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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 d2 J$ ?4 N& y% W# {

0 \/ h+ X: L' @4 W" q

9 C# `" t1 P# ~) o

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- C& \3 w  Q9 p1 Q
4 r) i) v& r8 G$ P( Y% Q$ D

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。

, c/ H; ]! E; \  @( X7 l8 W2 t


( z6 Q5 l5 c1 |) g+ j6 A. I

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。


    1 {+ H9 `+ V! e9 p# a+ \

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。

# N5 W/ T) Q7 N& x9 d! m
一、HTTP网页服务器
- }& {: J% y! a

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)7 m% n3 E0 d! d1 y/ V! p& [# c
  2. {! T; c- I+ c2 z! a+ h0 O
  3.     struct sockaddr_in servaddr;
    ' J' i* F6 p0 U% p7 t( u2 k
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    ( A$ ]# R( _$ u% r& g1 {
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));+ y! }3 k* M6 U3 l4 C: ?
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;" G4 O# u9 ]% [% |
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);7 O! Z. d6 G. \- |! `! o/ B) N
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);0 m9 ?- U9 k4 b4 I; ~8 |
  9.     int ret;4 H* Z) e$ C& b  \
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1). ?" A, N( k2 i& k8 P6 ]' y  f
  11.         {/ [6 x# m/ J, U( E7 g
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);, Y& Z* u% t. I" c
  13.             return -1;2 s0 d9 B& k! a6 M2 C' f/ t& U
  14.         }
    1 @4 C" R  U. E1 `; A% t
  15.     int on = 1;3 Z/ a3 S9 z" V
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)* k+ P# @6 a2 p/ A9 X% u6 w
  17.     {
    ) |* E$ x0 f7 l2 C# V' C& Y: I
  18.         printf("setsockopt error\n");
    7 @5 E  [- q7 e7 u& y1 a! k
  19.     }
    2 Q/ p8 Z/ D" a# @6 I6 _" t
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);
    0 a* g/ B7 X6 O+ C* N5 R, q
  21.     if(ret == -1)8 |, g6 F, \2 ^" _3 }7 K
  22.     {
    % d& v2 L+ L& y# b2 c8 J9 T. _
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");) n' H, ^% E% T8 p  V
  24.             return -1;  O" N- l5 G$ M5 F7 j( I
  25.     }2 w& |* U' C( n( {3 q2 g
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    , J& z/ q% B+ Z* ~9 z4 u
  27.     {
    : [. P( d7 N& k7 L1 n5 {
  28.             printf("Listen failed!\n");& H  n! j6 H& [8 G# W
  29.             return -1;1 v, z, ]: A9 K3 m7 a
  30.     }
    & ?' H# d5 @( i, O: T
  31.     return 0;$ z* g+ J, C' n9 u2 H; J
  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);
    0 o% V) {8 ^2 G5 A+ {
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)# e7 H  Y- ~0 |+ v$ w- U
  3. {
    4 D/ U0 Q1 n8 [- P
  4. 。。。/ {. H; ^, t8 K. i5 i
  5. while(1)$ E4 O7 q* |" N9 z
  6. {
    $ P& I& G" J. [9 v$ r' z
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    7 F  N+ z* V, E8 P" d
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");8 c* ^; g% m, L* L  \* E
  9.     。。。% N7 j5 Q+ U* ~* j9 u
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);8 T# R4 u/ S( H. S& X
  11. }
    ' j# [8 q+ v! [7 W5 @/ f
  12. 。。。
    1 W, ^. i0 z' N  z* q' Y
  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) P" L  q8 D) W
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    ; e. D& t# Z; u5 \: a% E! A
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;% c8 Q5 x  r  i% L: U' {$ [" z
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;2 n6 s8 n) E) U0 C; a
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);
    # L' Y; E. _/ h, A0 Y
  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;4 S( [, ?2 X, d. b) g! k1 k& Q
  2. pthread_cond_t pct;
    7 H. [( L4 H; `/ z/ F4 ~# _- v- C# a8 N
  3. int main(int argc, char* argv[])
    % r$ A& {) W+ a8 {. f# `8 H/ L
  4. {
    # I1 q) e6 [$ I
  5. ...7 d: M* J1 k9 d. ?
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);, F; Z! |# k. x' s' x
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ( r& l. M; b! V: K0 U1 j6 U" d1 z
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);, r7 E$ e- h, c7 ~" [" s( \
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);- h$ l+ m1 o2 l; l' ^; Q& M' P: z
  10. ...
    . p! K+ M# }1 |2 s: h2 x3 ^; k5 a  r
  11.     while(1)+ {) D0 ?; f0 B! X: N$ D  }% D3 q" b% D
  12.     {
    ! [* N7 \: B0 ~& I) q( J
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);
    # C1 @. Z' R+ I$ n' ?
  14. ...
    2 j7 C" _2 y3 o4 F
  15.     }. [: d; v1 o. t- M/ A5 S
  16. ...
    % V! I- Y& D9 w
  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;">
      g3 |' d" A8 f  G$ z
  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" \
    & q/ C, j0 u- z2 P6 W% q/ m
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    : {% Y9 y' O8 l: @& f. |% {5 Y
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \! O4 @0 c$ W7 B; Q
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \
    * h9 I- U. l+ X6 _& c3 h  L4 Q
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"$ G; e. p! m4 E
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"4 i* i+ Z( o- g6 F( S  v
  7.     printf("preparing header\n");- h" c6 d8 l! Q; g# l2 F5 M0 L
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \  q. A- a: J' G5 X1 D. {
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \
    3 J8 b( K' X% k  D
  10.             STD_HEADER \. {& X, z( u0 V$ P1 T9 p5 Z
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \* `9 z5 q: p  E3 N# m. x2 L
  12.             "\r\n" \7 G4 Z; j/ Z/ _+ h1 H
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");3 C0 l" S$ Y  r( p
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    : l+ `& u; K4 b8 f
  15.     {! y: l/ r: ~$ W9 ~' k. {
  16.         free(frame);
    7 c8 s) Y5 Y5 ?! q  H
  17.         return;/ n, M" @  o) W
  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 L  m) o$ i7 u4 Q2 k3 U$ S; u6 [
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \6 {' R$ w# U' w; W1 W6 F- Q
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \
    ! Q# A- e$ b6 \7 s7 k
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);
    4 R7 ]9 D- o: r3 ~
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    1 g: ^$ Z& W6 f
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    ! N- ], x( m/ o" E1 s! {: Z* \. H5 H
  7.             break;
    9 Q, m* z! H8 o, B" h9 h
  8.         printf("sending frame\n");6 B( [1 H& _9 i4 U1 [, m2 M6 A9 g
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)6 r# ~5 F8 E7 N8 {/ V4 k
  10.             break;
    5 R1 t, K' u! a8 g
  11.         printf("sending boundary\n");
    6 m4 n+ K) X1 v5 f% r8 d
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    + x9 ~# o$ _0 u% Z
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)" X* m; M7 @% ~$ _7 ~* N( M/ R# V3 [
  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。


* \& U5 V% W+ [+ k


  `) V  T  q6 e& M二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:4 {! f6 ]* X& P
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port); ^, B2 p! K/ D8 X/ Z% w
  2. {
    - P+ y# y9 t) }
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);) v) ]0 N+ v- `& q/ o
  4.     if(*socket_found == (~0))
    6 C5 \% c, C- G, \- h! v
  5.     {
    5 ^0 Y% w9 P1 x, o. J& U$ z' |
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");
    1 ?1 I  k; h" i! Y. E- l0 X
  7.         return -1;
    6 b/ D. B0 B/ }" W
  8.     }
    , A2 s0 v6 p  w
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    ) B8 r  q. U4 ?' Z, C0 m
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);" F9 T3 R- Q2 |, |, g; h6 _
  11.     addr->sin_port = htons(port);/ m/ t. ?! B0 w  b9 `3 Z! h, p
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    4 A& C5 G  y+ [2 H! f
  13.     return 0;
    " J5 [" F- |/ g7 s( F: H( e
  14. }
复制代码

" J+ P0 `) M: J1 y
( b7 Q$ f3 {5 M& S' n, ^! ~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:' a1 t8 E$ G. ]2 J

+ ^, [8 a. j& K, F; x0 p9 `' {9 {6 I  H
  1. while(fend > 0): F7 P. p1 G. E% L6 Y: e
  2. {# u0 X+ ?2 A* J4 |. j* H* J
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));, n/ L/ X% Y1 y
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    0 s) ?" C( n3 H) G  ~
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    " ^+ X# C7 W! l  F( R) s4 v
  6. {
    + f) m5 m( H+ F0 y
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;( k* u0 @6 }, Z
  8. picture.fin = 0;( n, k2 W9 x& D( s/ \
  9. }
    ' ^( h) n& y* \2 V, G6 h+ d( m
  10. else
    6 q& ~* ~, K2 o1 o
  11. {
    ; ?- I# ~* L. ^& ]' q8 ^. B
  12. picture.length = fend;
    4 E! |8 M& `( K$ M. a4 [; T
  13. picture.fin = 1;
    ; O6 @3 }( _) U+ m& a
  14. }
    . P& F9 j$ \. }8 j$ ?! U
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);
    2 i% G2 j; O  Q* x7 T1 d4 U4 b
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    * M; z, m* L6 H3 @. r: l: @
  17. if(sendbytes == -1): h; |- t. K% }  [
  18. {% J; O9 _) x& B& t
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");5 i: f( }% W- I; b4 q1 v  @  X
  20. return -1;5 o, @5 e  n" w% D
  21. }
    ( [2 K8 z% f* F" s$ y$ H7 _: w
  22. else
    5 E4 v1 I  j  m5 }& a
  23. {' R" q/ O, S3 x; ?2 n6 I4 C
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;
    6 v! s. w7 I6 j# O  p
  25. }6 `) E/ X- l4 Q* m$ E
  26. }
复制代码
* ?4 J, G+ N3 [" w2 K' E
1 M: g3 y  d( [# j) V, a0 n( ~: v

; I, ?2 h+ G$ F; h6 [# N

+ T2 q! Z' A7 ?5 f, k! diMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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