture.fin = 1;8 G; a- G& K$ s2 G
  14. }3 e7 w$ V4 O: C% g; s6 i
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);( x! r2 c1 d0 A7 p$ X* @% |
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    " Z9 u% @3 J* b; d, _0 L
  17. if(sendbytes == -1): D, R' F0 p7 U" c' i
  18. {+ [  z0 K" p2 b! q. i+ m3 s$ S
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");0 a8 f" o% q  \1 {
  20. return -1;0 q. @2 w9 B. ^. K) z1 [$ \& U4 B2 J
  21. }
    # y5 R- b) _2 q5 [
  22. else* Q! @0 \) S* _6 r4 x* o
  23. {
    0 H7 ]; J8 j2 }( S; p6 |% b' G* ]
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;& w0 O' r7 |9 t: k1 }$ F/ B
  25. }
    + K' [' ]- A- `# l
  26. }
复制代码

) P! c! B4 _* N+ t9 E2 v
& ^3 j, d8 w) c- U7 K" g

7 C  i, ~* ?7 \
! ~2 m1 x" J1 \, @
iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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