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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
3 B% t! X: _: m& ~  j+ U
: U) G( I, ~6 }% [


( v- y1 \* k8 t0 p7 t* l

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/ E1 O( S4 Y5 j8 I- E' f

& U& q, C* @$ @9 F

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。


- d- B; k1 M9 p2 ]# A5 V


" a% R3 S+ C2 G1 J" q, c+ r

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。

    ; t1 r  M: W' ]( I

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。

. P+ ^9 I/ q* y
一、HTTP网页服务器! O9 `9 C8 E. l% W4 |0 H( f

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)
    * D$ H( I2 y1 ?$ f# F7 g! l
  2. {4 m3 X' l5 V; x
  3.     struct sockaddr_in servaddr;, ?3 |) x- r4 o; }: d2 Z" s  ~
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);6 t! o* E) u% f" [4 c
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));2 w' c; R4 Z. v
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;# X0 O+ |3 \& I' Q- r) K3 X* A2 h; y; G
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);. X( g" h9 I+ u' n
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);
    + ~" E# U2 R9 s) P0 M7 `' j" a
  9.     int ret;  \4 G6 Y$ R$ Y; |. y6 \
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)
    4 R% G& t. n  R2 f2 F
  11.         {, w/ ]/ D6 X, q0 p3 w7 C: E
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);
    , Q- S0 u+ D( T. B1 p: _4 d7 m
  13.             return -1;
    8 [; B. P) X( K' [& ^4 }5 a+ d; n
  14.         }
    2 n- P1 M9 U( ~( b
  15.     int on = 1;$ S: a& y4 I, o+ A! m
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    % }% X6 ~: ^- `; ^
  17.     {& M$ }+ ]: V& ]) a# b6 U
  18.         printf("setsockopt error\n");" c/ C$ T4 l9 x  W. |2 L  v6 z% R; p
  19.     }
    ' W# i8 L, n" N
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);' ?! S2 S8 e( C: @
  21.     if(ret == -1)% ]% m6 I- w  R$ k. `+ R8 O; O+ `
  22.     {
    % ?9 A& R2 p- r" ~4 C% X& |$ q
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");
    9 q. N& }- q5 A% s1 W  r" K+ t
  24.             return -1;
    ; N3 A- @3 }& Z3 j( `
  25.     }+ j3 y! C( f) q4 v: w& y
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    . t9 s' A1 H" B2 m) y7 h, \
  27.     {
    9 O1 _; v+ s$ j5 U9 W
  28.             printf("Listen failed!\n");
    . e9 `8 |! M4 W3 I1 D3 g. r2 \
  29.             return -1;
    + w+ M( Y% q4 \" P% r( H
  30.     }8 i1 s  G  M0 x: ~8 h5 n9 P
  31.     return 0;, W: s' g& E2 ]5 A
  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);
    6 g5 s1 t* l* H: ^
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    8 @0 m! A8 e" l6 ?) n
  3. {  ~" G9 B3 V2 D2 x7 R: G! k% r. |6 N
  4. 。。。
    : g' ]$ e0 b2 U2 S7 q# u3 M
  5. while(1)
    : p5 q: ]2 r6 B% x: n/ m7 ]$ N
  6. {. a" a. g3 o; D, X: B
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);4 g, F- F- ^2 }* T6 \
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");0 ~9 `7 ?8 [6 ^- x6 @
  9.     。。。) M4 `; ]0 \+ n
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);
    + N/ I5 F  i2 l5 K, C! }
  11. }
    + P; n# y, E  \# r! l' V/ _% m
  12. 。。。
    5 B2 p$ f. d0 A/ E# O9 J
  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/ T3 Q8 Q, e/ j# n% V3 k7 t; @
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    4 \: l+ E1 r( o& v* t( `3 K8 u
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;
    ' f, \' t" w( f) k/ U# I4 f6 [
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;; p% E9 g, [7 c. Y$ T
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);) b+ @% \5 P) t8 P: 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;* f9 R3 k. p( V4 I* @- v$ u. B" g
  2. pthread_cond_t pct;
    , r+ G6 u* d% i% y
  3. int main(int argc, char* argv[])3 F- Q2 Q$ J3 B) y
  4. {
    4 t6 R% I0 y6 E  V( w$ a
  5. ...- _+ Q) D: R% M9 z% W. J7 i
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);' G+ Z9 o: E0 `( F0 i4 A
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    6 b: R' N* {+ T* \1 Y7 _7 T
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);. Q1 }1 R& ?- i8 \0 ~
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);3 B# S9 Z9 A% t  ?( o
  10. ...
    ( |9 c4 n6 |# R5 M! M
  11.     while(1)
    $ \) Y2 t- D7 S) \
  12.     {% D4 Y# z+ V+ V: V  @
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);* {  q/ l, g$ F% x
  14. ...
    2 M5 Z# f3 `- n$ a! v
  15.     }9 s3 l- l$ o( {& j
  16. ...; W8 n" n- ?) c! C
  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 D, S2 y) J3 N
  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" \
    ! x+ u# O: }" i! k! T; t% x% i
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \
    & _; D% h- m3 O2 c/ H
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \4 G' h& N3 o" Z* }* A
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \2 T- C5 d* H. ^, v; d& C& B7 \2 G3 B/ e
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"# }- l. |/ M  F2 v& ^) w, t
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"/ ~9 J/ Z9 `. {0 k; B
  7.     printf("preparing header\n");% q$ N5 e1 n* S! o, S6 [
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    * H/ g. u4 k$ |+ L3 s+ X2 e
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \+ \( F4 u9 P2 q* p0 U0 b2 K
  10.             STD_HEADER \4 X5 V. l* l+ T1 ~7 U9 D
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \
    1 s: r, j6 b: w) m+ \
  12.             "\r\n" \
      q1 N( M/ V9 y, T! E8 `
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");( W8 a1 Q2 L& }
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    0 s" o* q) f# @4 V- m& E- k
  15.     {
      b! Z0 e2 T& R: q2 \# x. p. O
  16.         free(frame);& @: O+ ~8 g9 _$ K$ V; u7 N$ U
  17.         return;
      v  E# B, S: N. [9 y$ R% f( N
  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" \
    / }0 [$ c$ P( s+ U
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \2 i+ h* B/ ~  @6 L  p' A( G! }
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \. s8 K7 J  H' ]4 c% S7 H. i: B
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);" y9 S0 U) G- R  S$ ]7 B4 O
  5.         printf("sending intemdiate header\n");
    + n8 D1 C" M$ o/ ?
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    & V5 s3 Z, i: G- {$ f+ c
  7.             break;5 s  m$ R9 p% ]; X2 k
  8.         printf("sending frame\n");- U# T0 s5 @) l* z7 y
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    6 i% I! ?/ J; Z# }5 o
  10.             break;
    ( h5 e* t. d( x9 B
  11.         printf("sending boundary\n");
    2 x% Y: t- g$ d& ]# l# A# C2 a
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");
    / _3 [" @6 i7 Q5 n* w
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0); g  f; v9 N) z5 L( j' D
  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。

; P, _) Z' v% V7 v


+ H% B/ {% J7 j! e: _9 B二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:
* R6 |# R5 }+ H, `
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    & i# X; d- P2 @4 i5 u( `1 e
  2. {
    % C2 K4 t8 q; n) j
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);2 z$ {5 ~$ y1 d2 \+ ?  G
  4.     if(*socket_found == (~0))
    / M9 |- e  {1 \7 w
  5.     {
    0 U0 E( h* i, p. T0 R* n
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");9 U! D! ]' g% D/ [. c
  7.         return -1;$ ^( p# u( D7 T& k0 W
  8.     }
    3 o# w8 u* D8 G# K+ Z3 H
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    & H# W* t" ]* J( F+ t- ^: |
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    6 v& f' S+ z5 P" w$ ~- O
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    6 |! c" u6 I3 D
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);, F* t" u7 Q+ L2 d! G. z
  13.     return 0;
    ! s1 y' S* n  V. Y& I" ^7 z
  14. }
复制代码
7 |/ G! ~, D1 s9 {8 D* o* r( U

; |2 {2 X- a3 I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:2 u# R5 M! X9 F5 ^& \6 [6 p7 p$ A

  b8 n: A0 ^3 x( o( C9 d
% \6 o' h4 i& y! C7 n
  1. while(fend > 0)' ^/ Z  E, B" |9 i3 v7 J
  2. {. Q# C6 H% u* O# W; z$ x$ T. Q
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    # k$ n# f  U( j' r) l1 V
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    8 i( Z0 r& n+ m! l" G+ m7 c+ {
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)/ c! T. I/ J/ {1 v& l+ m
  6. {
    ' A8 G+ S7 W7 Z& J/ {6 F
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;
    5 {: ?8 G/ J# u% t  F
  8. picture.fin = 0;
    ' s  q# j& z8 }4 z% z0 e$ E2 `, w
  9. }; M3 f7 H7 {* j1 T0 B- J. ?) Q
  10. else
    ) f+ B+ u, k$ W, P
  11. {5 }- M( U/ w5 h
  12. picture.length = fend;" {  V8 ?$ E  V
  13. picture.fin = 1;
    3 o7 j' l+ O+ n* s
  14. }9 R; u: h: w- o: Z7 w
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);+ K7 a7 i/ O& U7 o
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);* N" p2 I& M! f# \+ ?9 i
  17. if(sendbytes == -1)
    % [# Q, k; N6 i7 D. ^
  18. {+ L9 ?8 z: j! ?7 ?3 c
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");  p$ I: b; Q0 f4 }
  20. return -1;" \  K: x& y! p/ X( G* C
  21. }
    8 k/ r+ u! I7 u1 d
  22. else' a1 h6 t! K1 h
  23. {
    % F& `" o* v" {; h
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;5 Y8 R' k/ E  W  v1 M
  25. }8 t) b4 w8 I3 y$ T( {
  26. }
复制代码

! t% l% F& k$ r' Q4 I! V! v% M4 ?  n1 V% _* x7 p4 B$ g

# j1 |8 {& G* i8 o

7 X# Y5 d7 f" b! w6 GiMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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