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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 ' Z# |1 R$ Y- x
- t, k. J- q3 V2 E

0 N" I# [7 y% W1 m6 f/ p8 {

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, `* F/ b: x  |% F0 }3 i& H' a0 v
0 P/ I1 k% `' K2 @# o

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。


% m, c7 n' E! x. l5 B

/ O+ J6 Z2 I& G* c  \

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。


    0 y1 @1 j# X5 \$ Y

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。


. A- h. L2 ~7 D- X6 B, X一、HTTP网页服务器5 ]0 F/ H; q; X" 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)
    3 E. `, r2 Y: A9 p8 v3 @; n9 I/ q
  2. {' V2 L5 Y, p8 j+ E
  3.     struct sockaddr_in servaddr;6 v/ i/ c7 v  z9 n4 h* |7 X
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ( U6 H+ \( z; X& K, r
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
    5 O: L* Z1 S  L9 D4 u! s0 V
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    3 x) e+ P- A- u' _6 {
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);$ c4 I: X  A9 m5 O' J& @* i( j- M
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    7 ]/ o1 J' G: `, a( N
  9.     int ret;8 q( }7 j1 Q* t* Q# |: C9 ^/ Q
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    $ ?# C+ H( m( y+ p
  11.         {
    # [( j- x) ]) T- {# y
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
      v. @& {2 T+ m; |! f
  13.             return -1;
    , v( O3 x! s6 A9 V$ {: q8 Q
  14.         }
    5 b( f% d( Z4 M1 C; P
  15.     int on = 1;
    7 M9 i. z% O! ?( \* d1 _' O
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0): `3 t: N# H0 s4 L6 V7 \2 H
  17.     {9 K) I' r9 m2 V! f. y
  18.         printf("setsockopt error\n");9 `! b3 J" v; z% N/ W1 s/ e
  19.     }
    , C3 n2 o" k& i3 ^6 I1 L, I  J  q
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    $ p/ P1 @- _; P% f9 N2 m1 ?
  21.     if(ret == -1)
    % Z: ^  _$ y+ r# S! N$ [" D
  22.     {
    5 {8 H+ [! E7 w' L) t/ _
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");  U( l; r: T( v/ D
  24.             return -1;
    ; r, M' q5 x! @2 S
  25.     }
    ! @3 B3 q$ J0 }" a
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    - X1 X  ~" y# O
  27.     {
    1 Y- N2 |: R; o, C1 G7 b9 g" i
  28.             printf("Listen failed!\n");
    % M: K. g9 M: f
  29.             return -1;8 m7 W$ k  S! [' T
  30.     }; p5 t* F# j+ W. Q! K8 F
  31.     return 0;
    9 W; F. J2 ~& W% C5 A
  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);
    * x5 F6 T1 q/ m/ {
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    : x2 S& e2 I8 e$ J/ j8 F, X: f
  3. {& B# y& p* p1 m, e6 S; B- c& i. F
  4. 。。。6 z# X& R& K  e4 D' B5 z
  5. while(1)
    0 |# Q, q8 {) z' n! ^
  6. {4 n; b0 F; `' K6 e: y: z. B/ I
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);6 m( k3 x  k; d" k+ M, c- J
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    + }1 O, s* Y3 y" g
  9.     。。。
    : M. r2 A5 o& Y, h2 U2 M- L- S
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " X& T; o6 W3 _+ t
  11. }
    + C) l6 s) N; k+ h2 x: i, g) U8 \$ o4 u# j
  12. 。。。
    * d5 p  P, ~9 [; y  G
  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);
    . o$ y! h/ R$ r+ W" E0 a
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;$ b& @. h6 z% H
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;8 ^7 }! x3 U/ M5 t# S$ S! \
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    4 _+ x' x1 X# S" m) |) `0 }$ `1 N
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    # x! H% I8 R! y4 o, J5 _
  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;
    : p( M: i* n9 B0 G5 S: J6 ]
  2. pthread_cond_t pct;
    5 l7 M4 }) u- {3 Y, {( z4 q: I, t5 e
  3. int main(int argc, char* argv[])
    $ |* k+ H7 ~: J9 V+ R$ S
  4. {
    3 i. C+ ~4 U& |5 I( H8 U& N
  5. ...
      S# c3 u1 L% Y$ X3 U# A2 \
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);1 r4 y0 u- K: [/ f% e
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    " u' U" [9 ?( {, [1 c
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);# C) I1 h/ w( B  H5 k" q
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    - [; B; ?( V3 L( I9 s& z
  10. ..." q; M0 g8 w( Y" _
  11.     while(1)
    4 d  j7 s, r' w% X6 T, S- v# ^
  12.     {
    . [# F* ]5 ]9 i( l) ?3 D7 N
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);8 E4 x" U) j! |( q
  14. ...
    5 W' E; h! _1 P) X
  15.     }8 K$ P* z" R8 C
  16. ...! e# B" C* P: N$ q% i
  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;">
    7 f3 w; b' l; o9 P
  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" \
    9 B( ]3 \6 v4 B# N5 E, U" A( ]
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \0 }, {% I3 r6 j. f# J7 o2 `
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \) N* P  v( r+ ^
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \. L9 H3 S4 J4 v! k* y' Y# i
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    ( E- x: L  b! L: V4 ^- H- O
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"7 C6 T$ U- f2 S# k8 s+ {
  7.     printf("preparing header\n");, s9 ^- o, r) Q7 [1 I
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \6 A! w- G, c7 M+ r
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \' P% Z' }7 h$ }4 I; K. _9 _5 Y
  10.             STD_HEADER \
    ( E1 h: j& m& S- x2 D$ H
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 P2 t- R4 ]0 v: k1 G* K
  12.             "\r\n" \9 E7 D$ c# n2 s& I! z; I
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");' e* J; u4 ~0 ^- z
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)/ s! e4 }2 T5 d' Y3 R5 m  X
  15.     {+ M" g# ?6 u  z& z( O  i. c" b
  16.         free(frame);
    , ?  H  J# S8 m. A+ B% y
  17.         return;' U9 D' [/ g& q
  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" \2 Y+ q8 [" U3 g8 g/ N9 k
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    8 p7 I. O( ~% ?
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ' h7 m2 t* ~( F! L; m2 K
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    $ B4 ~  N) f; u6 u
  5.         printf("sending intemdiate header\n");1 J% R' G: Z2 V& c2 D
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & H# F. s+ G8 Q& a) p  _
  7.             break;* W+ v: H+ c0 c
  8.         printf("sending frame\n");
    7 O: P5 B5 o0 `5 T
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)- m2 C' E2 M9 l4 w
  10.             break;  [  H4 s$ P0 C4 B6 i
  11.         printf("sending boundary\n");  Y( S& X3 x& D- K2 [/ J
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / a4 \/ `' A) ]) j& C8 f
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! N. Z' I) m: L  `1 c$ f7 D
  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。


; r/ g2 |# v# F# ?: P7 e6 T: w  G


5 H! J: b: K1 f二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:, u+ ]! r  N+ T( k- D: }4 X/ o
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)" ~! R+ Z6 E; [* B
  2. {
    * B: l3 A# a3 [7 L
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);( x- a" ~" Y& A+ c7 o3 Y
  4.     if(*socket_found == (~0))+ O& s) d3 l0 O% R( Z) F; A
  5.     {
    ) r5 L* I+ k# l7 {
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");: o2 X' O1 z9 k5 A! ^
  7.         return -1;" f" d/ w; m3 z8 y) o& q
  8.     }2 Z5 t1 P  [0 T( K
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    . l0 z9 A$ F( N2 i- Q" z7 N8 J
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);5 s" h. q9 w( \: q- N+ a
  11.     addr->sin_port = htons(port);2 n: u, o3 ~( x  [0 p. y
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);# c2 D7 @/ T1 z5 D* f
  13.     return 0;
    2 V: I+ j+ k- P2 B% s
  14. }
复制代码

7 {' n% t% f" M& O6 C
/ z& c' e. J/ s* C2 r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:* S, c3 v7 o0 `, K; \( Q* F7 O

; C1 i! q% ]2 P8 w2 n; F; b1 t
- q) h) K3 f( j1 v
  1. while(fend > 0)2 h/ }3 ~1 G( }" c
  2. {
    , l- n) h0 {, v' C  n  {
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));  E  O6 [2 h: H  O" T
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
      l8 r, l) D( H9 A3 S
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)5 a1 U% i/ [$ {1 x/ w( d6 R
  6. {
    7 q/ S7 a' g9 z) k! O. }
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;7 n) Z( I' Z7 ~1 E# z
  8. picture.fin = 0;
    7 t/ {0 T; E, M
  9. }
    - ?. K% `% z; X0 p0 x+ _
  10. else! n1 H& d  z" q/ m. Q
  11. {$ T( B$ q/ U# k  p* ~  K
  12. picture.length = fend;
    2 K% p- C# @" W8 x! [# }+ _# A6 l
  13. picture.fin = 1;7 R2 {7 h3 f1 [' d
  14. }
    # S( R' Y; C1 U. d
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    $ }" Q; e9 K: R' U
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ; R% s$ B# p2 c; L5 h% ]4 _
  17. if(sendbytes == -1)
    5 g% n0 Y% [: g( ~/ B" t
  18. {
    - m  W( @- q! E
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    + Q- Q8 Z) I+ x+ _' a% B5 V4 ]
  20. return -1;/ T5 H# v5 K: F% d! Y. u
  21. }/ H6 O; C. C' @( g4 c
  22. else5 _2 N- X$ N% I5 t% s. K; k
  23. {" L1 I- y( l$ W" s  ?
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    7 J  j  {' U. @! W
  25. }; O( h! O$ W( n6 [. ^7 o- [
  26. }
复制代码

1 G; m( S" {: z" k; }
# n& |* m+ e6 B7 S4 J& k4 a/ ^( D. _+ c

. _. @' ]7 E; T4 n! k

: t, ]9 C' U# ]& q0 c! [iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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