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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 : d# W$ m/ N" D; ~8 H# s2 D  C

, H" d2 n$ I1 h. {' {, A3 P: d

. l$ F/ i' X: ?" N

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.html7 T7 x9 ?' S* }4 t6 ~0 O
% n( ^8 S; [" m3 D# ^$ V# _0 j

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。

* f- R7 `# [) t( X/ }( T


* {! H5 X, V( |* j1 @" D& \) Y

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。

    ( o# P6 z; j+ E; T8 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。

7 ?) m. b2 \2 V
一、HTTP网页服务器
4 _* B: J; V* ?

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)0 F4 L. c& y1 r% t( Q* d* w
  2. {' Y2 v# d8 z3 h' k8 h3 u0 L5 f& N
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    3 A1 R- y& e! k( i
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);) Z5 R( C4 m9 ?& v) I/ \
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));5 ~# @9 o/ e/ S/ V3 m; l. y
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    5 C: s6 r" {$ [5 _, C
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    5 _* z) V8 M4 E& R% h3 e
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);) l( _7 n4 ^/ u* Q7 ?7 R, j# r
  9.     int ret;
    8 J; b; M. o, ?. @0 z: l
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)3 N4 j+ F( [9 |+ t/ o) W
  11.         {; _) J8 f7 J* y* j3 H3 ]0 Y5 m
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    1 ^% A" O2 f* ?9 |; `/ Q4 C
  13.             return -1;
    1 d  a/ }9 Z2 i# K  s, z
  14.         }' b3 f2 P0 B* {! `( r1 Q
  15.     int on = 1;* X7 x' a7 b7 A
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    1 i$ C/ \" U+ g$ O2 u
  17.     {
    " U2 \; f# v6 k* O& L6 E
  18.         printf("setsockopt error\n");
    ' G! P2 i" H# P- O! b. G7 S" y
  19.     }
    1 @$ e0 \& g$ V# S' ^
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    8 ^; W, U7 c$ G& O$ L% W
  21.     if(ret == -1)- r' y$ q8 @1 h7 z
  22.     {7 }# d; z: x6 m% x5 j3 r9 W; ]
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");/ B$ U5 `, d: S) k3 ^" g
  24.             return -1;
    : t) J1 M! E8 T& ~( a* {/ i9 d
  25.     }9 r$ h9 z9 s* P. c- `
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    6 f5 s$ ]/ W) }$ \; W; `
  27.     {0 `  b* _& r' X; ^% E% E% {, L
  28.             printf("Listen failed!\n");; i) U- a3 e& \$ k
  29.             return -1;
    % y2 u' N& _# b1 Y# J
  30.     }
    9 ?; c! m  U% x% A5 D
  31.     return 0;
    % g4 A- g/ g* _8 a2 |0 x
  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);
    2 {  w4 T/ ^) w! P) l
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    $ ~& e6 q1 Z; [" ?& @+ u
  3. {$ f$ G& e- I5 W" K
  4. 。。。" m! g& B/ G! {: `7 |
  5. while(1)% a6 N! R1 l' ^2 w
  6. {
    4 b6 U6 y; u0 y1 [
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    5 N4 T. z) F2 U) }
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");& n/ P- P9 X0 ~6 g, W: w) D, C! a
  9.     。。。; }/ j- S* k  w7 e& }3 x
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);& D# |6 C6 w' G$ Z* X: |( f# _
  11. }
    2 z, V, |  O  m0 ?
  12. 。。。( O& j3 b) d( _2 Z
  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);
    / J1 y" X/ x4 i4 W& W2 @
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    - b; q4 U+ W3 |- |6 U8 l8 |
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    . I) ~) V! K% k# s  v; S6 D
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;% W5 g: f4 a1 x1 S% J: W* N. V4 @& P
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);% a5 a. |. ?% t& V
  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. H5 N( `  r5 z+ R$ }
  2. pthread_cond_t pct;4 `1 c2 ]5 L: b; e
  3. int main(int argc, char* argv[])
    ) U7 Z2 u7 |4 U* s; _; z( ]: R6 m: r
  4. {3 r% q  L" l6 Q' {) E# @0 h' D% }
  5. ...( s) N; Z. L. Z* Y% o7 ^" {
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    6 F7 e- p0 o7 U
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);% O' |& v3 d! r7 o# W3 b
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    ! c  S  y0 I/ k$ `" }' U1 |
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);/ m' k, C. T3 K$ w& k8 R
  10. ...
    - t4 s; T; j/ Y7 }  y8 b
  11.     while(1)% s0 \3 g4 A0 [
  12.     {
    , ~" \0 f( V  |# Q. ]0 P
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    ' e: c( Y9 d9 y& m  r) T  B
  14. ...
    ; I! @4 X7 P( Q* V% G' n5 S. A
  15.     }
    ! R4 f: V% n& o1 q
  16. ...
    + y3 ?( U" o& d
  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;"># \: L3 T! q# O! B3 l8 l
  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" \
    1 U) O/ Y' B! _
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    1 u1 M8 N9 w8 U" O8 O7 O' h
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \: I: q9 M9 J9 ^' Q3 n
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    / F1 u5 ~+ S- g' x$ ]4 r* I
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"- |" M& |' }! }9 e/ i+ w/ }4 y4 {
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"- a+ z& Q' ~3 Q
  7.     printf("preparing header\n");  P! M9 T) N" r9 F  [; W
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \1 r, w# a2 d, y  @
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    % ?, w- v8 S+ C' @1 I8 l/ N
  10.             STD_HEADER \! E/ w, T+ Y: |6 J
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \# ~$ X! n; {4 B* N6 V
  12.             "\r\n" \: ?% v6 i) ]" ]' c% o) [. p7 c
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");
    ; \5 {) ^: m$ C& `" J: r
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)1 Z6 p- d( X" d$ ^
  15.     {
    1 r: c! ^/ u0 b* Y
  16.         free(frame);
    : W3 m! V6 \9 Y* [3 p1 G, ]
  17.         return;
    * p! @1 z. H" ?1 [+ C8 s9 n9 V
  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 L) D( t9 A8 }( g) j3 v/ Z
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \
    $ k9 B  n* \) I% H
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    1 M8 W$ c. \. `7 q
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    # d4 W  p5 A0 `- Z" [
  5.         printf("sending intemdiate header\n");8 R( d9 r  S6 F8 @; z* N! a
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    1 K; w$ D$ C# ]' [# y! l
  7.             break;/ c8 W1 _8 \( k! C
  8.         printf("sending frame\n");
    1 r; b; Q7 ~% q4 n
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ! p* Q( f8 B) i! }( `/ v
  10.             break;
    ( @2 w* d5 Y: l
  11.         printf("sending boundary\n");
    ' `2 O% f$ d, c7 J  M
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");, q9 c( w9 i) b% B
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)* v% w/ k2 |( A0 s7 u9 V$ I
  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 l2 D3 K% F' A

7 k/ L7 o+ z* _' C3 j
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
/ e1 `- u& F. ?* u1 v, V4 B, E
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    2 E1 X' d# d: S& a1 x
  2. {* G4 f# v( @! W
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    3 I/ H! {3 f7 B9 u) H# E
  4.     if(*socket_found == (~0))
    ) T, ^7 u8 [; O
  5.     {# C5 Z1 x& p! \) X& R$ Z+ S
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    9 j, |4 T* }' J* h
  7.         return -1;) R0 P0 V+ j: a' C% u8 k
  8.     }
      o1 L% Z$ N2 X/ W9 g
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    + T9 w5 z4 }) t0 `& A
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);% p% W: a8 Z. C: D5 H, T
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    # h3 c3 Z  ]8 [! R  V
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    . j$ O% m: m% y4 |  a0 W3 D
  13.     return 0;
      @9 r( I1 R8 B4 P0 ]2 ~6 x0 H% o
  14. }
复制代码
$ i$ l  F- Y& z- N
) t, F3 S. _2 {9 m7 {
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:
8 p" S# G9 @* X  w& u# e; S; V' u
0 y  q0 h4 P$ Q. U* v6 t9 A3 x- c+ v) ~
  1. while(fend > 0)
    ' ~' Z" W- ~  _! \- E
  2. {
    # T. l! I7 b+ W4 Q! \& s
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));' y5 W" t  N; x1 r
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);9 f/ o! Q( j/ u# h$ f% I' a
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    , `' ?# J/ {: ~9 p9 |
  6. {1 T; M* F' ]  @
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    ; ]) v1 L5 C. @3 O( X
  8. picture.fin = 0;; M' W# t9 C6 h& Y- p
  9. }4 h$ M- T! c8 Q- {; W+ R: m& g& E
  10. else) H3 _" B* ^  w7 u3 m
  11. {
    - m. Y7 O' g  q
  12. picture.length = fend;
    0 ]/ [& R, q  X. u3 J' u1 L
  13. picture.fin = 1;  X) j. L: o  V$ H# q$ m4 T
  14. }
    ) Z5 N1 a4 U; K! n
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);$ B/ i# _9 [# k0 P
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    ! `3 K8 ?+ l; q, |% p' F7 h
  17. if(sendbytes == -1)7 `7 X3 s% f: k/ U$ T% f, f5 w0 Z
  18. {
    # y7 H( g/ p) L
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");5 k2 R/ g& G& w# o7 n. A
  20. return -1;
    9 B2 y! i& B6 [2 i
  21. }* W) O* k& u& k& f. M) S5 ?
  22. else: V* S# m: A* h: ?# @& Z1 a
  23. {( j  M! a/ h" y0 r: @$ ~" N
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    ) ?& m2 o0 A2 A, e
  25. }$ l( |3 i7 i8 s! a! d, r
  26. }
复制代码
0 s1 w. J! R6 B. N; |8 h3 l. I
) G/ P1 z4 f- }& B- t2 t9 D

) N: T2 q" T3 I% }

1 }: a; V& t3 b4 ^. D% eiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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