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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 & I+ W# n* T2 N9 F# F4 k3 ^
5 ~' m# y6 q% P

; V6 k  M& K7 c9 s% X

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+ s( Y; n1 R5 N

7 J% E& Q  ]# T6 }# e+ r  K  N

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。


; z) x3 F* X" H

) d9 w8 r2 L7 N' F. f# u* ^% N

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。


    ! I2 b2 W  B( L) C9 E

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。


5 M, {1 [$ `& M/ b  L一、HTTP网页服务器
8 ]+ Z6 r6 C8 ^$ F) v8 L

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)( ?" i  j1 ^$ u# _" q$ z( U
  2. {
    $ n* I  m5 V7 ?3 M3 a7 b- N
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ( x! h. c; f/ s( v) l) v
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    5 a, |9 S, @' F- @; _. i, C1 |
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));
      |( }* ~' _& e: \, |
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    # y+ @. e* v7 l6 G/ f% S  C- R
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);3 m& \7 g( q1 B' I# E0 Y
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    8 Z( `; [+ z0 \) j
  9.     int ret;
    $ Q) ~7 J7 H# v1 ?1 P5 O/ k* A* K
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    + `8 @7 d9 J8 N# S4 H  S
  11.         {
    1 \6 w+ J+ x, i
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);' m/ \% \( ~3 D
  13.             return -1;
    + o! p9 d8 C* `% P; l9 I
  14.         }
    4 A+ f& K' q* \  M
  15.     int on = 1;+ y, ~+ ~& U' f; j5 S! X
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
      y% |4 w/ n/ v# H4 e
  17.     {8 j+ g; N/ w1 V; H$ N
  18.         printf("setsockopt error\n");+ }' [$ ~; q6 u( k8 h2 R
  19.     }  x' P! _6 t& b4 m% D
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    7 R1 s* q( v+ Y1 D. \
  21.     if(ret == -1)
    7 O4 f' {6 F0 l, R! V' R1 I2 M/ M9 H* B
  22.     {
    2 V2 a. e" q6 E/ L4 T5 U  J3 {; H
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    " e/ Z! z4 @0 T* J/ u% S+ x- `
  24.             return -1;
    1 h8 z% |8 {' Q5 K1 y  l
  25.     }
    7 k4 W: M. z& P5 R! U* W
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)1 Y  J' H( V% c; ~& J* ]" }
  27.     {
    ! J6 Z7 t( ~" X2 B3 Y& ^
  28.             printf("Listen failed!\n");
    0 E  s% Q1 J" p# I$ e8 U7 J; _
  29.             return -1;
    & t0 o0 y6 I5 |7 F, ]1 L. v! d' X2 |
  30.     }# R% I# ^; }' b9 o2 W/ e9 }' k
  31.     return 0;1 _- ]* A2 @' _; K/ |9 G
  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);
    : ]* E# x) }. O8 n) v( w
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)% c- x/ {; V0 Q& Q* E  v
  3. {6 x) K' [$ b8 i  R2 D/ S( W
  4. 。。。( M) ^3 I# f* S4 s2 q+ |0 C
  5. while(1)8 Q: o" e. \3 w2 o; T, D% t& o
  6. {
    - F3 A. `0 ?8 S$ W5 Q3 o3 Z/ D
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    # o$ J% \" m/ C, }7 }5 E
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    4 e5 U3 i! g/ U# H9 F8 X
  9.     。。。9 A1 O* f7 m, S6 V4 y
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    " P0 E2 N1 W! S- e
  11. }
    9 |- f; o5 @+ ^* t1 w6 c4 O! b
  12. 。。。2 D, s7 y2 P% T& i0 _; q
  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);
    ! ~; u( ^' B, G$ S
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    6 O# s- w/ b2 y. M  n; @( e. E
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;0 t$ Z9 E; O! w8 L' M/ M, S( ~
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;7 n5 @' a6 X# u( V: y9 F7 d8 U
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);- W% J; ~, h& T% T5 c$ N) n: 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;
    3 E* s5 \7 [# l
  2. pthread_cond_t pct;
    , M* N: o2 W9 g& K# H$ ~3 m
  3. int main(int argc, char* argv[])
    8 [; p, @, ]9 l$ J2 d3 g$ ]
  4. {
    ; ?7 r9 u2 r2 R2 H( z
  5. ...; N- i( A" G3 L' y$ g- k5 k; l/ L
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);
    . ?3 \1 Z5 W5 L# y# e: }: V; x
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);# S6 g1 F( V. t# W0 p8 @
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);5 L' @( p5 I% z- r7 B
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);3 \: j7 R% j% Z8 E0 A
  10. ...9 `. C% N( \' V
  11.     while(1)
    ) s' x% W; T: C* I. {7 P
  12.     {
    & s$ X0 T# E7 \& D6 v! Q! s
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);% r  R' d3 G# [' Z9 V" V8 X
  14. ...
    1 b4 s) F6 p/ g% L; i6 G1 b
  15.     }% L/ o0 Q, N5 y4 _
  16. ...6 m% i4 W9 n! d' F5 C9 f
  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;">+ I( @& Q2 b) o3 u+ h
  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" \
    . B" ~8 f8 h  M$ `2 a) x- r& w  c
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \% h' [/ u0 ^4 C4 h  B0 O0 E
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \: H/ v* z# w6 P/ F6 ~
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \; ^0 c+ t2 L- y4 t* Q# e
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"7 {9 u) r& ?" `7 U9 y, R
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"1 @- A. A+ f+ M" e. Z
  7.     printf("preparing header\n");
    " i' q# ~) r8 H9 s; C
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \4 p2 B4 I' h, U. b, e% G+ L
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \, g+ K$ r3 A+ x
  10.             STD_HEADER \
    + r* ]& B0 u3 ]9 T: C
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    & ~+ b! b* M- Q9 R' m
  12.             "\r\n" \) W* m  E' k- O9 V* e
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");7 l3 }+ C7 R/ u5 L, q
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! ^- y9 v( ^% X' f
  15.     {
    + Y9 j5 J/ I& L+ Y+ E  N! ^
  16.         free(frame);
    ! p, M, w( Q* k$ `$ |
  17.         return;
    / Q# {, A$ Y/ T) ^7 T5 O; J
  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" \
    5 F& p  e, A3 M
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \6 m) I$ ]" @3 Q. U& n
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    6 g+ H+ w* l* q( [7 U5 m+ Q
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);1 o+ m7 ~: U* x& L$ _/ S7 `9 P
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    6 `: W; p# K& c# u2 H
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ U- b( B  G0 A  x5 o
  7.             break;/ _+ ^; W) E- Z
  8.         printf("sending frame\n");
    ( i& l6 ]/ F" Q5 _
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)% {& D# u$ ?. k: i, l" Z, ^+ o
  10.             break;
    3 \+ r! d3 F3 G0 t% W8 D1 c/ \
  11.         printf("sending boundary\n");
    / P* r+ r5 Q" T) ]! C( j% Y
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");1 q% x9 h# N% x
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . w! m9 n) V/ P" M  l" z
  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。

- F" x0 \8 U" O/ I' m


; A; ^* G8 J) k9 M2 U: U2 i7 s二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
- [8 M- q5 D4 h: B
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)  ]/ a! A; G# Z( j7 _* d
  2. {
    ' E, J6 R1 w# N+ B- C) f
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    0 h; p' F( w# M* D
  4.     if(*socket_found == (~0))6 g0 M, V3 `8 q5 O0 D) m
  5.     {' Q) r6 J. g) d' F* r$ l; s; |
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    1 M: o7 v; h* N! x' M6 j
  7.         return -1;
    1 M1 r1 \8 E1 M& ]0 x; ~+ ~  D
  8.     }
    $ x+ b8 m+ W- I* t( e4 }
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    " s$ Q! j+ X: n3 O
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    % Z1 f$ k2 N/ P6 J6 |' H
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    $ C5 K6 A" L' v# S. o
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    9 |# k; n- M* ^( F3 R
  13.     return 0;
    5 l# m+ o/ G$ B. Q" [: S
  14. }
复制代码
# x' ?9 `2 e6 c7 v2 N
$ k2 G6 W& e- k8 M7 v6 V' u+ Q6 ^& Q
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:* h$ M! R& Q8 s

$ Z" m5 @2 f" W/ H: E( N5 l1 V' [9 c. B/ X) d
  1. while(fend > 0)( a' _* b3 H1 E) q% t0 i
  2. {0 |; \2 J6 P0 e" F! p  H9 ~
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    7 S  A1 F+ M) ?
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);! t% ]' q$ w. Z* D1 j& D
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)' |) J* L7 |; K
  6. {7 H0 u9 x8 _6 R" ]; u0 [) o
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    . D& A+ N; c% A% U  C! ^+ O
  8. picture.fin = 0;. p- }* Y! |1 R8 ?
  9. }
    1 M' T4 Z4 T' X# x- u+ [0 d! q4 [
  10. else
    " a4 P" L6 z2 n! v0 F+ h& v
  11. {
    , G& h3 Z( z. M! `6 `, s6 }
  12. picture.length = fend;
    4 `0 B( w6 C; }- _, x$ t! f2 K
  13. picture.fin = 1;
    / v) A0 v" m. y* h. D
  14. }, a! [4 d. e, r2 l5 C$ G5 C5 o
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);) n0 U" A1 H; Z& n& `8 }
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 U' l+ K- n, r* T+ m( x, \
  17. if(sendbytes == -1)
    3 `7 i" s: O; S3 W& C; f6 A: Q& V
  18. {* s- J0 M! F3 u$ U7 |
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    . k! Q0 i# q+ U  _$ [
  20. return -1;
    0 I& i+ m9 `( l  ~3 u# @4 Z- u
  21. }
    - e' r, i# ~/ d* `" p' z6 o
  22. else
    7 o0 B# ?/ n. c, s* [3 s6 h1 |3 x
  23. {, h4 M' v% `$ C$ ~0 O
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;7 e( |( u( c& k) I
  25. }
    9 y! f: L; n5 f8 ~  e0 y) h) j
  26. }
复制代码
) O; T: r% p- i+ t( f/ e

& P4 {+ R2 |, t( P. A  b8 V, h2 _

5 x  g7 H# T4 x

  f3 C; [  v4 n2 |iMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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