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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
0 k5 ^) ~9 F4 b- R  z
- y5 E% {% I# ?! j2 p3 ?


4 z8 {9 }" ^; r; ^* x+ q7 i& k

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- i  x9 }1 I/ n, G
5 ^+ D0 ~8 a5 b4 s" N% s, a

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 r9 w* E8 A1 L: S! _

, {, v$ P6 M; e" R, t, e" d

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。


    , e% L  ^3 R0 O( s4 [0 q

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。


) V6 s$ Y7 E5 R# [) O/ t* c( d2 l一、HTTP网页服务器
8 D9 p3 F  X% u

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)# F) B$ W5 Y/ z9 p9 y+ R3 J
  2. {4 i! ^* g1 {4 O8 S2 B" Q; h
  3.     struct sockaddr_in servaddr;% P8 n+ H, w6 Y
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);/ ~8 V7 }4 [! z8 o
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));6 b( ?" m7 S2 g9 ]
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    / N4 }3 M. k/ b! j% c9 ~: e& q8 b
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    4 s$ L# O3 D; l$ \; A9 J& s" ~
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    $ ?! A. |0 C) Q6 n
  9.     int ret;
    . `  t6 s" b3 k- A
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    3 v( a3 B4 O% D& |, }0 M  l
  11.         {
    / l/ y: Z  m6 j9 f! z7 X- M+ z8 J) F
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    * D" ?# N* D3 H( H0 F4 {# g
  13.             return -1;
      w1 h2 u. X4 m7 j
  14.         }8 X% t& O- i- d6 W
  15.     int on = 1;4 n5 `$ `$ I$ Q5 }, U& t; I' L
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0), X4 A  E* U' }: Y; X( E6 S
  17.     {
    / `3 M5 j/ D, |+ m# K6 ~; R
  18.         printf("setsockopt error\n");3 {( e9 r7 k, h" H" A$ ]
  19.     }" p% d% B$ p: T
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);- ]% m! l* e1 J5 f6 G8 h' H
  21.     if(ret == -1)0 I$ s- {% H' ?0 k$ L
  22.     {
    $ T  M! s5 y# N  T$ v. A7 r
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");9 U* z- j8 r* Z, t9 M$ F
  24.             return -1;2 G: f. v/ a8 t  ?3 o5 C8 ^$ @
  25.     }
    % z9 L4 n5 e# C) z% U/ H
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1); d3 q1 T& x, x) p
  27.     {
    : ?( r& b  U8 i: D6 z. M4 h( s( D$ h
  28.             printf("Listen failed!\n");
    8 N* X; m9 L3 `. |5 B6 W
  29.             return -1;2 h3 Y$ ]2 T4 a) }
  30.     }
    ) F: K& F# J  o6 Q
  31.     return 0;6 q0 G8 A  X5 i. E3 ~' H, b, {
  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);
    9 C; _  N+ \4 ^# X/ n- B3 P
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    9 q% ^+ D- b- e/ m" p- ^, A
  3. {
    $ J; Z; f! S. t! [) E
  4. 。。。+ {0 w" x5 Q, j' \
  5. while(1)
    " ^$ x' Y0 D  Z3 ~+ Q' R1 @
  6. {- B8 |$ `2 A; Z  S
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);8 M$ W2 X( v* i% a  j) m, k6 U. ]' {
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");$ x& Y) z, A, ^5 S# m* k
  9.     。。。- c" N. _( r; e4 l3 U; Q
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);" h' ~* u$ k/ f6 b) |& d
  11. }
    ! D8 J5 z+ Y/ |: `3 s, x7 ]
  12. 。。。
    5 ]  ?. b/ C$ r
  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);2 b8 Q0 Y- _0 Z0 y; Z
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;) V8 {# j1 X+ Y& k# t  [$ h6 k
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;6 k5 D, v- R1 w* V% {
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    * t+ j% ~& Q3 q& r; g- ]3 K
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);* h3 |( `% f9 o6 `1 ?; ^9 d4 u; g
  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;
    6 B- ?1 A  K4 Q+ V' [2 J
  2. pthread_cond_t pct;
    1 v. `9 ?) W5 X# D) u
  3. int main(int argc, char* argv[])
    7 Z. A, K2 |' }! t, X+ L/ y4 W% G
  4. {
    " F+ M5 C3 |+ F  c+ y
  5. ...
    : m4 l/ @! W8 v* j# }
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);1 d4 {- @- t' @/ m0 D9 R
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ' x8 }8 G) ^6 Y/ m- D/ P
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);
    / y9 D, J# e/ }: M
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);. m, G1 J) O( q3 T
  10. ...4 e2 J  W$ C+ }4 D
  11.     while(1)
    ! L2 t8 S, P: U# n7 s% c1 _7 [
  12.     {  I( L1 S# I' B, |  s
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    9 z8 j9 K0 v( v
  14. ...  L1 L) c% `  U3 e. L$ f
  15.     }
    . a0 V7 ?: Y7 }' s; T, i# w
  16. .../ Q1 v0 t3 ?8 K7 X  g$ K2 }
  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;">
    5 M# S; p; O; M2 d* W
  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" \5 L( T4 y0 o- ~. T% b: x5 Z' P
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    7 T' u! l; i! `& t! ?# E
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \) ]7 ^5 [; K4 [/ I) ]3 k
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \/ T, T; ~  f  e8 x& ?* |
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"; P$ g3 ?7 g2 {- R. d1 ]+ {
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    3 ]' {: c. d3 k) i' a8 O# Z- d8 |* y
  7.     printf("preparing header\n");/ ?+ g1 ~- r; c1 U0 q7 s& `
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    . S; {5 B% C* T) C, U1 K( \
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \2 W, i1 ^5 _( I9 y
  10.             STD_HEADER \
    ( t. g# d' M: s
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    , @& x" e/ o, Y1 E
  12.             "\r\n" \) v8 b% ]  W2 W  ?. @# A
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");- M# y: |+ o, ]: Q2 U# ]" ?5 T
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    % o, o. O; y+ s, _+ p
  15.     {- r: ?& W" z9 ?9 y! L+ M4 @9 x
  16.         free(frame);
    ( I! F/ T& p3 U4 g, W9 f& ]1 q
  17.         return;
    ) r9 O( t% Z4 Q$ m* s% P: U
  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" \
    4 N/ e- V. @! D+ W
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \0 ?& C: H% G3 t4 t, E
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \" e2 r$ G& C0 S9 t. ^4 I; a
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    $ d8 j; f( r& D8 _! q; ^! t( r
  5.         printf("sending intemdiate header\n");8 A+ D0 h8 b. c9 ]& q3 c4 J# s
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0): X" j" P: q: D  q
  7.             break;, ?# }: n( `: k* y" R9 ?: K; K
  8.         printf("sending frame\n");
    . t) h# o: f: X* c
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    ( `3 Z# p2 k2 }+ C* P  J
  10.             break;5 Z+ B! t2 v9 f! p( k# n
  11.         printf("sending boundary\n");+ T/ N, X. I* t3 \0 ?( v1 `
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    . z+ w7 d) M2 m; k" h
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)! }6 [' Z& q2 y4 s. r
  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。


, G; c. L, B) b$ C% V

2 G+ i6 v9 O& B/ L) B8 J2 ?
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:4 `0 z$ [3 ~# u' l# B5 d
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    4 ]) x# p, Q: K# P! q# R9 V+ B$ W
  2. {
    & O+ o) W0 v* _5 Y1 r
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    $ F8 f/ j' O3 t+ K. \6 z
  4.     if(*socket_found == (~0))
    0 ]/ |! J1 D( A& K: j6 `& x
  5.     {$ ^  P  }# P6 |1 y- C- e) I/ r
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");2 q2 s  z& ^- I- S2 _2 r2 A( I
  7.         return -1;8 E! W4 `% j% S, c' f
  8.     }
    / C+ _- g6 m/ _$ V) w
  9.     addr->sin_family = AF_INET;2 H# U/ R. k' k8 N
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. O7 x) Y) e0 @. N$ Q
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    ' d  X  _+ @+ s, I9 x
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);( c( h$ o1 E  j$ G3 @  t
  13.     return 0;" g3 B7 L& G- e( S$ s
  14. }
复制代码

  V5 Y; b: }1 u$ m; |# Y- ]& y& t
. x6 W9 H5 y) X' t2 Y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 u* s  B: }4 k8 `6 ?2 s5 x
; G5 a' p& W3 ?6 x# Q2 ^% O( N" H: ?1 W; R9 ^4 P# S8 c
  1. while(fend > 0)
    $ k/ X+ F: V% @* s' n1 w% L, n
  2. {6 N5 I" h6 C9 V* y) S
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    9 i: {" p: L9 }% O, t& _
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);: Y5 f/ j& S0 y; b; r9 U
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    + b3 n9 w0 p2 D9 `3 z- Z
  6. {
    $ K6 r* v; q# M% W  q
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;  [" o! Z4 Y6 ]. @$ l$ s
  8. picture.fin = 0;3 ?- s3 x) i4 ~0 F+ O6 G
  9. }
    ( Q7 M3 O: s' o5 H8 Q3 q& v
  10. else
    " J# D/ Q. ~7 ?4 X% g8 L$ S# ~
  11. {9 X9 U9 U" O; T# B
  12. picture.length = fend;" l# M' b0 W% u
  13. picture.fin = 1;) \1 o3 R5 J( w
  14. }
    0 B  B4 F; Q. _4 ~- w9 ^
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);  M) s4 ~+ a" ~
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
      y( K2 S2 I( k/ d
  17. if(sendbytes == -1), k8 Y7 n; H, l; {: O, l( `
  18. {
    8 |7 C2 ^7 P' G1 ], u( d2 \# P1 A
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    5 E$ F" `) `6 ~) }8 z
  20. return -1;) G7 b; ^2 M; Q2 Z8 l
  21. }
    8 f6 n. Z. Q, A7 k# r
  22. else
    1 e% R* e6 E2 H" o0 X7 B
  23. {4 D2 ~% `' k; u9 d0 x" [! W% Z
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    # a8 H' ^2 h, x8 l2 l
  25. }: ?( }( Z, l& w* l7 k. D( [
  26. }
复制代码
5 F" e7 z0 g) u6 l

9 i! \6 ^9 I, h* D/ p1 h' R) y


. Y% }9 O2 \( a3 S* w7 ]
& ~" c# R8 q1 D9 F  g4 c% W: M9 giMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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