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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
# Y! d) {/ y0 t2 x, l. c+ \- m1 w
% q/ G2 [2 A" F1 k


- m% b* W- q; m- d" l* a, ]

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.html8 @7 @6 d7 l0 I
: A6 {7 o, J% b

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。


6 q9 l. x, ~" n+ X$ k

% E. [) i6 o$ q0 o

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。


    4 w, c% V- m" 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。

" H3 b& h& D9 [8 R
一、HTTP网页服务器& c( N5 l0 S: v: W2 y" P7 ]2 r' 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)2 y+ b( t1 l' I- K( E1 O
  2. {! I+ k8 j# Y1 u1 o7 s% ^5 l
  3.     struct sockaddr_in servaddr;. i1 _% r0 t9 W8 I0 C% D# W  P6 r* u
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    0 G. Y) c; `5 W4 q; Y
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));3 p( g9 c2 s/ `
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;$ W% i# P& v: y- c
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    / e% r% w6 y# b. P" K2 Y
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);" m5 u' R& j# C6 @; D
  9.     int ret;
    1 _# ~9 [+ ~; W. K/ S; b0 x
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    - m) t6 ]1 R; P& w
  11.         {
    0 \  \  G3 Z) R. Z6 h* w
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);8 c9 W, t6 ^$ Q; C+ m
  13.             return -1;# I0 w* L6 ?3 s: b! @7 w
  14.         }
    - D1 F9 x& s( I  Z7 x# J8 m
  15.     int on = 1;
    3 j8 D# s# z+ d
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)+ G9 G# c! o& ^
  17.     {( Y1 N2 u  v  B' Q* B8 {$ s
  18.         printf("setsockopt error\n");: f& U4 @  a  A( b0 d6 U. Z" S
  19.     }9 A9 @' h) g& O3 i! }
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    & j1 ~" C4 \  P! Q4 r! Y: c
  21.     if(ret == -1)
    1 h* S5 u* M2 V$ W/ T3 e/ g6 ?1 f) F
  22.     {
    2 q9 p) O3 g8 m1 N
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");8 A) v! b# z% c1 _2 F
  24.             return -1;
    ' L8 i4 v& G# e) i, P0 ?+ g
  25.     }
    + ]- }+ a1 z( n$ v( T1 Y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)3 Q' E$ s8 d3 o* c
  27.     {& [1 d- f( b, K2 \  `+ V
  28.             printf("Listen failed!\n");5 W: _, h* N$ r1 @) \
  29.             return -1;
    3 b( A8 h$ |7 p+ u5 Y) p8 `
  30.     }( c1 R4 `8 k( _8 E; |
  31.     return 0;
    1 |2 E# A1 t1 d% r* ]: }
  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);
    5 n7 W5 W: ^2 E
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)- M0 S/ r# X$ w6 J. Q4 \
  3. {1 Y1 j3 c, j8 p# O* w
  4. 。。。
      j7 b; s- i4 {* c* e9 i: ^5 ~) A! ~2 `
  5. while(1)  J+ }& b& i" F. R5 t2 y7 e
  6. {
    8 E6 t) H% P# a  _2 C) Q$ r
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);* u: I. r8 `) U9 i, ]
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");2 N7 D6 T+ L$ r+ w4 h  j5 I& @: ]
  9.     。。。
      m6 Y# o1 Z: |
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    2 z" B9 y8 y( v: G+ O) ?
  11. }
    * X1 v9 J  C# s) v) V9 L* V8 W# D
  12. 。。。& m: L" _8 Y4 |3 @; 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);! z( m. s* X) ]+ u
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    " f. a( R& f/ Z; a$ L+ V  J
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    $ Q  U/ q/ r6 c- k; S! A8 P  f
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    # a- ^4 I% `+ s* k8 B# E
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    . b: f& y* m% i
  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 o5 n& b( D! x" x7 A
  2. pthread_cond_t pct;
    ; O0 g/ \0 x" b3 Q) ~5 \& |- Z% Y
  3. int main(int argc, char* argv[])
    0 f* t1 c( b! R4 T) j* N/ S
  4. {1 F  M; ?. }" f
  5. ...
    : D0 w7 O' I7 g8 |/ ~+ v% i- }. h' T
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);( v$ A& I9 D* D
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    0 k2 [# j1 c9 m* b3 n) O/ b3 u
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);- Z" g8 r, g8 V3 O# Q: E0 f
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    5 w4 u. r/ r- ^5 @) M, b
  10. ...
    : a; K* W& V) t7 s( K# q7 {
  11.     while(1)
    8 p# g. {" Q9 t
  12.     {0 y* D# t% ~! o; c7 e: ^: D
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);6 G. }& O1 ?, S6 l( C: L2 r* A
  14. ...
    : W6 ~8 y! W$ C3 B
  15.     }& o* G5 c% j6 D4 L
  16. ...: W/ E3 y9 X0 o* C8 G
  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;">
    + s4 j3 x' l  j/ U2 {7 {3 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" \! `; L9 n2 I  a! A2 Z  N- g. p
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \* j. N6 a$ t  g8 ?- ~4 v) y
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \6 h7 H# A/ y! |6 A8 J1 Y' k
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \  c% R/ [* A. ^5 Y
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
      q! O$ Q+ `0 n
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
    3 P+ t( ]9 R0 k& d
  7.     printf("preparing header\n");
    5 h& v+ Z# V3 [( ]
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
      E3 v1 T# X4 Q) r( a
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    ( t+ c, M2 L9 a8 V: V
  10.             STD_HEADER \; ~7 O: \! P+ h- f6 P( p
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    8 {! e! K* ]# s3 Y' \
  12.             "\r\n" \
    5 c4 ^  Z: B* [
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");  r7 B/ I% g+ ~+ ?6 e
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)$ V6 }$ O$ v8 B; j& ]0 A
  15.     {" B' w, Q+ F# H% \9 S( X) e- ?
  16.         free(frame);+ f1 S+ s! B0 n/ c$ I/ o
  17.         return;
    " A8 E1 q8 j' }& i
  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" \
    3 V! ~1 V1 L. f& e. Y3 a/ H
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \3 V$ U" @+ b# @) z/ O$ o* t
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \6 r* x2 J) [) v; m3 V1 v
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);; A) ^. Y/ g7 P; g% w
  5.         printf("sending intemdiate header\n");% W2 a- u, S1 l  @5 N
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ) Q0 o5 y7 ~* t4 t5 f  i) W7 t
  7.             break;
    5 i3 b2 F, `3 j$ g
  8.         printf("sending frame\n");
    % v/ B. Z- g4 M/ X
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)# P7 h) x6 y6 `' {& I% F* x/ D
  10.             break;
    6 _' Q2 r, r7 C% C
  11.         printf("sending boundary\n");$ U8 {& M( m% h0 E3 G0 H
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    8 d9 F! @$ ^  ]! `7 _$ l' v
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)6 N5 i' b/ `4 D, }! |; a- i7 o9 j
  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。

5 r- o7 ?# z3 Y! Z! t


$ t" V+ V4 p3 X, @! w二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
; y/ s) u; _. k1 X' {! G! l5 |
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    " b2 M) q) u% A( w; z2 m+ s
  2. {" D% J9 _5 f; N3 W! W
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    1 ?7 Y& L. Q2 o
  4.     if(*socket_found == (~0))2 F, J3 B! U$ c; ~% d) U/ ^
  5.     {
    3 D0 u5 M/ N* k' O7 z8 J5 f
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");6 j0 E$ L3 G7 v! D
  7.         return -1;
    - ]$ p$ I6 l" b6 @; Z$ S
  8.     }! J0 |6 @4 U5 D
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    : b1 ]. ]' U; e. @( R
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);/ a9 x$ T( s) d$ d5 u
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    " h" D% G. ]4 J+ V9 {5 E, A
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);5 w) A+ U% X1 s
  13.     return 0;. r% q6 K( \6 S) j) s/ H
  14. }
复制代码

- o9 J5 [* W0 H* Z7 ?: B/ R+ J8 b0 q8 s8 T7 F7 ~9 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:) A4 L  E1 b' ~3 H

$ i  G/ y9 U: a! w7 \" a- k
$ r) g  u; i7 }  P+ A
  1. while(fend > 0)
    ; R' C- F& M& F' y
  2. {0 n/ z8 a' e' ^: Y3 R/ f
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    # m6 i3 v( H  ~  L3 @) v
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    0 h& I* a1 ?! }" K
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ( V' w+ y+ O7 H4 `3 k8 |
  6. {' _0 \  [* ?- n. |) `$ ~
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    & ^* \* _+ h; t
  8. picture.fin = 0;
    & @2 g1 B  q" B' c/ D! D  i+ ?5 ^+ t
  9. }1 ^& j6 y% k4 r$ q% e0 l! |
  10. else1 x" t: X: e* h: T$ S
  11. {
    1 Z; _1 v* S! y6 d$ a5 n2 u( [
  12. picture.length = fend;3 q. O( X( N' h2 z
  13. picture.fin = 1;
    # \# Z# V2 B! g! X# w% f* l
  14. }: ^- d0 m6 n: e9 y6 _
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);: g7 w+ E9 ]6 ]6 o" ]& e# a% J/ w4 y
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    . f* ^# D8 h! B; y4 C
  17. if(sendbytes == -1)
    + B- W/ U3 D0 K
  18. {( C; y& G+ F, K, ]# T; t. O( N
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");4 z1 R* w' D+ V: Q( ^8 r
  20. return -1;0 x; f5 i" ^9 _% m6 G5 U
  21. }+ M* x% p; K8 g: Z6 ?6 K8 J8 c
  22. else
    " I4 i6 ^( D+ f1 w
  23. {6 ~4 c! m* h2 H& i
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;9 D" [( r- z. M# A: W0 r+ }$ j2 |; x
  25. }
    ! z, h+ @0 u5 S
  26. }
复制代码
9 U; ?4 \: w; T! P, ?: m

/ f: {( W! V6 u$ |1 r

- i- w, ^8 t0 c% w8 C8 b

( }) d* ~$ l; K; L/ E! Y: giMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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