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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
" S, N( G( H5 A: t' m6 |% \8 H2 l; H; k6 r8 ~1 k* m& @. n  p! [


7 {  u5 o  B# e! M

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
( D+ P3 J: `3 t9 U7 |
+ n* T. L- Z+ |7 ^  t7 l1 H

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。

1 G+ `/ I* R7 [5 ?3 A6 R; A


& c4 ?& j- N9 a5 z8 M" m7 Q. [

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: M6 T, d% }

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。


' @* {0 A4 S6 i& k4 c- M, o& b& s一、HTTP网页服务器
& W  r' ?, F; A( e8 V

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)/ c5 l3 s, o/ R& b2 W/ i
  2. {
    , X4 t3 \, g- c  q( _
  3.     struct sockaddr_in servaddr;1 p* r* S7 V8 o* e& y2 O
  4.     socklen_t addrsize = sizeof(struct sockaddr);
    - T9 p" P; y3 a  g; o9 n# n
  5.     bzero(&servaddr , sizeof(servaddr));0 K( \3 \4 T) A7 N
  6.     servaddr.sin_family = AF_INET;
    ; B9 ]# {+ W8 B+ H- L) n2 W" h) V
  7.     servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    ; _; \/ Y; k! C
  8.     servaddr.sin_port = htons(port);3 C3 Z3 U. s2 Q
  9.     int ret;
    # {) n8 I" q5 W7 M$ A7 J% `- |" f
  10.     IF( (*socket_found = socket(AF_INET , SOCK_STREAM , 0)) == -1)  R2 \: b, [1 f, F) \! r
  11.         {' S8 V3 S) `' _" v8 F; v  m
  12.             printf("Create socket error: %s (errno :%d)\n",strerror(errno),errno);' C, q1 `) B8 }2 W3 F
  13.             return -1;
      e' a' c' i( J3 x$ x) N+ \* D
  14.         }8 }8 C6 G* l. w; k$ @
  15.     int on = 1;5 w" M$ L6 K/ R$ D
  16.     if(setsockopt(*socket_found , SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0)
    ! y* a- M0 ]% ]8 k* e5 M( A) r
  17.     {# E/ b: c* Q  e  q3 M! R7 m
  18.         printf("setsockopt error\n");/ H: o( l) _: B9 x0 t  L! j  A
  19.     }9 m1 \5 S' y4 a# i) T! E
  20.     ret = bind(*socket_found , (struct sockaddr *)&servaddr , addrsize);6 M' u! Y# i: d( {$ X* Y+ g
  21.     if(ret == -1)
    7 T' z/ q0 _$ R1 M9 X
  22.     {
    8 q: X+ Z# I& B( _% s: s. j4 K
  23.             printf("Tcp bind faiLED!\n");0 }; [2 E: O; [; f/ U3 m( I1 \4 b
  24.             return -1;  h8 s5 Z; {+ R  W
  25.     }
    - D* X0 G7 l  R6 j
  26.     if(listen(*socket_found , 5) == -1)
    $ f, i: |4 h8 [7 ~- I
  27.     {
    : W, J: j* ^4 T$ U8 \: _4 {+ P  X) o5 c
  28.             printf("Listen failed!\n");7 ~) k4 c6 O! @$ R! x- y: I$ A
  29.             return -1;
    , c( I, P9 ]% k9 F4 ?3 E/ X: i
  30.     }, ]3 [8 ~6 z3 O' s
  31.     return 0;, @  t) n) w/ q) I7 @6 p) p
  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 L% c0 r2 z$ A6 P
  2. void * Thread_TCP_Web_Recv(void *arg)
    7 ?4 |5 {+ I9 k  ?! u! n5 H$ ~
  3. {
    ( H1 `6 ?$ i; E2 j
  4. 。。。
    1 ^9 j) s2 J: c
  5. while(1)
    + G1 i8 D9 [% E* Y; G5 X
  6. {
    1 a/ Z4 e& D6 N* J* P7 O
  7.             fd_socket_conn = accept(socket_web_server , (struct sockaddr *)&sockaddr_in_conn , &addrsize);
    * p! Y/ a0 ^  H+ v, @
  8.            printf("fd_socket_conn = accept()\n");
    : w! c& k! L; M5 f& \' g
  9.     。。。1 H! V$ a  Q6 w  o( ?
  10.     recv(fd_socket_conn , recvbuf , 1000 , 0);+ y. l" w/ H" ~* t, J
  11. }0 r# S, d# q1 h! {7 r
  12. 。。。
    ; a9 W1 p( T; g: m
  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);
    # A( R% ?; S) x; t/ }
  2.     pic_tmpbuffer = pic.tmpbuffer;
    + s7 ?; O: D( |& }' r3 G: T
  3.     pic.tmpbytesused = buff.bytesused;! Z1 Y( V; H7 \4 U6 b+ E# \6 @0 C
  4.     pic_tmpbytesused = pic.tmpbytesused;
    ; s0 F0 e6 j* }# f. k! Q
  5.     pthread_cond_broadcast(&pct);3 k/ v: F' U; p  X) |" w
  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 A4 l# O; ?. l' Y1 h) q5 G! `
  2. pthread_cond_t pct;6 Z9 s9 b$ g9 v. e( k
  3. int main(int argc, char* argv[])" J7 @) d; `& g. b
  4. {
    ' p+ v: Q4 _' P7 x, w/ D# f9 P
  5. ...4 Y3 C: _: c& {3 E0 A/ D
  6. TCP_Server_Found(&socket_web_server , (char*)argv[2] , PORT_TCP);  \* Y% ~: Y: {3 C  o% P% `" H
  7. pthread_mutex_init(&pmt , NULL);
    ' V4 h# V' _# u2 N
  8.     pthread_create(&tid_tcp_web_recv , NULL , Thread_TCP_Web_Recv , NULL);6 {* b9 w  Y8 b, H5 ?$ l
  9.     pthread_create(&tid_tcp_web_send , NULL , Thread_TCP_Web_Send , NULL);
    1 O" a6 [* l- ]+ A& k
  10. ...# T( I6 v' p6 O; x
  11.     while(1)7 c5 B& `. I5 ]$ o+ V
  12.     {; ]2 ?/ k/ E# c. K+ q3 F
  13.         V4l2_Grab_Mjpeg(false , MJPEG_FILE_NAME);$ ^6 i1 k" h4 `. Z
  14. ...' C! y0 K3 Q! [& [6 r
  15.     }% J/ v1 G% ~& }( n8 v  M
  16. ...
    5 X5 k& `) b! Z9 {1 l
  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;">
    & C6 f' [# V9 D5 M( H  Q
  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" q+ g/ y. h! j* N, ?1 X) E  I
  2.     "Server: MJPG-Streamer/0.2\r\n" \0 H  S8 ^/ a5 A. a* S( y" {$ A) S9 C
  3.     "Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate, pre-check=0, post-check=0, max-age=0\r\n" \2 x* \; B; d2 N5 a& ~7 ^! y. m7 Z
  4.     "Pragma: no-cache\r\n" \- w& e5 x! G; `; z$ U0 J
  5.     "Expires: Mon, 3 Jan 2000 12:34:56 GMT\r\n"
    , x1 I/ _; ]. ?0 V4 I
  6. #define BOUNDARY "boundarydonotcross"
      q- O+ l5 X+ F
  7.     printf("preparing header\n");
    ) y, {7 h9 R# k. N# ~, y
  8.     sprintf(buffer, "HTTP/1.0 200 OK\r\n" \
    ' @* ?2 P7 I( o; M/ Z' n9 Z
  9.             "Access-Control-Allow-Origin: *\r\n" \2 l- P4 B, d* n" o7 D* F4 I, @, d! P
  10.             STD_HEADER \# j1 ^. i; T% K
  11.             "Content-Type: multipart/x-mixed-replace;boundary=" BOUNDARY "\r\n" \6 T% L* r. C3 [
  12.             "\r\n" \
    ' g7 o" [3 ?4 }
  13.             "--" BOUNDARY "\r\n");# |7 k% k9 C& y% R$ f
  14.     if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . T8 y" b7 a2 v' M3 X
  15.     {
    4 T) p# m* o" S8 f
  16.         free(frame);
    # d4 s& c5 U2 h' J/ ^+ [
  17.         return;
    ( e. l& N( o5 b' W' G' y& y
  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" \  s& `" ^  E  S. t( g
  2.                 "Content-Length: %d\r\n" \2 \: D1 S2 n7 Q5 i! l
  3.                 "X-Timestamp: %d.%06d\r\n" \/ R, m' B- k5 _5 r% s, L
  4.                 "\r\n", frame_size, (int)timestamp.tv_sec, (int)timestamp.tv_usec);# V3 I0 |" h2 L. L! ?# L* _
  5.         printf("sending intemdiate header\n");+ o3 s2 s9 G# X% n
  6.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    8 I6 n- ^* C4 m0 V+ v$ P
  7.             break;# Q) ]% W% V" E$ j6 P
  8.         printf("sending frame\n");
    ( m: p% r/ u5 u% Y, V. o
  9.         if(write(fd, frame, frame_size) < 0)
    * A1 v% w+ S) L  ?0 [
  10.             break;
    9 }' k! J! @/ W5 b
  11.         printf("sending boundary\n");' ~5 |% ]% y; f* W
  12.         sprintf(buffer, "\r\n--" BOUNDARY "\r\n");" p- C" A6 M# M5 M# L! {5 y
  13.         if(write(fd, buffer, strlen(buffer)) < 0)
    . {+ j/ d; E- {/ A0 \9 K8 b
  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。

0 F% ^% Z- m# S

9 |6 A) y6 u3 D( w; g* t
二、UDP上位机UDP发送操作,同样需要先建立UDP Socket:0 x; w8 w1 w6 q* l2 i6 [, g  x
  1. int UDP_Send_Found(socklen_t* socket_found , struct sockaddr_in *addr , char* ip , int port)
    ! v& }6 q9 @" J0 F, @6 F
  2. {" B! Q8 a4 Y: ~4 I/ ^! R5 E
  3.     *socket_found = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    ! K* P+ h. o3 P* t0 |% A
  4.     if(*socket_found == (~0))
    & E9 J4 X, h  O- h1 E) O8 c  ^
  5.     {$ L+ X$ L/ k7 C% k% Z' J
  6.         printf("Create udp send socket failed!\n");, Z# b5 |+ {# d. k$ f
  7.         return -1;1 s4 N4 S; k( I2 N6 S: Z% [% F0 W
  8.     }
    9 y9 t' S5 a% T% y+ J1 ~7 c, D
  9.     addr->sin_family = AF_INET;
    8 Q5 {# c! t% ^$ ~1 u
  10.     addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);6 G- s5 T; i/ f1 w6 B! r
  11.     addr->sin_port = htons(port);
    0 ~( J1 x, u& ^# L% b
  12.     memset(addr->sin_zero, 0, 8);
    & Q4 ~" J  l' z, O! |1 p/ _
  13.     return 0;. ~" c+ v$ i& g2 w: m7 V
  14. }
复制代码

3 G3 F9 ]2 F0 t( i. q& X: R3 S( `& F0 c
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 @& H* k+ X& u0 N7 `/ u- D
8 T6 l( F' C  k' D4 V' w9 ?

4 s/ p/ u6 y/ ]3 g
  1. while(fend > 0)& `' T# p$ D- q9 r6 F, H
  2. {
    3 `8 W) r  ~& n
  3. memset(picture.data , 0 , sizeof(picture.data));
    $ u! O9 ?5 ~1 _4 _* X
  4. fread(picture.data , UDP_FRAME_LEN , 1, fp);
    6 U7 X# _9 H; y2 c
  5. if(fend >= UDP_FRAME_LEN)
    ) E- w% }* w% F3 a' J) }
  6. {2 S9 e$ E! q% X4 c$ ?! ^8 [
  7. picture.length = UDP_FRAME_LEN;" N# t9 f& [6 m' ]! M# n+ p
  8. picture.fin = 0;5 u3 o) W! V: W- B( C
  9. }
    + D- |+ A, E( c% \
  10. else
    5 O+ S& e# `. [4 l
  11. {
    4 x! A1 I& ]( E% Y
  12. picture.length = fend;
    ) B: D* K' t% i3 _9 a6 }- X
  13. picture.fin = 1;
    - s* o! X" R1 I, ], F
  14. }/ Q) ?7 ~. ~* x
  15. //printf("sendbytes = %d \n",sendbytes);9 O% b2 P- I. Q
  16. sendbytes = sendto(socket_send, (char *)&picture, sizeof(struct Package), 0, (struct sockaddr*)&addr,addr_len);
    4 S9 q( F( o: N! Y
  17. if(sendbytes == -1)) R) `) g9 L5 ?5 x7 h- W- r
  18. {
    9 i) s3 S2 h" l4 L8 _! J! V; L
  19. printf("Send Picture Failed!d\n");
    # Y3 X' e; `' L' {4 Z
  20. return -1;4 O' c, Z8 u- C, D5 f0 N
  21. }
    9 d) [+ M8 Q/ `
  22. else
    9 N, ~  S# @' X4 G1 C: b
  23. {
    ! [: W4 i  X' \! ]! d
  24. fend -= UDP_FRAME_LEN;. }! _4 d: j& k" t# `
  25. }
    ( P. m3 ^* `$ R
  26. }
复制代码

( t) j# z8 v' f- ?: E9 Z
) O  C4 f: u# E# _


4 |9 }7 c2 `. q: m+ t
! \) V+ K" U& P3 O, liMX8MPlus 核心板: https://www.forlinx.com/product/136.html
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